Индекс цветопередачи — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Спектр излучаемого света обуславливает CRI лампы. Лампа накаливания (среднее изображение) имеет непрерывный спектр и более высокий CRI, чем люминесцентная лампа (нижнее изображение). Верхнее изображение представляет вид сверху на установку для демонстрации

Индекс цветопередачи, коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или R_a ) — количественная мера способности источника света верно отображать цвета освещаемых объектов в сравнении с идеальным или естественным источником света. R_a принимает значения от 1 до 100 (1 — наихудшая цветопередача, 100 — наилучшая).

Необходимость во введении индекса цветопередачи (CRI, R_a ) была вызвана тем, что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета освещаемых объектов по-разному. Индекс цветопередачи определяется как мера степени приближения цвета объекта, освещаемого источником света, к его цвету при освещении эталонным источником света сопоставимой цветовой температуры.

Термин появился в 1960—1970-х годах. Изначально CRI был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым значением индекса цветопередачи, но с сильно различающейся видимой передачей цвета. В 2007 году Международная комиссия по освещению (CIE) отметила, что «…индекс цветопередачи, разработанный комиссией^[1], обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета». В 2010 году, для более точной оценки качества передачи цвета, была разработана методика Color Quality Scale (CQS). Однако методика CQS не стала полноценной заменой CRI, так как также не учитывала тон и насыщенность цветов освещаемых предметов. Поэтому в августе 2015 года был разработан стандарт ТМ-30-15, который оценивает качество цвета не только по цветным шаблонам, но и по встречающимся в повседневности предметам

[2].

Методика оценки[править |

ru.wikipedia.org

3 индекса цветопередачи — чему верить CRI, CQS, TM-30 и как оценить качество света.

Еще в 70-е годы прошлого века, ученые и исследователи в области света, начали измерять и оценивать качество цветопередачи от различных источников, при этом описывая полученный результат всего одной цифрой.

Этот параметр или коэффициент назвали CRI. У него есть еще и другое обозначение — Ra. По сути это одно и тоже.

CRI расшифровывается как Color Rendering Index — индекс отображения цвета.

Именно он отвечает за то, что один и тот же апельсин, в одном случае будет выглядеть вполне натурально, а в другом совсем не будет похож сам на себя. Это и называется естественность передачи цветов.

Кстати, многие наверное помнят загадку, разделившую интернет на два лагеря — «какого цвета на фото платье»? Этот индекс здесь сыграл существенную роль.

То есть, коэфф. отвечает насколько натурально и естественно выглядит объект под той или иной лампой или освещением. Для вас это может быть и без разницы, вы все равно съедите апельсин или наденете платье, а вот художнику или фотографу этот параметр ой как важен.

Кстати, этот момент относится не только к процессу написания картины, но и к ее демонстрации в галереях.

А еще это может увеличить или наоборот снизить продажи в продуктовых магазинах. Не каждый захочет купить подозрительно выглядящий лимон или другой фрукт.

Хотя на самом деле продукты будут абсолютно спелыми и здоровыми, но всю картинку испортит неправильно подобранное освещение.

Точно таким же образом супермаркеты могут и обманывать. Покупаешь вроде бы с витрины красивые и спелые яблоки, привозишь их домой, разворачиваешь, а они уже не выглядят так аппетитно как в магазине.

Испортится за такой короткий промежуток времени они безусловно не могли, однако нужно отдать должное местному персоналу, который в отличие от вас, оказался знаком с понятием цветопередачи и подбором нужного CRI.

Спектр света и его влияние

Максимальное значение CRI=100. Именно такой коэффициент у солнечного света. У искусственных светильников чем он выше, тем лучше.

Конечно здорово иметь светодиодную экономную лампочку на 100% имитирующую солнце. Но во-первых, это технически трудно реализуемо, во-вторых неоправданно дорого.

При этом не стоит путать такие понятия, как «цветовая температура» и «индекс цветопередачи». Это разные вещи.

Например два светильника могут одновременно иметь одну и ту же температуру, но передавать цвета при этом будут совершенно по-разному.

Перед тем, как непосредственно перейти к индексу и его методам расчета, стоит напомнить что такое спектральный состав излучения. Ведь это как раз таки напрямую влияет на CRI.

Так вот, любой свет имеет в своем составе сразу несколько цветов. А все что нас окружает, поглощает или отражает эти цвета.

При этом предметы или растения которые кажутся зелеными, потому и обладают данной расцветкой, так как именно зеленый они и отражают. Все остальные цвета на их поверхности в этом случае поглощаются.

Хотя по большей части, цвет формируется именно в нашей голове. Это некое ощущение. Каждый кто «получал в глаз», это может подтвердить 🙂

Предметы имеющие черный цвет, поглощают практически все падающее на них излучение. Вот и получается, что если в источнике света или лампочке изначально не будет какого-то цвета, то соответственно и отражаться будет нечему.

Поэтому ярко-красное платье при солнечном излучении, в котором вы были неотразимы, под искусственным светом софитов в клубе или ресторане, таковым может уже и не являться.

Как рассчитать CRI

Чтобы знать насколько хорошо искусственный источник света близок к солнечному, и придумали коэффициент цветопередачи.

