Светодиодные лампы ra 90. Что такое индекс цветопередачи CRI

При всем разнообразии современных источников света в быту и освещении помещений лидирующими являются светодиоды и люминесцентные лампы, у них основной проблемой и темой для обсуждений является не энергосбережение, а индекс цветопередачи и качество света. Это такой параметр, который в большей мере определяет комфорт при работе под искусственным светом. В этой статье мы поговорим о том, что такое индекс цветопередачи, каким он должен быть и как измеряется.

Определение и историческая справка

Индекс цветопередачи – это величина, полученная из отношения реального цвета к видимому или кажущемуся цвету предметов. Иначе говоря, он показывает насколько цвета предметов, освещенных искусственным источником света, соответствует истине. Его обозначают как Ra или CRI, сокращенно от англ. Color Rendering Index, что в дословном переводе звучит, как «Индекс отображения цветов».

CRI – это лишь одна из методик определения цветопередачи. Она обязательна для проверки источников света всеми производителями. Это определение появилось примерно в 1960–1970 годах. До 1974 года проверка цветопередачи осуществлялась путем сравнения набора из 8 цветов, после было добавлено еще 6 дополнительных. В итоге при измерении индекса (коэффициента) цветопередачи используют 8 или 14 цветов, они указаны в DIN 6169.

При этом обязательная проверка заключается в сравнении первых 8 цветов спектра, сравнение 14 цветов осуществляется в случае необходимости или в специальных целях, но при расчетах индекса они не учитываются.

Измерение индекса цветопередачи

Измеряют индекс цветопередачи при разработке источников света. Для этого исследуемым источником света освещают на шаблон или поверочную таблицу, на которой нанесены стандартизированные цвета R1–R8.

Следующий этап – освещение поверочного шаблона эталонным источником света и снятие показаний с приборов для определения цветов.

После полученные данные обрабатываются по методике CIE и получают отклонение полученных цветов от эталонных.

Цвета обозначаются как Ri, где i – номер цвета. Их названия:

• R1 – увядшая роза.
• R2 – горчичный.
• R3 – салатовый.
• R4 – светло-зеленый.
• R5 – бирюзовый.
• R6 – небесно-голубой.
• R7 – фиолетовая астра.
• R8 – сиреневый.

В результате получают цифру от 0 до 100. Индекс цветопередачи равный 100 имеет солнечный свет. Чем меньше полученное значение, тем хуже передаются цвета. Полученные значения можно разбить на степени, указанные в таблице ниже.

Также иногда добавляю в оценку 9 цвет – насыщенный красный.

DIN 5035 описывает, где можно использовать лампы с определенным уровнем цветопередачи:

В DIN EN 12464-1 определены типы помещений и требуемых индексах цветопередачи, а также СНиП 23-05-95 в приложениях в качестве рекомендаций.

Проблемы CRI и его аналоги

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

Спектральный состав света – набор излучений различных длин волн (цветов) в . По спектральному составу можно определить степень излучения того или иного цвета.

Когда источник света в своем спектральном составе содержит все видимые длины волн, тогда такой спектр называют непрерывным. Пример:

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

От полноты спектрального состава зависит и соответствие видимых цветов реальным. Но не все лампы излучают в полном спектре.

У люминесцентных ламп так называемый рваный спектр. Он состоит из отдельных пиков в области различных длин волн. Если вспомнить о том, что мы сказали выше, то CRI не совсем корректно отражает индекс цветопередачи таких светильников.

Справка: В 2007 году Международная комиссия по освещению отметила, что «…индекс цветопередачи, разработанный комиссией, обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета».

Поэтому для повышения точности измерений светового потока в 2010 году разработали методику CQS, что расшифровывается, как Colour Quality Scale, или рус. Шкала качества цвета. Но и это не дало полноценной оценки качества источников света, потому что в ней не учитывалась насыщенность и тон освещаемых предметов.

И в 2015 году появился ТМ-30-15 – это стандарт, который учитывает больше параметров, а именно, кроме шаблонов, в оценке принимают участие тон, насыщенность и встречающиеся в быту предметы.

