Индекс цветопередачи светодиодных ламп: что такое CRI и Ra

Что такое CRI?

Индекс цветопередачи называется CRI (индекс цветопередачи). Термин восходит к 1960-м годам. Параметр определяется восемью ненасыщенными основными цветами и шестью насыщенными вторичными цветами. Эти цвета называются тестовыми оттенками.

Индикатор имеет размер Ra и колеблется от 0 до 100 Ra. Верхний предел в 100 Ra — это принятый индекс цветопередачи солнечного света. Параметр достаточно условный, так как погодные условия, время суток и полушарие, на которое падает свет, влияют на цветопередачу.

При измерении параметра цветопередачи конкретного устройства заданные тестовые цвета подсвечиваются им. В то же время эти цвета освещаются эталонным источником света, индекс цветопередачи которого максимально приближен к 100 Ra. Затем сравнивается насыщенность оттенков и на основании разницы делается вывод об индексе цветопередачи тестового продукта.

Проще говоря, индекс цветопередачи показывает, насколько естественными кажутся человеку все цвета и оттенки, освещаемые той или иной лампой. Человеческий глаз настроен на восприятие цветов солнечного света, поэтому он считается стандартом. Кроме того, человеческий глаз способен корректировать отображение цветов в соответствии с конкретными погодными условиями или временем суток. Аналогичная настройка происходит, когда объекты освещаются элементами накаливания в лампах накаливания и галогенных светильниках.

Светодиодные лампы работают по другому принципу, а это значит, что автоматической коррекции цвета по зрению нет. По наблюдениям, при таком освещении хуже отображаются оттенки красного. В частности, лицо человека станет серым при освещении некачественными светодиодами. Использование хороших светодиодных светильников согреет цвет всего на пару оттенков. Но покраснение не передается полностью.

Наиболее удобны модели с индексом цветопередачи не менее 80 Ra. Для рабочих мест и зон с высокими требованиями к освещению лучше всего получить рейтинг 90 или даже 100 Ra.

Определение и историческая справка

Индекс цветопередачи — это значение, полученное из соотношения между реальным цветом и видимым или видимым цветом объектов. Другими словами, он показывает, насколько верны цвета объектов, освещенных искусственным источником света. Он обозначается как Ra или CRI, сокращенно от английского. Индекс цветопередачи, что в буквальном переводе звучит как «Индекс цветопередачи».

CRI — это всего лишь метод определения цветопередачи. Все источники света обязательно проверяются всеми производителями. Это определение появилось примерно в 1960-1970 гг. До 1974 года цветопередача проверялась путем сравнения набора из 8 цветов, после чего было добавлено еще 6. Следовательно, при измерении индекса (коэффициента) цветопередачи используются 8 или 14 цветов, которые указаны в DIN 6169.

В этом случае обязательной проверкой является сравнение первых 8 цветов спектра, сравнение 14 цветов проводится при необходимости или для специальных целей, но они не учитываются при расчете индекса.

Спектр света и его влияние

Максимальный CRI = 100. Это как раз коэффициент солнечного света. Для искусственного освещения чем выше, тем лучше.

Конечно, здорово иметь светодиодную лампу, работающую на 100% от солнечной энергии. Но, во-первых, это технически сложно реализовать, а во-вторых, неоправданно дорого.

В этом случае не следует путать такие понятия, как «цветовая температура» и «индекс цветопередачи». Это разные вещи.

Например, две лампы могут иметь одинаковую температуру одновременно, но они будут передавать цвета совершенно по-разному.

Прежде чем перейти непосредственно к показателю и методам его расчета, стоит вспомнить, каков спектральный состав излучения. Ведь это напрямую влияет на CRI.

Следовательно, каждый свет имеет в своей композиции одновременно несколько цветов. И все вокруг нас поглощает или отражает эти цвета.

В то же время предметы или растения, которые кажутся зелеными, имеют этот цвет, поскольку они отражают именно зеленый цвет. При этом впитываются все остальные цвета на их поверхности.