Как он определяется и рассчитывается? Для его измерения берутся специальные образцы или шаблоны цвета и сравнивается цветовой сдвиг с подопытным светильником.

Первоначально было всего 8 шаблонов, но позже решили добавить к ним еще 6, более насыщенных по оттенку. Первые восемь образцов это основа. Именно они и учитываются в расчетах.

Сравнение сдвигов идет относительно солнечного света или так называемого идеального источника, аналогичного солнечному излучению. Весь процесс выглядит следующим образом.

Берется испытуемая лампочка или светильник, и свет от них поочередно направляется на каждый шаблон.

Далее специальными приборами замеряется цвет, который приобрел шаблон.

После этого, эти же самые образцы освещают солнечным эталонным светом и опять проводят измерения.

Все что осталось — сравнить разницу в цветах между первым и вторым облучением.

Когда сделаны все замеры, высчитывают среднеарифметическое значение между восемью основными шаблонами. Обязательно сравнивают именно 8, а не все 14.

Особенности красного цвета

Полная проверка происходит в отдельных случаях, однако при этом, очень часто в измерения добавляют шаблон №9 — насыщенный красный.

Для чего это делается? Сравнение с ним отвечает за естественность передачи оттенка кожи человека.

Наши глаза очень чутко реагируют на не естественное изменение именно этого оттенка. При некачественном освещении, мы моментально замечаем бледность кожи и все ее дефекты (прыщи, воспаления и т.п.).

Есть теория, что это было заложено в нас изначально с первобытных времен. Когда мать могла по незначительному изменению цвета кожи, моментально определить, болен ее ребенок или нет. Других то способов не существовало.

При этом по цвету лица, легко читались эмоции сородичей.

Хорошими значениями считаются коэффициенты цветопередачи от 90% и выше. При таком свете, глаза не будут напрягаться и уставать, даже если вы делаете какую-то сложную и мелкую работу.

Если у лампочки низкая цветопередача (менее 80Ra), то все предметы выглядят тускло. В результате теряется контрастность.

Отсутствие контрастности воспринимается нашим мозгом как потеря резкости. Он рефлекторно начинает напрягать мышцы глаз, чтобы вернуть резкость в норму.

Отсюда появляется напряжение, быстрая утомляемость и даже головокружение.

Рекомендуемые значения коэфф. CRI

А вообще стандартные значения CRI для различных помещений должны быть следующими:

• от 90 до 100 — музеи, выставки, магазины, витрины

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

• от 50 до 60 — базы, складские помещения

Кстати, ни лампочки накаливания, ни солнечный свет в небе северного полушария нашей планеты, хоть условно и имеют CRI=100, однако по факту не являются идеалом.

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

Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче при коэффициентах отличающихся более чем на 5 единиц. А вот отличить светильник с CRI=80 или CRI=84 для нас будет проблематично.

Почему CRI не подходит для светодиодов

Однако в процессе проверок и измерений исследователи выяснили, что у белых светодиодов, есть большие проблемы с точной передачей цвета по девятому шаблону (красному).

С чем это связано? Объясняется это тем, что в его спектре интенсивность в красной области несколько ниже, чем в остальных.

В итоге, данные индекса CRI для большинства светодиодов, получаются не совсем корректными.

Для светильников с результатами CRI>90, нет особого несоответствия. Однако если более пристально подходить к изучению лампочек с CRI<90, то появляются большие вопросы.

Например разные светодиодные светильники, имея вроде бы одинаковый коэффициент цветопередачи, по факту будут освещать предметы совершенно по-разному.

И чем меньше будет этот коэффициент, тем нагляднее вы будете это замечать невооруженным взглядом. Для источников с так называемым непрерывным спектром (солнце, галогенки, вольфрамовые лампы), это не является проблемой.

А вот для белых светодиодов, да.

А ведь именно светодиодные лампочки прочно вымещают в наших квартирах все остальные.

И дело здесь не только в экономии, но и

• в снижении нагрузки на электропроводку

• большей долговечности

• меньшей температуре нагрева

К примеру 1квт галогенок, могут запросто поднять температуру в доме на 2-3 градуса.

• большим выбором светильников

В особенности для натяжных потолков. У светодиодных нет такого большого ограничения по мощности и температуре.

Поэтому в 2007 году специальная международная комиссия постановила, что все светильники с белыми светодиодами не стоит оценивать при помощи коэффициента CRI.

Внезапно данный индекс оказался уже не «торт». Появилась необходимость придумать новый расчет и новый параметр.

Кстати «погрешность» CRI, в равной степени может сказаться и на других лампах, не только белых светодиодах.

Допустим у вас есть две лампочки. У одной наблюдается цветовой провал в диапазоне 450нм, а у другой в области 534нм. Если их сравнивать насколько они отклонены от «идеального» луча солнца, то результаты для обоих будут почти одинаковы.

Хотя на самом деле, при свечении первой вы будете видеть белый свет, а у второй — фиолетовый.

Новый индекс CQS — и его расчет

Истинные «ценители» света расценили переход на новый индекс как некий заговор. «Раз уже белые светодиоды хреново воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так многие восприняли нововведение.