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

Зачастую при проверке значения по шкалам CQS и CRI выдают примерно одинаковые результаты, однако, происходит и так, что по TM-30-15 результаты оказываются ниже нормы. Пример измерения плохой цветопередачи светодиодной лампы описан в статье от независимых экспертов:https://geektimes.com/company/lamptest/blog/285034/

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

Индекс цветопередачи различных типов ламп

Далее мы рассмотрим типовые индексы цветопередачи разных ламп. Индекс зависит от принципа действия и конструкции, а также используемых компонентов светильника. Как уже было сказано, за эталон принимается солнечный свет.

Лампы накаливания

Классические лампы накаливания, хоть и запрещены для использования в большинстве стран по причине их низкого КПД, но они имеют приближенную к солнечному свету цветопередачу, она близка к 100. Имеют выраженный сдвиг в область теплых цветов и ИК-диапазона.

Галогенные лампы

Галогенные лампы дают больший световой поток при том же потреблении мощности, что и лампы накаливания. При этом их цветопередача приблизительно на одинаковом уровне.

Натриевые лампы

Натриевые лампочки мало используются для освещения помещений, где работают люди. Это объясняется как техническими моментами, например, гудящий дроссель, долгий розжиг, так и низким индексом цветопередачи – 40 Ra. Натриевые лампы высокого давления, или ДНаТ используют для освещения больших площадей. Например, в уличном освещении, на фонарных столбах и прожекторах. Такое применение объясняется высоким световым потоком (150 Лм/Вт) и длительным сроком службы, более 25000 часов. Они относятся к газоразрядным источникам света. Имеют рваный спектр, с преобладанием красно-оранжевых тонов.

Тем не менее их используют и для выращивания растений в теплицах и гидропонных системах, благодаря их спектру. Промышленностью выпускаются специальные натриевые лампы для растений, в них выражены необходимые для их роста пики в световом спектре.

ДРЛ

Дуговые ртутные лампы или ДРЛ, по сфере использования подобны ДНаТу, за исключением освещения растений. Имеют срок службы около 10000 часов и высокий световой поток в 70–95 Лм/Вт, а их индекс цветопередачи до 40 Ra. Также у них рваный спектральный состав со смещением в область синего цвета и ультрафиолета.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы трубчатого типа и компактные люминесцентные лампы имели особую популярность до выхода на рынок дешевой светодиодной продукцией. Основным недостатком является необходимости применения пускорегулирующей аппаратуры, а также рваный спектральный состав света, обычно смещенный в область холодных цветов, но в зависимости от люминофора могут и излучать нейтральный и теплый свет.

Индекс цветопередачи люминесцентных ламп сильно зависит от состава люминофора, изменяется от 60 до 90 и более Ra.

Типовые значения:

• для трехкомпонентного люминофора – 80Ra и более;

• для пятикомпонентного люминофора – 90Ra.

Светодиодные лампы

Как уже было, сказано индекс цветопередачи светодиодных ламп зависит от состава люминофора, которым покрыты кристаллы светодиодов. Индекс лежит в пределах от 80 Ra, хорошим результатом является 90 Ra. Их используют в помещениях любого типа, насколько это позволяют конструктивные особенности.

Заключение

При выборе источника света нужно особое внимание уделить индексу цветопередачи, поскольку от него зависит точность восприятия цветов. Это особенно важно, если вы работаете с цветами, например, рисуете, или выбираете освещения для фотостудии. В любом случае нельзя экономить на освещении, поскольку от этого зависит здоровье ваших глаз.

Индекс цветопередачи (CRI) – это характеристика уровня соответствия источника света и истинного цвета предмета при естественном освещении. Этот параметр позволяет пользователям ориентироваться при определении качества и характеристик точной передачи оттенков и цветов предметов при использовании искусственного источника.

Одной из особенностей человеческого глаза является изменение оттенков и цветовой картинки при изменении тона светового излучения, направленного на предмет. При одном оттенке освещения предмет выглядит естественно, в то время как световой поток другого оттенка придаёт предмету некорректные цвета и неестественный вид. Цветовая температура – один из основных факторов, влияющих на распространение тех или иных источников светового излучения.