Однако по большей части в нашей голове формируется цвет. Это своего рода чувство. Это может подтвердить любой, кто «принял это в глаза

Объекты черного цвета поглощают почти все падающее на них излучение. Получается, что если в источнике света или лампочке изначально нет цвета, то в результате и отражать будет нечего.

Поэтому ярко-красное платье на солнце, в котором вы были неотразимы, при искусственном освещении софитов в клубе или ресторане уже может не быть таковым.

Особенности красного цвета

В отдельных случаях происходит тщательная проверка, однако очень часто модель No. К измерениям добавляется 9: насыщенный красный.

Зачем это делается? Сравнение с ним отвечает за естественность передачи тона кожи человека.

Наши глаза очень чувствительны к неестественному изменению этого оттенка. При некачественном освещении мы сразу замечаем бледность кожи и все ее дефекты (прыщи, воспаления и т.д.).

Есть теория, что это изначально заложено в нас с первобытных времен. Когда мать могла по небольшому изменению цвета кожи мгновенно определить, болен ее ребенок или нет. Других путей не было.

При этом по цвету лица легко читались эмоции родственников.

Коэффициенты цветопередачи 90% и выше считаются хорошими значениями. С этим светом ваши глаза не устают и не устают, даже если вы делаете сложную и небольшую работу.

Если лампа имеет низкую цветопередачу (менее 80Ra), все объекты кажутся непрозрачными. В результате теряется контраст.

Отсутствие контраста воспринимается нашим мозгом как потеря резкости. Рефлекторно он начинает напрягать глазные мышцы, чтобы вернуть резкость в норму.

Проблемы CRI и его аналоги

CRI не всегда дает точные показания, дело в том, что изначально он разрабатывался для источников света с непрерывным спектром. Речь идет о спектральном составе белого света, он содержит определенный набор цветов, которые в результате дают белое свечение с определенным оттенком (цветовой температурой).

Спектральный состав света — это совокупность излучения разных длин волн (цветов) в световом потоке. По спектральному составу можно определить степень излучения определенного цвета.

Когда источник света в своем спектральном составе содержит все видимые длины волн, этот спектр называется непрерывным. Пример:

• солнечный свет;
• лампы накаливания;
• галогенные лампы.

Соответствие видимых цветов реальным также зависит от полноты спектрального состава. Но не все лампы излучают в полном спектре.

Люминесцентные лампы имеют так называемый нерегулярный спектр. Он состоит из отдельных пиков на разных длинах волн. Если вы помните вышесказанное, CRI неправильно отражает индекс цветопередачи таких ламп.

Справка: В 2007 году Международная комиссия по освещению отметила, что «.. индекс цветопередачи, разработанный комиссией 3, обычно не применяется для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если он вместе включает белые светодиоды».

Поэтому для повышения точности измерения светового потока в 2010 году был разработан метод CQS, который расшифровывается как Color Quality Scale, или русский язык. Шкала качества цвета. Но даже это не дало полной оценки качества источников света, поскольку не учитывало насыщенность и тон освещенных объектов.

А в 2015 году появился ТМ-30-15 — это стандарт, который учитывает несколько параметров, а именно, помимо рисунков, в оценке принимают участие тон, насыщенность и бытовые предметы.

Однако ни в одной стране на момент написания этой статьи TM-30-15 не является обязательным, но это не мешает уважающим себя производителям проверять продукты таким образом.

Скорее всего, причиной такого результата стал специально подобранный люминофор для прохождения обязательных тестов, но он все равно не обеспечивает нормальной цветопередачи.

Где нужно учитывать индекс цветопередачи?

Выбирая светильники для освещения различных объектов, необходимо руководствоваться нормами и правилами строительства (СНиП), в которых содержатся рекомендации по освещению типовых помещений:

• значение CRI выше 90 должно быть в системах освещения музеев, типографий, магазинов одежды и тканей;
• индекс от 85 до 90 требуется в жилых комнатах, выставочных залах, переговорных комнатах федерального значения, химических лабораториях и т д.;
• CRI не менее 80-85 должны иметь самые распространенные общественные места — торговые залы магазинов и супермаркетов, конструкторские бюро, читальные залы, концертные и зрительные залы театров и клубов, закрытые бассейны;
• кинозалы, лифтовые помещения, коридоры и переходы должны иметь коэффициент от 50 до 60.