Таким образом, как бы «пряталась» реальная проблема и просто выпускались новые рекомендации.

Тем не менее, эту методику разработали в 2010 году и назвали ее CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.

Принцип измерения здесь немного похож, но только сравнение производится уже на основе 15 цветов насыщенных шаблонов.

Общий индекс CQS здесь складывается не как среднеарифметическое значение, а берется корень из суммы квадратов всех замеров.

Благодаря этому, сдвиг даже по одному цвету, уже существенным образом отразится на итоговом значении индекса качества цветопередачи, и не будет той визуальной погрешности как с CRI.

Еще в новой методике «красный» не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цифра CQS на светодиодах, вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.

Общая же разница между CQS и CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

Замеры по стандарту ТМ-30

Но изыскатели на этом коэффициенте не остановились и разработали еще один стандарт TM-30-15 (не обязательный на сегодняшний день).

Он уже учитывает:

• точность — Rf (fidelity)

• насыщенность — Rg (gammut)

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

А всего шаблонов для сравнения, ни много ни мало — 99шт.

Хотя это и не обязательный стандарт, но он наиболее современный и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, которые отличаются качественной продукцией, без проблем предоставляют данные по всем светильникам на основе всех трех коэффициентов.

Это вам как потребителю значительно облегчит сделать обдуманный и правильный выбор.

Сравнение индексов и фактического цвета

У хороших ламп все 3 коэффициента почти всегда совпадают. А вот отдельные китайские экземпляры вполне могут иметь вот такие чудные показатели.

Объясняется это тем, что хитрые производители, научились изготавливать люминофор так, дабы весь акцент уходил именно в 8 главных оттенков, применяемых для сравнения. А на остальные, что называется «забивают».

Но если CRI при этом можно обмануть, то человеческий глаз точно подметит подделку. Вот пример такой лампочки с CRI>80.

Как можно наблюдать, здесь явный перебор зеленого.

Особенно важно проверять коэффициенты при покупке лампочек в детскую комнату.

Ребенок при изучении новых предметов, воспринимает их первое появление перед своими глазами как норму.

И именно это изображение и откладывается у него в голове до конца жизни. Ваша задача обеспечить для него правильное восприятие всех цветов и оттенков уже на начальной стадии развития. Поэтому всегда подходите к этому делу более осознанно.

svetosmotr.ru

Индекс цветопередачи CRI, его неактуальность и новые стандарты

Прежде чем разобраться, что такое индекс цветопередачи, стоит упомянуть о спектральном составе света и способности его отражения и поглощения окружающими нас предметами.

Спектральный состав – это набор частот, которые характеризуют то или иное излучение.

Говоря простыми словами, данная характеристика отражает наличие или отсутствие определенных цветовых оттенков в свете. Все окружающие человека предметы обладают свойством поглощения и отражения этих световых оттенков. Например, предмет зеленого цвета отражает зеленую часть спектра падающего света, остальная часть спектра им поглощается. Чем качественнее свет освещает предметы, тем лучше человеческий глаз различает их цвета.

Colour rendering index (CRI)

На сегодняшний момент самой используемой методикой оценки качества источников света является индекс цветопередачи (англ. colour rendering index). Данный коэффициент имеет безразмерную величину и в международной системе измерения (СИ) обозначается как CRI или Ra. Диапазон значений CRI лежит в интервале от 0 до 100. Индекс цветопередачи показывает, насколько естественный цвет имеют предметы при освещении. Эталоном принято считать солнечный свет, CRI которого равен 100. До 1974 года Международной Комиссией по Освещению (МКО) данная методика подразумевала сравнение 8 эталонных цветов с цветами, полученными от тестируемого источника света. В 1974 году к 8 эталонным ненасыщенным цветам добавилось еще 6 дополнительных, но уже насыщенных цветов. Методика измерения CRI заключается в расчете цветовых сдвигов 14 образцов относительно освещения солнечного света или излучения раскаленного абсолютно черного тела.

Процесс измерения происходит следующим способом:

• исследуемый источник света направляется на шаблонный образец;
• при помощи специальных приборов измеряется цвет образца;
• образец освещается эталонным светом;
• замеряется цвет образца под эталонным светом;
• рассчитывается разница под различными источниками света.

Вышеописанный алгоритм повторяется со всеми шаблонными образцами, после чего вычисляется среднее арифметическое значение CRI.

Недостатки индекса цветопередачи и пути их решения

Определение индекса цветопередачи является полноценным только в случае с лампами непрерывного спектра, коэффициент CRI которых выше 90. При значениях ниже 90 единиц можно получить несколько источников, которые будут иметь одинаковый коэффициент, но по-разному освещать предметы и отличаться цветовой температурой. Пока международным организациям по стандартизации не удаётся избавиться от данного недостатка, производители ламп продолжают указывать на своей продукции значение в CRI.

Сегодня вектор развития искусственного освещения опирается на белые светодиоды, у которых цветопередача шаблона R₉ не очень высока. Причина этого заключается в небольшом количестве красного цвета в спектре. Однако визуально цветопередача белых светодиодов находится на более высоком уровне, нежели указывает расчетное значение CRI. В 2007 году МКО официально констатировала недостаточность использования индекса CRI для определения качества передачи цвета светильников на основе белых светодиодов. Также учёные заявили о необходимости введения новой методики, которая позволит более точно оценить светодиодное излучение.