Особенности

Параметры лампы должны быть максимально приближены к натуральному освещению, этим можно достичь наиболее натуралистичного вида окружающей обстановки и приемлемого для человеческого глаза светового потока. Для того чтобы более точно определить диапазон света, используется относительная величина, получившая название индекс цветопередачи.

Свет – это довольно сложное и ёмкое понятие. Его основной характеристикой в плане разделения цветов является спектральный состав. Грубо говоря, для того чтобы жёлтый предмет выглядел жёлтым, необходимо чтобы он отражал только волны этой частоты, поглощая остальные. При работе со стандартами Ra значение имеет качество освещения предмета. Причина – в одном из свойств человеческого глаза: чем выше качество освещения, тем более тонкие оттенки различает глаз.

Впервые термин CRI появился в обращении в 60-х годах ХХ века, он разрабатывался для сравнения ламп непрерывного спектра. Позднее появились источники света и с другими характеристиками. На сегодняшний день CRI имеет числовое значение от 0 до 100, характеризующее степень соотношения искусственного освещения к истинному, полученному при естественном свете. В системе СИ это значение обозначается как CRI. В переводе с английского языка эта аббревиатура расшифровывается как color rendering index, этот же параметр именуется Ra.

Важно! CRI – это индекс цветопередачи, в то время как Ra – это его значение.

Оценка качества и определение индекса

Эталонным значением Ra принимается солнечный свет, его значение принято за 100. Нужно отметить, что в процессе развития он неоднократно изменялся и совершенствовался. Так, до 1974 года методика определения цветопередачи состояла из проверки 8 эталонных истинных цветов, по сравнению с полученными при работе с испытываемым источником. После 74 года к основным добавили ещё 6 дополнительных оттенков. На настоящее время методика определения Ra состоит в расчёте цветовых сдвигов 14 эталонных цветовых шаблонов с истинным солнечным светом (100 единиц) или абсолютно черным раскалённым телом, которое, как известно, поглощает все частоты, это значение принято за 0.

Измерение производится следующим образом:

1. Источник света, цветопередача которого подлежит определению, направляется на цветовые шаблоны. Оборудованием, предназначенным специально для этой цели, определяется цветовой спектр эталонной пластины под исследуемой лампой;
2. На эталон направляются истинные источники света, характеристики освещения фиксируются с помощью специального оборудования;
3. С помощью ЭВМ и разработанного программного обеспечения рассчитывается разница между световыми потоками и уровнем лампы по сравнению с эталонным истинным светом;
4. Высчитывается среднее арифметического значение CRI, которое и будет считаться параметром этого источника освещения.

Недостатком этого способа является ограничение определения цветопередачи. Метод работает только с непрерывно-спектральными источниками освещения, коэффициент которых более 90Ra. При меньших значениях данный индекс цветопередачи неточен в определении, так как может возникнуть ситуация, когда несколько ламп при одинаковом значении Ra будут иметь разный оттенок света и по-разному освещать предметы, обладая разной цветовой температурой.

Несмотря на новые разработки, от этого недостатка избавиться так и не получилось, по этой причине именно температура на настоящее время является основной характеристикой при определении цветопередачи источников света. Нужно отметить, что основным направлением развития источников освещения в настоящее время являются светодиоды белого цвета, но и в этом случае определение индекса по этой методике не является точным ввиду малого наличия частоты красного цвета в их излучении. При этом цветопередача белых светодиодов значительно выше, чем указывается контрольными параметрами, определёнными по методике, указанной выше.

Интересно. Основные тона CRI имеют следующие обозначения: R1 – увядшая роза, R2 – зеленовато-желтый с уклоном в сторону коричневого, горчичный цвет, R3 – один из оттенков зеленого, салатовый, R4 – светлый изумрудно-зелёный, R5 – бирюза, R6 – яркий небесный голубой оттенок, R7 – фиолетовый цвет, получивший название фиолетовой астры, R8 – сиреневый.