Индекс цветопередачи различных типов ламп

Далее мы рассмотрим типичный индекс цветопередачи различных ламп. Показатель зависит от принципа действия и конструкции, а также от компонентов, используемых в светильнике. Как уже было сказано, за стандарт принимают солнечный свет.

Лампы накаливания

Хотя классические лампы накаливания запрещены к использованию в большинстве стран из-за их низкой эффективности, они имеют цветопередачу, близкую к солнечной, она близка к 100. У них выраженный сдвиг в сторону теплых тонов и ИК-диапазона.

Галогенные лампы

Галогенные источники света характеризуются высоким световым потоком, впечатляющим потреблением энергии и высокой цветопередачей. Здесь индикатор очень близок к индикатору дневного света и часто принимается за 100 Ra.

Натриевые лампы

Натриевые лампы редко используются для освещения помещений, где работают люди. Это связано как с техническими проблемами, например гул воздуха, долгое зажигание, так и с низким индексом цветопередачи — 40 Ra. Натриевые лампы высокого давления, или HPS, используются для освещения больших площадей. Например, в уличном освещении, на уличных фонарях и прожекторах. Это применение объясняется высоким световым потоком (150 лм / Вт) и длительным сроком службы более 25 000 часов. Их относят к газоразрядным источникам света. У них неправильный спектр, с преобладанием красно-оранжевых тонов.

Однако они также используются для выращивания растений в теплицах и гидропонных системах из-за своего спектра. Промышленность выпускает специальные натриевые лампы для растений, в которых выражены пики светового спектра, необходимые для их роста.

ДРЛ

Ртутные дуговые лампы или ДРЛ похожи по использованию на ДНС, за исключением освещения растений. Они имеют срок службы около 10 000 часов и высокий световой поток 70–95 лм / Вт, а их индекс цветопередачи достигает 40 Ra. Также они имеют неправильный спектральный состав со сдвигом в сторону синего и ультрафиолетового света.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы давно пользуются спросом благодаря своей энергоэффективности и безопасности. Однако появление большого количества доступных светодиодных устройств несколько снизило спрос и отодвинуло люминесцентные источники света на второй план.

Для устройств характерен неравномерный спектр, четко смещенный в область холодных оттенков. Они не могут стабильно работать без специальных устройств управления.

Индекс цветопередачи зависит от люминофора, используемого в лампе, от 60 Ra до 90 Ra. Высокие значения характерны для пятикомпонентных люминофоров.

Светодиодные лампы

Как уже было сказано, индекс цветопередачи светодиодных ламп зависит от состава люминофора, покрывающего кристаллы светодиодов. Индекс идет от 80 Ra, хороший результат — 90 Ra. Их применяют в помещениях любого типа, насколько позволяют конструктивные особенности.

Цветовая температура светодиодов

В светодиодах свет излучается специальным люминофорным покрытием. Традиционно все светодиодные источники света делятся на три группы по спектру:

• теплый белый (до 3500К);
• нейтральный белый (3500К — 5200К);
• холодный белый (выше 5200К).

Условно мы имеем следующую таблицу цветовой температуры светодиодных ламп:

Что такое цветовая температура светодиодных ламп

С точки зрения физики температура света — это спектр, излучаемый нагретым телом по сравнению с черным телом. Что означает цветовая температура лампы? Это цвет свечения тела, нагретого до соответствующей температуры.

В результате цвет светодиодных ламп имеет три оттенка: желтый (до 3200К), белый (4000-5500К) и сине-белый (более 5500К). Чем выше температура, тем короче длина волны излучаемого светового луча.