В 2010 году появилась новая методика — CQS (аббр. от англ. color quality scale), основанная на 15 только насыщенных цветовых шаблонах. В первую очередь стоит отметить, что расчет цветовых сдвигов по методике CQS производится совершенно иным способом, нежели в методики CRI. Поэтому высокий цветовой сдвиг по одному из шаблонов не позволяет цветовому индексу оставаться высоким.

Красный цвет в шкале CQS не такой насыщенный, как в шкале CRI. Это позволяет параметру цветопередачи, при тестировании продукции на основе светодиодов, численно примерно соответствовать световым ощущениям человека.

Методика CQS, так же как и CRI, имеет один существенный недостаток – отсутствие корректировки параметра в зависимости от тона и насыщенности, что позволяло бы учитывать особенности человеческого зрения видеть белый цвет из смеси свечения от цветных светодиодов.

Недостаток методики CQS привело к появлению в середине 2015 года стандарта ТМ-30-15, который учитывает понятия точности и насыщенности. Для более высокой точности измерения в новом стандарте оценка качества света ведется не по 15, а по 99 шаблонам, включающим в себя не только цветовые образцы, но и различные объекты из жизни.

Индекс цветопередачи в светодиодных лампах

Сегодня стандарт ТМ-30-15 не является обязательным, поэтому производители осветительной продукции на основе светодиодов продолжают оперировать понятием CRI. Стоит подчеркнуть, что методика измерения CRI не способно дать качественную оценку свету. Однако в подавляющем большинстве случаев потребителю приходится опираться лишь на этот коэффициент. Индекс цветопередачи светодиодных ламп может находиться в достаточно широком диапазоне значений CRI, поэтому уделять внимание этому параметру однозначно нужно. Специалисты, работающие в области освещения, рекомендуют выбирать для жилых помещений светодиодные лампочки с коэффициентом CRI близким к 90. В этом случае предметы интерьера будут выглядеть наиболее естественно.

Светодиодные лампы с CRI меньше 70 пригодны только для производственного и уличного освещения, где точность передачи оттенков не является первостепенной.

Из всего вышеописанного следует вывод, что коэффициент цветопередачи в светодиодных лампах, несмотря на присущие методике недостатки, имеет такое же значение, как и другие технические характеристики (мощность, цветовая температура и пр.). Особенно важно это понимать при выборе освещения детской комнаты. Перед детьми постоянно появляются новые яркие предметы, окрас которых принимается за норму и на всю жизнь откладывается в памяти. Низкокачественные светодиодные лампы способствуют формированию неправильного восприятия цветов, окружающих их предметов. Поэтому для освещения детских комнат рекомендуется использовать лампы и светильники прошедшие проверку по стандарту ТМ-30-15.

Читайте так же

ledjournal.info

Индекс цветопередачи светодиодных ламп (CRI)

Категория: Источники освещения

Индекс цветопередачи (CRI, или коэффициент цветопередачи) – параметр, который характеризует соответствие естественного цвета тела кажущемуся при освещении.

Дело в том, что освещение предметов разными лампами позволяет увидеть, что возможны разные варианты результата. В некоторых случаях цвета выглядят более естественно и точно, в других случаях они выглядят далеко не так, как при дневном освещении. Выходит, что две лампы различных типов могут иметь одну цветовую температуру, однако передавать цвета по-разному. Спектр свечения светильников неравномерен, цветопередача зависит от их энергии в определенном участке спектра.

Характеристика цветопередачи светильника описывает, насколько натурально видятся окружающие предметы в свете лампы. А в качестве количественной меры применяется индекс цветопередачи. Это величина от 0 до 100, характеризующая уровень соответствия цвета, полученного от тестируемого светильника, к естественному цвету тела. Результат 100 – полное совпадение – будто при солнечном свете, – то есть цвет передаются максимально верно.

Термин появился в 60-70-х годах прошлого века. Изначально CRI был разработан с целью сравнения источников светового излучения непрерывного спектра, чей коэффициент CRI был выше 90, так как ниже 90 могут быть два источника с одним и тем же CRI, но с сильно отличающейся передачей цвета.

Измерение коэффициента цветопередачи

Чем меньше отклонение кажущегося цвета от естественного (лампы с высокой цветопередачей), тем лучше характеристика CRI источника.

Источник света с показателем R_a = 100 излучает свет, который оптимально отображает все оттенки. При более низких значениях оттенки передаются хуже:

Характеристика	Степень	Коэффициент CRI
Низкая	4	< 39
Достаточная	3	40-59
Хорошая	2В	60-69
Хорошая	2А	70-79
Очень хорошая	1В	80-89
Очень хорошая	1А	> 90

Существует система, которая математически сравнивает изменение расположения излучения в спектральной шкале в сравнении с цветами, освещаемыми эталонным источником светового излучения. Затем средние различия вычитаются из 100 и получается индекс CRI.

