Cri лампы накаливания. Индекс цветопередачи и другие характеристики светодиодных ламп

К нам в aledo часто обращаются: – Вложили средства в дизайн, материалы и интерьер, но проект на конечном этапе никакой, смотрится блекло и скучно. Что можно сделать? – Очевидны ошибки на этапе проектирования освещения, давайте разбираться с CRI Почему отличный проект может быть испорчен неправильно подобранным освещением? Что такое CRI и как добиться того, чтобы предметы в свете LED выглядели натурально? Сегодня мы хотим поговорить о качестве освещения и вспомнить о таком понятии как индекс цветопередачи.

Один предмет – разные оттенки

Почему рассматриваемый предмет при одном освещении выглядит натурально, а при другом совершенно не естественно? Дело в качестве света – для определения адекватности передачи цветов существует специальный параметр – индекс цветопередачи. Индекс цветопередачи CRI (Colour rendering index) – относительный параметр, он показывает, насколько натурально выглядят окружающие нас цвета в свете искусственного источника. Также встречается и другое обозначение индекса – Ra, оба параметра принято измерять в диапазоне от 0 до 100.

Три вещи, которые нужно знать о CRI

1) Чем выше CRI, тем лучше человеческий глаз различает цвета и оттенки интерьера в свете источника.

2) CRI = 100 означает, что так предмет выглядит при хорошем солнечном освещении.

3) Два светильника могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета по-разному – иметь разные CRI.

Почему же CRI стал важнее, чем раньше?

Откроем секрет, индекс цветопередачи – это да-а-вно известный индекс, который и раньше был одним из важнейших в светотехнике. Но дело в том, что для ламп накаливания и галогенных ламп, нашедших повсеместное применение в нашем быту, этот параметр практически равен 100, он максимально близок к естественному солнечному свету. При выборе же светодиодного освещения о значении индекса цветопередачи зачастую забывают, хотя он может сыграть решающую роль.

А что насчет ламп дневного света?

Прочие энергосберегающие решения – люминесцентные трубки (Т5,Т8) и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ бытового применения) в среднем имеют CRI равный 60-80, т.е. для них, также как и для LED-светильников, весьма актуален вопрос правильного подбора значения индекса цветопередачи. Однако КЛЛ стоят не так дорого и работают существенно меньше по времени - вопрос их замены можно решить не так болезненно, нежели как в случае с LED.

Ваш выбор – LED? Тогда думайте о свете уже на этапе проектирования.

Вернемся к проблеме, с которой к нам часто обращаются – скучный и блеклый результат проекта. В данном случае ошибка очевидна – используются светодиоды с предельно низким CRI, требуется подбор и закупка источников света с более высокими показателями цветопередачи. Обратите внимание, если изначально выбор пал именно на светодиодное освещение, то наш совет – задумывайтесь о подборе светильников еще на этапе проектирования. Долгосрочные вложения, к которым относится освещение на основе LED, нельзя причислить к тем вещам, на которых стоит экономить и оставлять на последний момент.

Для музеев и витрин – не менее 90, для складов хватит и 50

При выборе конкретных моделей LED-источников света обращайте внимание на его приемлемые значения для различных областей применения: – музеи, витрины, выставочные площади, магазины по продажам тканей и одежды (там, где важна правильность передачи оттенка товаров), художественные мастерские – не менее 90-100; – общественные места, офисные, торговые, медицинские, образовательные и другие жилые и рабочие помещения – не менее 70-90; – производственные, складские и охранные помещения – 50-60 (цвета и их оттенки в таком свете будут «зеленить» или «синить» - передавать ошибочные для человеческого глаза цвета).

И напоследок

По словам нашего дизайнера, который на данный момент учится в Германии проектированию систем освещения, сейчас в Европе тренд – не использовать для общественных интерьеров светильники с CRI ниже 90. В основном такие решения предлагают европейцы – Targetti, Erco, Linea Light, однако в линейке нашей продукции тоже есть пара хороших вариантов. Делайте выбор в пользу качественных светодиодов, помните про индекс цветопередачи и да пребудут с вами силы 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

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 , 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 .

Методика оценки

Для получения коэффициента цветопередачи какого-либо источника света (лампы) фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 или 14 указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов (шесть дополнительных цветов иногда используются для специальных нужд, но они не применяются для расчета индекса цветопередачи), наблюдаемый при направлении тестируемого источника света на эталонные цвета. Расчёт ведется по методике СIE, по которой получают численное значение отклонения цвета эталонов, освещенных исследуемым источником света. Чем меньше отклонение видимого цвета от естественного (больше индекс цветопередачи), тем лучше характеристика цветопередачи тестируемой лампы.

Источник света с показателем цветопередачи R a = 100 излучает свет, оптимально отображающий все цвета, индекс цветопередачи у солнечного света также принимается за 100. Чем ниже значения R a, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта:

Тестируемые цвета (основные):

Примечательно, что индекс цветопередачи и у ламп накаливания , и у неба (дневной свет) считается равным 100, при том что ни один из этих источников света не является действительно безупречным - лампа накаливания слаба в освещении синих тонов, а небо при 7500 К слабо в освещении красных тонов .