Есть источники с цветом более 9000K, но их нельзя использовать для освещения. Мы видим предметы благодаря тому, что свет отражается от их поверхности. По мере увеличения цветовой температуры длина волны уменьшается, чем она меньше, тем «хуже» свет отражается от окружающих предметов.

Если вы поместите светодиод 18000K в мощный фонарь, посторонний наблюдатель сможет заметить его с расстояния в несколько километров, но под вашими ногами он создаст пятно всего в десятки сантиметров.

Классификация LED-лампочек

Существует несколько классификаций светодиодных ламп. Для разделения этих светильников на типы используются следующие параметры:

• область применения (для внутреннего освещения жилых или офисных помещений, для уличных фонарей, для освещения взрывоопасных предметов);
• тип воздушного шара (шар, полусфера, спираль, свеча, капля, трубка);
• свойства излучаемого цвета.

Кроме того, светодиодные лампы доступны в прозрачном, непрозрачном или зеркальном исполнении. Этот ассортимент позволяет выбрать высокоэффективный источник света для светильников любого типа и назначения.

Разновидности и особенности LED-осветителей

Светодиоды поставляются в упаковках с подробным описанием основных технических характеристик светодиодных ламп, таких как:

• класс энергоэффективности;
• продолжительность жизни;
• власть;
• диапазон температур окружающей среды (при какой температуре они работают);
• тип основания;
• величина светового потока;
• цветовая температура (цветопередача);
• коэффициент пульсации (выраженность мерцания).

Все современные светодиодные лампы представляют собой светильники с высокой категорией энергоэффективности «А» («А +», «А ++»). Это означает, что светодиодный светильник требует как можно меньше электроэнергии для достижения максимально яркого светового потока. Кроме того, производители предлагают лампы, работающие при температуре от -35˚C до + 90˚C, что также указывается на упаковке. Эти особенности являются основными преимуществами светодиодной продукции.

При соблюдении рекомендуемых производителем условий эксплуатации срок службы большинства светодиодов достигает 50 тысяч часов непрерывной работы. Мощность лампочки измеряется в ваттах (Вт). Значения этого параметра находятся в диапазоне от 1 до 25 Вт, где 1 — самый слабый источник света, а 25 — самый яркий.

Помимо основных технических показателей на упаковке светодиодных излучателей они указывают степень защиты изделия от влаги и пыли, а также уровень питающего напряжения, которое для большинства ламп составляет 12 или 220 В. Некоторые товары в Китайские устройства работают от напряжения 110 В.

Цоколь

Для обозначения формы и размера основания светодиода используются следующие обозначения:

• E14 / E27 (база Эдисона). Стандартная версия с резьбой встречается в большинстве бытовых ламп. Цифровое обозначение указывает на диаметр основания 14 и 27 мм соответственно.
• ГУ. Розетки двухконтактные с герметичными контактами. Устанавливаются на светильники декоративных встраиваемых акцентных светильников. Маркировка GU используется вместе с цифровым компонентом, который указывает расстояние между контактами. GU10 — самая распространенная база в таком виде.
• GU5.3. Разработан специально для светодиодных ламп для замены галогенных осветительных приборов.
• G. Эта категория штекеров используется при сборке ламп для люминесцентных ламп. Цифровой знак рядом с буквой G указывает расстояние между контактами.

Разнообразие оснований позволяет заменять устаревшие источники света новыми энергосберегающими приборами.

Индекс цветопередачи и цветовая температура

Индекс цветопередачи характеризует способность воспринимать градации цвета. Когда световая температура светодиодных ламп ниже 3200К, восприятие цвета значительно ухудшается. Попробуйте вытащить зеленый или коричневый цвет из цветного пенала при свечах. Поверьте, задача будет непростой.

Индекс цветопередачи очень четко отрегулирован для светодиодных автомобильных ламп, потому что при плохой цветопередаче может возникнуть ситуация, когда водитель не сможет различить дорожное покрытие и обочину дороги.

Цветовая температура и качество освещения

Казалось бы, какой толк в светодиодах теплых и холодных цветов, если они не могут обеспечить нормальные условия для восприятия.