Таблица основных оттенков, точность передачи которых определятся индексом CRI:

R1 – цвет увядшей розы; R2 – горчичный цвет; R3 – салатовый цвет; R4 – светло-зеленый цвет;

R5 – бирюзовый цвет; R6 – небесно-голубой цвет; R7 – цвет фиолетовой астры; R8 – сиреневый цвет.

Для человеческого глаза комфортное значение CRI – от 80 до 100 R_a Здесь индекс цветопередачи светодиодных ламп оптимален.

По определению, если нет разницы, как выглядят цвета освещенных предметов, источнику излучения присваивается CRI, равный 100. Таким образом, малые различия в цветопередаче приближают значение CRI к 100, тогда как более существенные различия приведут к меньшей величине коэффициента CRI. При сравнении цветовых температур диапазон 2000 – 5000 К, эталонным источником светового излучения считается «излучатель черного тела», с цветовыми температурами более высокого диапазона – дневной свет.

Светодиоды и индекс цветопередачи

Проводятся исследования, согласно которым обнаруживается, что белый свет, получаемый в результате смешения красных, синих и зеленых светодиодов, предпочтительнее, чем световое излучение, которое создается лампами накаливания и галогенными светильниками, даже если у ламп накаливания более высокие показатели CRI. На самом деле технический отчет под названием «Цветопередача белых светодиодных источников света» сообщает, что разработанный комиссией коэффициент CRI обычно неприменим для проведения прогнозов параметров цветопередачи источников света, если среди них есть светодиоды белого излучения.

Это проистекает из рассмотрения множества анализов, в которых изучались и сине-красно-зеленые (RGB) светодиодные кластеры, и белые светодиоды, покрытые фосфором. Обозреватели оценили внешний вид сцен, освещенных при использовании светильников с разными индексами цветопередачи, и выяснили, что не существует точной взаимозависимости между подсчитанными показателями CRI и классификациями. Во многих случаях светодиоды RGB имели индексы цветопередачи, приблизительно в районе 20, однако при этом хорошо зарекомендовали себя при передаче цветов. Возможное объяснение данному факту заключается в том, что, как правило, они имеют склонность без смещения цветопередачи оттенков повышать насыщенность восприятия большинства цветов.

Рекомендации для светодиодов и CRI

Департамент энергетики США дает следующие рекомендации: проводятся долгосрочные разработки и исследования в области создания обновленной системы для точной оценки качества светового излучения, которая могла бы быть применена к любому источнику излучения. Пока же индекс цветопередачи светодиодных ламп можно считать одним из параметров при оценке их самих и систем, основанных на них. Он не должен применяться для выбора конкретного изделия светотехники без тестирования изделия и предварительных персональных оценок на предполагаемом месте использования.

1. Определите визуальные задачи, которые, как ожидается, будут выполняться данным источником света при освещении. Если верность цветовоспроизведения имеет критическое значение (например, в пространстве, где ткани или цвета сравниваются и при электрическом, и при дневном освещении), показатели индекса цветопередачи имеющейся метрической системы могут быть полезны и пригодны для применения при оценке светодиодных изделий.
2. Если более важен внешний вид цвета, а не верность цветовоспроизведения, не стоит исключать белые светодиоды лишь по причине их сравнительно низких показателей CRI. Некоторые изделия с CRI даже столь низкими, как 26, все же могут излучать приятный визуально белый свет.
3. Коэффициент CRI можно сравнивать, если источники света имеют равную цветовую температуру. Данный тезис применим ко всем источникам света, а не только к светодиодам. Различия в величинах CRI меньше пяти единиц не существенны. Это значит, что источники света, имеющие индексы цветопередачи, например в 82 и 85, практически одинаковы.
4. В случаях, когда внешний вид цветов или верность цветовоспроизведения являются важными факторами, следует лично оценивать светодиодные системы, и если это возможно, то на предполагаемом месте эксплуатации.

Необходимо отметить, что современные методы компьютерной обработки данных и анализа спектра позволяют полностью автоматизировать измерение индекса цветопередачи, исключив из него использование пластин заданного цвета. Определяется зависимость спектральной плотности светового излучения от длины волны. И по результатам данного исследования с помощью специального алгоритма происходит прямое вычисление CRI.

simplelight.info

Индекс цветопередачи светодиодов: восприятие цвета

Почему при свете одной лампы лица принимают болезненный вид, а когда мы ее заменяем на другую, меняются просто волшебным образом? Все дело в индексе цветопередачи светильника.

Индекс цветопередачи – мера соответствия зрительных восприятий цветного объекта, освещенного исследуемым и стандартным источниками света при определенных условиях наблюдения.

Что отвечает за качество света?

Представьте, что две лампы имеют одинаковую мощность и цветовую температуру — 3000К. Каждая из ламп светит мягким белым светом. По логике, нам кажется, что предметы в их свете должны выглядеть одинаково. Но это далеко не так. В чем же подвох? Все дело в параметре, который называется цветопередача. Или как его называют в каталогах светильников «общий индекс CRI». Единица размерности — Ra. Чем выше индекс цветопередачи лампы, тем лучше человек различает в ее свете цвета и оттенки окружающих его предметов. Этот параметр отвечает за качество света и лежит в пределах от 0 до 100 Ra. Международная комиссия по освещению (МКО) разработала тест: 8 стандартных цветных образцов освещают испытуемым источником света, а затем сравнивают полученные результаты с теми, которые получили при освещенности эталонным источником света (100 Ra). Данная методика получила название CIE.