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:

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:

Для человеческого глаза комфортное значение CRI – от 80 до 100 R a Здесь индекс цветопередачи светодиодных лампоптимален.

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.

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.

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 R 9 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

Создавая своими руками системы освещения в своем доме нужно хотя бы на начальном уровне разбираться в наиболее важных параметрах не только осветительных приборов, но и источников света. При этом выбор лапочки для подсветки играет важную роль в создании комфортных условий для пребывания в помещении. Одним из наиболее важных параметров для лампочек является индекс цветопередачи, который обозначается как CRI (color rendering index) или Ra.

Индекс цветопередачи

Самые важные моменты, касающиеся данного показателя, нами будут рассмотрены в этой статье.

Основные параметры индекса

Такой параметр, как коэффициент или индекс цветопередачи, можно встретить на упаковке любого источника света. Коэффициент Ra отражает то, насколько достоверно и точно выбранная вами модель будет передавать истинный цвет объектов, освещаемых световым потоком по отношению к лампам накаливания и солнечному свету. Таким образом, чем выше будет этот показатель, тем более натуральнее и естественнее будут выглядеть подсвеченные объекты.

Обратите внимание! Это утверждение будет справедливым лишь для людей, которые не имеют серьезных нарушений со стороны зрительной системы.

Вариант подсветки предметов

Стоит отметить, что коэффициент цветопередачи является относительной величиной. Он определяется в диапазоне от 0 до 100. Его величина отражает степень соответствия цвета объекта его естественному цвету при подсветке различными осветительными приборами.
Сегодня расчет CRI осуществляется по методике CIE (1995), которая была разработана Международной комиссией по освещению. Индекс определяется исходя из разницы в цветности, которая возникает при сравнительной подсветке 8 стандартных цветов на тестируемом образце. При этом оценка соответствия опирается на эталонный источник света, которые обладает той же цветовой температурой. В результате, чем меньше определится средняя разница, тем CRI значение будет больше.
Данная методика имеет следующие особенности:

• включает определение сдвига от идеальных значений для нескольких стандартных цветов;
• тестируемая модель по методике направляется на восемь эталонных цветов (из 14 существующих);
• затем необходимо вычислить численные значения получившегося отклонения для каждого из них.

Измерение параметра

Данная методика, в качестве эталонных цветов, используемых в вычислениях, использует такие цвета:

• светло-коричневый;
• грязно-розовый;
• пастельно-голубой;
• оливковый;
• пурпурный;
• бирюзовый;
• светло-фиолетовый;
• Светло-зеленый.

Теперь осталось определить лишь значения, которые может иметь индекс цветопередачи. Как мы уже выяснили, чем меньше будет отклонение реально полученных цветов после подсветки от эталона, тем большими значениями станет определяться данный параметр.
Оптимальное значение этого коэффициента, как не сложно догадаться, будет у солнечного света. Именно он в методике расчета принимается за 100. Рост отклонения приводит к уменьшению показателя, отображая тем самым ухудшение передачи цветности.

Обратите внимание! Для человеческого глаза оптимальным будет значение CRI в диапазоне от 80 до 100.

Параметры индекса для различных источников света

Для того чтобы на понятном примере разобраться с коэффициентом цветопередачи, рассмотрим этот параметр у наиболее распространенных на сегодняшний день моделей:

• лампа накаливания. Создает поток, максимально приближенный к солнечному. Имеют самый высокий CRI среди всех моделей. Он здесь приближен к 100;

Свет лампы накаливания

• галогеновые лампочки. Практически не отличаются от ламп накаливания по данному параметру;
• люминесцентные лампочки. Продукция известных производителей современных энергосберегающих ламп имеет CRI в диапазоне от 80 до 90 (оптимальном для человеческого глаза);
• светодиодные лампочки. Это наиболее современные модели, которые имеют много положительных характеристик, в том числе и индекс цветопередачи. CRI у таких лампочек находится в одном диапазоне с люминесцентными моделями (80 и выше);

Обратите внимание! На рынке все еще встречается светодиодная продукция старого образца, имеющая не только определенные недостатки из-за несовершенства конструкции, но и низкую цветопередачу.

Свет от светодиодной лампы

• лампы высокого давления газоразрядного типа. Для таких изделий характерны самые низкие значения CRI. Это показатель не дотягивает и до 40. Хоте некоторые современные модели имеют CRI на уровне 90 и выше.

Свет от галогеновой лампы

Теперь вы знаете характеристики различных источников света по данному критерию оценки, что поможет вам выбрать более подходящий вариант для каждого конкретного случая.

Заключение

Для того чтобы освещение было полноценным и приятным для ваших глаз, необходимо выбирать осветительные модели не только по стоимости и сроку службы, но и по индексу цветопередачи. Это будет самым правильным решением.

Как сделать бумажный светильник своими руками
Как проверить работоспособность светодиодной ленты
Как сделать подключение светодиодной ленты к компьютеру