Одна из основных областей применения светодиодов с низкой цветовой температурой (2400K-3000K) — освещение в шумной оптической среде. Проще говоря, освещение в условиях низкой освещенности.

Начнем с автомобильного преимущества. В густом тумане белый свет отражается водяной пылью из-за его короткой длины волны, что значительно ограничивает диапазон видимости. Желтый свет имеет длину волны во много раз больше; он не отражается мелкими предметами, а огибает их. Поэтому противотуманные фары машин делают желтыми.

В то же время короткие волны распространяются дальше без затухания. В качестве аналогии рассмотрим радиоволны и жесткое коротковолновое рентгеновское излучение. Тонкий лист металла также блокирует радиоволны, а толстый свинец используется для защиты от рентгеновских лучей.Холодный белый свет используется в системах сигнализации дальнего действия, прожекторах, сигналах и прожекторах.

Важные аспекты

Выбирая светодиодные лампы для дома, нужно обращать внимание на калибр и тип цоколя, а также размер колбы. Перед покупкой стоит измерить потолок осветительного прибора или даже взять его с собой, чтобы не покупать неподходящую лампочку.

Для ламп, используемых в бытовых целях, стоит выбирать устройства с индексом цветопередачи CRI более 80 Ra при цветовой температуре 2500-3500 К (теплый белый). Наилучшее рассеяние света обеспечивают источники с углом рассеяния потока 150-170˚. Их лучше всего использовать для потолочных светильников. Для декоративного или точечного освещения целесообразнее приобретать приборы с углом направленности светового потока до 40˚.

Некоторые лампы оснащены диммерами. Такие устройства дороже обычных светодиодных устройств, но имеют ряд преимуществ:

• возможность изменять яркость подсветки в комнате;
• лучшая производительность продукта;
• высокая эффективность;
• более длительный срок службы.

Недостатки нестандартных ламп:

• высокая цена;
• ограничения по диапазону.

Исходя из информации, приведенной в статье, каждый сможет собрать лед, что не только снизит затраты на электроэнергию, но и обеспечит комфортное освещение помещения любого назначения.

Как рассчитать CRI

Чтобы узнать, насколько близко к солнцу находится искусственный источник света, мы создали индекс цветопередачи.

Как это определяется и рассчитывается? Для его измерения берутся специальные образцы или образцы цветов, и цветовой сдвиг сравнивается с тестовым светом.

Изначально было всего 8 моделей, но позже решили добавить еще 6, более насыщенных по оттенку. Первые восемь образцов являются основой. Они учитываются при расчетах.

Смещения сравниваются относительно солнечного света или так называемого идеального источника, подобного солнечному излучению. Весь процесс выглядит так.

Берется лампа или контрольная лампа и свет от них поочередно направляется на каждую модель.

Кроме того, специальные приборы измеряют цвет, приобретенный моделью.

Затем те же образцы освещают солнечным эталонным светом и снова измеряют.

Осталось только сравнить разницу в цвете между первым и вторым облучением.

После того, как все измерения выполнены, вычисляется среднее арифметическое восьми основных моделей. Убедитесь, что вы сравниваете именно 8, а не все 14.

Характеристика и измерение цветопередачи

Если сравнить разные типы ламп, можно увидеть разницу между передачей цвета под лучами люминесцентной или обычной лампы накаливания. В первом случае лампа содержит меньше энергии в красной области цветового спектра. В результате лампа накаливания подчеркивает самые яркие красные цвета. Отсюда следует вывод, что свойство цветопередачи зависит от спектра излучения конкретного типа лампы.

Дневной свет считается идеальным эталонным источником света. Считается, что он содержит максимальное количество оттенков спектра, дает более естественный образ. Эта проблема была рассмотрена в работе П. Баума в 1948 г под названием «Физические аспекты света». В середине 20 века ученые стремились разработать систему для оценки цветового потенциала любого светового потока. Было важно понять, как искусственные источники могут воспроизводить естественные цвета. Затем, в 1970-х годах, был разработан специальный коэффициент, отражающий способность источника передавать цвет. Для сравнения мы взяли источники с одинаковой «цветовой температурой».