Требования к CRI оговариваются в СНиП 23-05-95. Так, индекс цветопередачи должен составлять:

• Ra 90…100 — магазины тканей, лаборатории, художественные студии.
• Ra 70…90 — большинство офисов и жилых помещений.
• Ra 50 — складские и производственные помещения.

 

Каждый тип ламп способен выдавать лишь определенный CRI. Для сравнения:

• Индекс цветопередачи: лампа накаливания                              60…90 Ra
• Индекс цветопередачи: галогенная лампа                                80…100 Ra
• Индекс цветопередачи: люминесцентные лампы                      70…80 Ra
• Индекс цветопередачи: светодиодные лампы                           0…100 Ra.

CRI светодиодных ламп

До недавнего времени не было светодиодов, которые давали бы белый свет. Этот факт существенно ограничивал их область применения. Но сейчас все изменилось. Теперь получать белый цвет от светодиодов можно двумя способами.

1. В одном корпусе объединяют три светодиода: красный, зеленый, синий. Смешиваясь, эти три цвета дают белый. Такие светильники получили название RGB. Увы, но световой поток RGB оказался неравномерным —пастельные оттенки передаются неестественно. Этот фактор стал причиной низкого индекса цветопередачи — около 20-30 Ra.
2. Синий (ультрафиолетовый) свет проходит через желтый люминофор. Комбинация фотонов синего и желтого цвета дает белый цвет. Чем качественней люминофор, тем дороже лампа и тем выше CRI, который достигает 95 Ra. Это утверждение можно отнести и к цветопередаче

Для LED-светильников принято упрощенное обозначение:

• 1А – отличная цветопередача (CRI выше 90 Ra).
• 1В — очень хорошая (CRI выше 80-89 Ra).
• 2А — хорошая (CRI выше 70-79 Ra).
• 2В — средняя (CRI выше 60-69 Ra).
• 3 — достаточная (CRI выше 40-59 Ra).
• 4 — плохая (CRI ниже 39 Ra).

Эту маркировку вы сможете найти на упаковке светодиодного светильника.

Перспективы развития белых светодиодов

Индекс цветопередачи долгое время использовался для сравнения различных типов ламп, но лет 8 назад МКО пришло к выводу, что качество освещения нельзя оценивать только исходя из RCI. Исследования показали, что свет некоторых RGB и люминофорных светодиодов при 20 Ra казался испытуемым более привлекательным, чем источники света с RCI=50…60 Ra.

Ученые разработали новую шкалу — CQS. В этой шкале 8 цветовых образцов меняется на 15, учитываются предпочтения наблюдателя, его цветоощущение.

По какому пути пойдут производители, чтобы усовершенствовать современные LED-технологии и улучшить качество освещения? Не вызывает сомнений, что это будет поиск новых составов люминофоров. Известно, что дешевый широкополосный люминофор (галофосфат кальция и магния) дает свет с параметром CRI не выше 70 Ra. Применение же светодиодов с дорогим трех – и пятиполосным люминофором сразу увеличивает его до 85…95 Ra. Главный недостаток люминофорных светодиодов — низкая, по сравнению с RGB, светоотдача.

Нанотехнологии тоже внесли свою лепту в создание высокоэффективных белых светодиодов. Использование квантовых коллоидных точек в качестве люминофорного покрытия позволило увеличить CRI до 90 Ra.

Все исследования в этой области направлены на то, чтобы одновременно с увеличением светоотдачи и качества света, снизить стоимость светодиодного светильника. Только их относительно высокая цена мешает полностью занять рынок, ведь преимущества люминесцентных ламп с каждым годом становятся все сомнительней.

samosvetil.ru

Что такое индекс цветопередачи и в чем его практическое применение?

Что такое индекс цветопередачи? Разобраться можно на примере двух ламп: люминесцентной и накаливания, обе имеют одинаковые цветовые температуры, но освещаемые ими предметы выглядят по-разному. Почему это происходит? Люминофоровая лампа имеет в красном промежутке спектра меньшую энергию, чем вольфрамовая лампочка, в результате оттенки красного цвета кажутся насыщеннее и ярче, когда на него падает свет от лампы накаливания. Так, свойства передачи света для разных ламп имеют зависимость от спектрального излучения.

Сравнение индекса цветопередачи для разных типов ламп

Величина, характеризующая степень соответствия естественного цвета предмета видимому цвету при освещении его конкретным источником света, носит название индекс цветопередачи (CRI или R_a), по-другому, коэффициент цветопередачи. Переведя на общедоступный язык, можно сказать, что эта характеристика позволяет определить, насколько натурально выглядит вещь под действием того или иного осветительного прибора.

За эталон принята цифра 100, соответствующая естественному солнечному свету. Комфортное значение для восприятия глаз входит в диапазон, минимальный порог которого – 80, максимальный – 100. Газоразрядные приборы имеют CRI 90 и выше. Индекс цветопередачи люминесцентных ламп лежит в пределах от 80 до 90, но у дешевых лампочек он ниже. На коробке обычно указывается этот коэффициент. При покупке лампы не следует пренебрегать этой цифрой.