Проблемы с CRI, поиски новых стандартов

Несмотря на ранее проявившиеся недостатки методики CRI, официальное решение по ним появилось только в 2007 году, именно в этот год международная комиссия освещенности определила недостаточность этого индекса для определения параметров светодиодов белого цвета. Новая методика измерений была разработана уже к 2010 году. CQS, или color quality scale, основана на 15 основных эталонах насыщенного цвета. Но, несмотря на внешнюю схожесть наименования индекса и наличие эталонных образцов, эта методика измерения абсолютно другого типа. В системе CQS нет такого сильного влияния моно-оттенков. Так, например, не столь ярко выражено влияние красного цвета. Это позволяет этой системе расчётов более плотно входить в цветовую гамму приемлемого для человека света.

Но и, несмотря на это, индекс цветопередачи CQS несовершёнен, в нем, как и в более ранней системе CRI, полностью отсутствует фактор корректировки оттенка света в зависимости от его тона и насыщенности. Человеческий глаз – достаточно сложный прибор, и полностью передать его возможности по оценке светового излучения эталону пока не удаётся. В 2015 году был введён новый стандарт, ТМ-30-15, в отличие от ранних, на этот раз были использованы 99 цветовых шаблонов, включающих не только эталонные образцы, но и различного рода предметы. При расчёте используются такие параметры, как насыщенность и тоновое наполнение светового потока. Но по настоящее время этот индекс не получил широкого распространения ввиду сложности измерения и несоответствия его ряду параметров других источников освещения, кроме светодиодных ламп.

Современность и подбор по световым характеристикам

Как уже упоминалось выше, вновь появившиеся стандарты CQS и ТМ-30-15, несмотря на свою точность, широкого распространения не получили. В основном, для определения значения правильности передачи оттенков цвета до настоящего времени используется устаревший индекс CRI. По этой причине при подборе источников освещения, в первую очередь, необходимо обратить внимание на лампы CRI выше 90 Ra, так как именно они наиболее приближены к истинному свету. Меньшие значения можно использовать лишь в промышленных и бытовых целях. Значение менее 70 Ra стоит использовать лишь при монтаже уличного освещения, а также в аварийных и низко востребованных сетях.

Для жилых и офисных помещений идеально использовать лампы, прошедшие сертификацию ТМ-30-15, – это стандарт, наиболее полно передающий истинную цветопередачу.

Видео

В данном экспресс-обзоре, я проверил 10 разных светодиодных лампочек, используя спектрофотометр. Впечатления и детальная информация - под катом.

В качестве проверочного инструмента использовал спектрофотометр USB-650 Red Tide: ($1840+доставка).
Будет минимум фото, в основном графики, и особенности.
Смотреть будем два основных параметра (Я приведу очень упрощённое, «кухонное» описание):
Коррелированная Цветовая Температура (CCT). Грубо говоря, чем это значение больше, тем синюшней цвет, чем ниже - тем больше в сторону оранжевого клонится. Оптимальным считается значение от 4500К до 6500К. Конкретное значение - это предмет споров и обсуждении, наука к конкретному решению пока не пришла.
Индекс цветопередачи, коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или Ra) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света. Чем выше, тем лучше, но и визуальная заметность падает. Скажем разница между 60 и 70 значительно больше заметна, чем между 70 и 80.
Если вас заинтересовало более детальное описание данных параметров, то в вики есть статьи на тему:


А я, перейду к обзору.
Начну с лампочки, которая вынесена в заголовок. Там их много вариантов, Я брал модель non-dimmable 85-265V, 8W. Такую модель взял из за того, что хотел с нормальным драйвером, чтоб не мерцало. К сожалению, мерцает, и весьма заметно.