Сегодня главной особенностью является индекс цветопередачи источников света, параметр, который измеряется с помощью коэффициента Ra (другой вариант — CRI, индекс цветопередачи). Эта физическая величина очень относительна. Контрольный показатель — Ra 100. Уровень 80-100 оптимален для зрения человека. Обычная бытовая лампочка с нитью накаливания 60 Вт передает цвет на уровне Ra 80 (цветовая температура — 2680 Кельвинов).

Замеры по стандарту ТМ-30

Но искатели не остановились на этом факторе и разработали другой стандарт TM-30-15 (на сегодняшний день не обязательный).

В нем уже учтено:

• точность — Rf (верность)

• насыщенность — Rg (гамма)

Здесь, помимо старых разноцветных искусственных тарелок, для сравнения используются и «живые» объекты, встречающиеся в природе.

И всех моделей для сравнения, не больше и не меньше — 99 штук.

Хотя это не обязательный стандарт, он является самым современным и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, отличающиеся качеством продукции, без проблем предоставляют данные по всем светильникам на основе всех трех факторов.

Это поможет вам как потребителю сделать осознанный и правильный выбор.

Выбираем светодиодные лампы для дома

Выбирая цветовую температуру, вы должны изначально определиться, с какой целью будет использоваться светодиодное освещение.

Исследования показали, что спектр излучения лампы важен не только для субъективного восприятия. При освещении рабочих мест лампами с температурой 2000К-3000К способность обрабатывать информацию снижается почти на четверть. Видимо, это связано с тем, что мозг бессознательно связывает такое освещение с закатом или восходом солнца.

В то же время холодный белый свет оказывает более тонизирующее действие на мозг. Еще одной характеристикой «холодных» светодиодов является их высокая видимость, благодаря чему этот тип источника света широко используется в прожекторах и прожекторах.

Цветовая температура светодиодных ламп для дома выбирается исходя из назначения помещения.

Как показывают многочисленные исследования, оптимального освещения в квартире можно добиться только при использовании нескольких светодиодных источников света с разной цветовой температурой.

Теплый белый свет (2700-3200К)

Теплый свет предпочтительнее для зон отдыха, то есть мест, предназначенных для отдыха. Такие светильники устанавливают в спальнях, гостиных. В гостиной лучше сочетать нейтральный и теплый свет.

При недостаточном естественном освещении включаем нейтральный или и то, и другое, а вечером или при просмотре телевизора — теплый. Для спальни обязательно стоит остановиться на лампах теплого света.

Нейтральный белый свет (3200-4500К)

Эти лампы предпочтительнее использовать в помещениях, предназначенных для зрительной работы. Такой спектр излучения не утомляет глаза и обеспечивает наилучшее цветовое восприятие.

Холодный белый свет (более 4500К)

Как уже упоминалось, холодный белый свет стимулирует наш мозг. В повседневной жизни его применяют в ситуациях, когда желательна периодическая концентрация внимания, например, в смотровых кабинетах, операционных. Светодиодные лампы с холодным белым светом, расположенные в ванной комнате, помогут утром быстрее войти в рабочий тонус.

Рекомендуемые значения коэфф. CRI

В целом стандартные значения CRI для различных заведений должны быть следующими:

• 90 на 100 — музеи, выставки, магазины, витрины

• от 70 до 90 — общественные здания, офисы, больницы, школы, дома

• от 50 до 60 — базы, склады

Кстати, ни лампы накаливания, ни солнечный свет на небе северного полушария нашей планеты хотя условно и имеют CRI = 100, но на самом деле они не идеальны.

Лампочка с вольфрамовой нитью довольно слабо пропускает синие оттенки предметов, а северное небо — красные.

Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче, когда коэффициенты различаются более чем на 5 единиц. Но отличить лампу с CRI = 80 или CRI = 84 для нас будет проблематично.