Всем знакома и любима лампочка накаливания, до недавних пор она была самым распространенным осветительным прибором. Она имеет свои плюсы и минусы. Положительным моментом можно считать то, что цветопередача лампы накаливания близка к 100. Примерно такое же значение имеют «галогенки».

Хорошо зарекомендовали себя светодиодные лампочки. Они обладают целым рядом преимуществ: это и хорошая светоотдача, и низкая мощность потребления, что позволяет им по праву называться энергосберегающими. У разных производителей индекс цветопередачи светодиодных ламп различен. Некоторые образцы высокого качества имеют значение CRI 80. В дешевом варианте для изготовления светильника на основе светодиода использованы материалы низкого качества.

Чем натуральней кажется цвет освещаемого предмета, тем лучше характеристика цветопередачи этого осветительного прибора.

Если взять любой источник света с индексом цветопередачи R_a = 100, то нетрудно заметить, что его излучение оптимально отображает все цвета. Такое освещение соответствует естественному солнечному свету.

В таблице даны сравнительные характеристики индекса цветопередачи для разных типов ламп.

Степень цветопередачи	Коэффициент цветопередачи	Тип лампы
1 А	Более 90	Светодиодные светильники, люминесцентные лампы Philips
1 В	80–89	Светодиодные светильники Люминесцентные лампы OSRAM, LUMILUX
2 А	70–79	Люминесцентные лампы OSRAM
3	40–59	Ртутные лампы

Практическое применение

Обычно источники света с высоким индексом цветопередачи освещают многие предметы так, что они кажутся красивее и лучше, чем при освещении лампами с маленьким CRI. Это свойство можно использовать в некоторых сферах деятельности, например, для получения качественных снимков.

Можно дать некоторые рекомендации для использования осветительных приборов в различных торговых точках. В мебельных магазинах рекомендуется применение теплого свечения. Лампы с приблизительной цветовой температурой, равной 250 K и индексом цветопередачи около 85 единиц, будут выгодно подсвечивать диван или кресло.

Различные отделочные материалы, такие как обои или краски, нуждаются в четком рассмотрении. Здесь можно использовать источники света с индексом от 90 до 100. Температура цвета при этом должна быть в районе 5 000 К. Такие же характеристики нужны для подсветки штор или тканей.

Для удачного освещения кожаных изделий, например, обуви, нужен теплый свет (2 500 К) с цветопередачей 80 или 90.

Различные уровни индекса цветопередачи

Для удобства потребителей величина индекса цветопередачи подразделяется на шесть уровней.

Самым высоким считается уровень А1. Осветительные приборы этого уровня применяются в тех местах, где требуется высокая точность передачи цвета, например, в музеях, торговых точках по продаже тканей, штор, одежды и так далее.

Уровень цветопередачи 1В включает в себя люминесцентные лампы, предназначенные для установки в зданиях, где необходимо создание рабочей обстановки и концентрации внимания. К таким объектам относятся учебные заведения, администрации, промышленные предприятия.

Лампы уровня 2А имеют хорошие характеристики цветопередачи.

Лампы уровня 3 применяются в тех случаях, когда точность восприятия цвета не играет большой роли.

Самым низким считается 4 уровень, не рекомендованный для установки в помещениях.

lampagid.ru

Все об индексе цветопередачи (CRI): определение и порядок расчета

Индекс цветопередачи – это оценочное сравнение восприятия палитры цветов при разном освещении: искусственном и естественном. За идеальный параметр принимаются солнечное освещение и то, как воспринимается цветопередача при таком освещении. Благодаря этому параметру, можно определить, насколько сильно искажается цвет при использовании искусственного источника света. Верность колорита можно проверить по специальной шкале.

Отображение цветов при разном освещении

Определение и историческая справка

Понятие индекса для оценки передачи палитры цветов возникло в 60-х годах прошлого столетия. С самого начала данный параметр использовался для сравнения источников освещения, которые по данному параметру имели значение от 90 и выше. Это связано с тем, что источники света с более низким параметром отображения цвета могут быть равны по этому значению, но сильно отличаться по восприятию глазом.

Спектр света и его влияние

Влияние светового спектра на психическое и физическое состояние человека доказано учеными. Так, например, смещение светового спектра в холодную, синюю, сторону снижает активность мозга и возбуждение нервной системы. Также растения нуждаются в полной гамме светового спектра, отсутствие одного из ее компонентов может сказываться на их росте.

Как рассчитать

Индекс используют для определения качества источника света при его создании. Чтобы рассчитать индекс проверяемой лампочки, светят на специальную проверочную таблицу. На ней нанесены восемь стандартизированных цветов. Они достаточно блеклые, ненасыщенные. Затем при помощи специальных устройств измеряется параметр цвета. Благодаря этим замерам, можно узнать, как отображается колорит под конкретным светильником. Для сравнения упомянутую таблицу или шкалу освещают эталонным светом и замеряют значение тем же прибором. Далее, используя методику CIE, полученную информацию сравнивают между собой и получают значение отклонения колорита от эталона.