Индекс передачи цвета -86, весьма и весьма не плох, но цветовая температура в 2577К - это приблизительно как лампочка накаливания на 220вольт, если её включить на вольт эдак 160. Визуально, больше походит на натриевые лампы наружного освещения. Походу, заметно мерцает с удвоенной частотой сети, Поэтому, рекомендовать не буду.
№2 - Кукурузина на 263 штуки 5мм диодов с DD4:
(Линк мёртвый, зря не ходите)




Что тут сказать? - п-ц, а не лампочка. Синит ужасно, что видно по цветовой температуре - аж 22663К, ну и индекс передачи цвета - 71.7, тоже не фонтан. Про то, что адски мерцает, наверное, можно и не писать, и так понятно что лампочка - хлам.
№3 - Маленькая кукурузина с Gearbest:





Тоже синюшная - 8209К, и индекс цветопередачи тоже не ахти - 70.4. Из плюсов отмечу наличие нормального драйвера и отсутствие мерцания, так что в прихожую, на лестничную площадку и так далее - вполне можно.
№4 - Маленькая лампочка с DD4:





Тоже немножко синит, но вполне терпимо. Есть заметное мерцание, так как использован конденсаторный балласт. Для нежилых помещении - вполне можно. CRI=68.4, CCT=7648K
№5 - Magic Blue лампочка с Gearbest:





Цветовая температура тут 3207К, индекс цветопередачи достаточно высокий - 82.7, и мерцании с частотой сети, или удвоенной частоты сети, тоже нет, но есть два заметных недостатка: 1 - Малая мощность, приблизительно соответствует 25вт лампе накаливания, и яркость регулируется ШИМом, так что на малой яркости мерцание будет заметным.
№6 - Мини-кукурузина с Cndirect:
(Сайт глючит ужасно)



Цветовая температура - 3163К (терпимо), но вот индекс цветопередачи - 59.2, так что цвет больше похож на автомобильные противотуманки, чем на лампу накаливания. В придачу, схема с балластным конденсатором, а фильтрующий не поставили совсем, так что, мерцает жутко. Никак не рекомендую к покупке.
№7 - Лампочка с имитацией нитей накаливания с Buyincoins:





По качеству измеренных параметров - Индекс цветопередачи - 85.8, цветовая температура - 6575К, это лампочка чемпион данного обзора, и свет у неё очень приятный, но как всегда, пожалели конденсатор в фильтре, поэтому имеем ужасное мерцание с удвоенной частотой сети. Так что рекомендовать можно только в том случае, если доработайте питание.
№8 - Купленная в офлайне за $3 лед лампочка на 5вт, холодного белого цвета:



CRI=75, CCT=8630K, что на человеческом языке означает чуть заметную синеву, и так себе передачу цветов. Из плюсов - отсутствие мерцания, ибо есть импульсный драйвер.
Две следующие позиции, это уже лампочки другого принципа работы, привёл результаты для сравнения.
№9: General Electric Энергосберегающая 6500К:




На лицо очень интересный спектр, который в корне отличается от спектра у светодиодов - имеем несколько ярко выраженных пиков. Итого, 8234К и 76.2 - показатели на уровне средней лед лампочки, ничего особенного. Мне особенно не понравился пик на 365нм - это уже ультрафиолет, весьма нежелательный для глаз, да и интенсивность его высока. Из плюсов - отсутствие мерцания, и нормальное качество изготовления.
№10 - 77вт галогеновая лампочка OSRAM:





Монотонная, красивая линия, монотонно нарастает в сторону ИК. CCT=2809K, CRI=97.7 Мерцание не заметно. Вообщем, класс, если бы не ужасный нагрев.
Итого. В данном обзоре расмотрел 8 светодиодных лампочек, купленных в популярных интернет магазинах. Как можно понять из текста и графиков, вот так прямо взять и заменить ими обычную лампу накаливания, не получится - то мерцание сильное, то цветовая температура низкая, то передача цвета плохая. Может сложится впечатление, что светодиоды - это плохо. Как бы не так, я бы сказал по другому - Недорогие светодиодные лампочки - это плохо. И для сравнения приведу спектр с дорогой светодиодной лампочки, которая стоит не $2-5, а $30:



+ Нужен родной драйвер (китайские не подходят), который стоит около 20 долларов, и радиатор (ну скажем долларов 10). И что мы получаем, потратив «всего лишь» 60 долларов на одну лампочку?


3517К и CRI=89.5 - Очень и очень прилично. Естественно, нет никаких мерцании. Визуально свет как хороший, солнечный день, эдак в 3-4 часа дня, в средней полосе. Скажете дорого? Согласен, дорого, но лично мне, свое здоровье, и здоровье моих детей - дороже.