Яблоко в разном свете

Особенности красного цвета

Красный оттенок очень тонко воспринимается человеческими глазами, как и малейшие отклонения в градациях красного. Сравнение с красным оттенком покажет, насколько естественно будет передаваться оттенок кожи человека. Если освещение некачественное, то человеческий глаз сразу это замечает, и все дефекты, будь то бледность и прыщи, становятся заметнее. Насыщенный красный цвет является девятым в таблице проверочных значений и  дополнительным. Проверка по нему проводится для получения более точного результата.

Рекомендуемые значения коэффициента

Разные типы лампочек обладают различными значениями индекса и могут быть использованы как для помещений, где проводятся точные работы, так и для складских помещений. Для витрин магазинов, например, продающих ткани или отделочные материалы, очень важна корректная передача палитры. То же самое можно сказать о выставках в музеях. В таких помещениях используют светильники с параметром Ra в диапазоне от 90 до 100. С такой задачей справятся галогенные и вольфрамовые лампочки высокого класса.

Для помещений, где важен комфорт света для глаз, но отображение колорита не так важно, рекомендуемое значение индекса цветопередачи колеблется от 70 Ra до 90. Это офисные, учебные, медицинские и жилые помещения. В таком диапазоне используют все упомянутые выше источники света и вдобавок флуоресцентные, чей показатель несколько ниже.

Там, где передача цвета совсем не важна, используют освещение с показателем индекса ниже 60. Это может быть уличное освещение или подсветка складских помещений.

Глаз человека может заметить отклонения в цветовой палитре, если значение параметра CRI двух источников света разнится более, чем на пять пунктов. Меньшее различие просто неуловимо для человека.

Эталонным считается солнечный свет в северном полушарии и свет вольфрамовой лампочки. Значения их коэффициента цветопередачи принято считать равным 100. Но и этот свет имеет некоторые огрехи. Так, солнце в северном полушарии хуже передает красные оттенки, вольфрамовая лампочка – синие.

Почему CRI не подходит для светодиодов

Проверки показали, что белые светодиоды показывают плохие результаты по девятому значению, насыщенному красному. Все дело в том, что у светодиодов значительно страдает красная область спектра.

Светодиод

Проблемы CRI и его аналоги

2007 год стал поворотным для области освещения. Международная комиссия официально признала, что индекс CRI не способен дать объективную оценку качеству света, излучаемого светодиодами. Тогда же было предложено разработать новую методику для оценки освещения.

Новый индекс CQS, его расчет

Такая методика была разработана в 2010 году, она получила название CQS. В CQS используется уже 15 цветов, которые являются насыщенными. Кроме того, расчет итогового значения производится по другой формуле. Если в CRI светодиоды с провалами в красном спектре могли оставаться с высокими итоговыми показателями, то по новой методике подсчёта, нет. Кроме того, красный оттенок по индексу CQS не такой насыщенный и больше походит на световое восприятие человека. Однако и новая методика имела недостатки, так как не до конца учитывала тон и насыщенность.

Замеры по стандарту ТМ-30

Ввиду недостатков системы CQS, была разработана ещё более новая ТМ-30-15. Произошло это в 2015 году. Данный индекс в большей степени учитывает тон и насыщенность, так как замеры параметра происходят не по 15 контрольным цветам, а по 99.

Индекс различных типов искусственного освещения

Лампы накаливания

Имеют приближенную к солнечной цветопередачу, поэтому их значение по шкале CRI равняется 100. При этом наблюдается смещение в область теплых оттенков.

Лампа накаливания

Галогенные лампочки

Цветовая передача таких лампочек схожа с вольфрамовыми, при том, что галогенки обладают большим световым потоком.

Натриевые лампочки

Отображение цветов достаточно низкое, около 40 Ra. Используются в уличном освещении, так как имеют высокий световой поток и большой срок службы. Также нашли свое применение в подсветке растений.

ДРЛ

Схожи с натриевыми лампочками. Индекс находится в районе 40 Ra. Цветовой спектр сдвинут к холодным, синим тонам, поэтому ДРЛ не применяют в выращивании растений.

Люминесцентные лампочки

Цветовой спектр данного источника света очень разный. Индекс колеблется от 60 до 90 Ra. Это зависит от применяемого люминофора.

Светодиодные лампочки

Люминофор, которым покрывается кристалл светодиода, играет решающую роль в его цветопередачи. Для этого источника света индекс варьируется от 70 до 90 Ra.

Недостатки индекса цветопередачи, пути их решения

Индекс СRI часто оказывается некорректным по отношению к белым светодиодам. Также источники света, имеющие значение меньше 90, могут обладать одинаковым параметром индекса, однако сильно отличаться по визуальной оценке отображения цвета.

Появление большего числа разных видов искусственного освещения привело к потребности более тщательной проверки цветопередачи. Хотя CRI по-прежнему остается основным обязательным параметром для оценки качества света, в большинстве случаев потребителям придется ориентироваться только на него, хотя он не может дать качественную оценку свету. Более новый стандарт проверки ТМ-30-15 лучше справляется с данной задачей, однако не все производители проверяют свои изделия по этой методике.

Видео

amperof.ru