что такое индекс цветопередачи и для чего он нужен

Что такое индекс цветопередачи и как он измеряется

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.

Далее, специальными приборами замеряется значение цвета. Так получают информацию о том, как выглядят цвета под конкретным источником.

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:

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 световом потоке. 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:

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[3], 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.

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.

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.

Источник

CRI: у меня для вас плохие новости

Все, кто разбирался с качеством света светодиодных ламп и все, кто читал мои статьи о светодиодных лампах, знают о таком параметре, как индекс цветопередачи (CRI, он же Ra). Считается, что у качественного света для жилых помещений CRI должен быть не меньше 80.

Недавно я столкнулся с лампой, CRI у которой был вполне приличным — 83.4, но она давала очень неприятный зеленоватый свет.

Я попытался разобраться, что с ней не так.

Индекс цветопередачи или colour rendering index — CRI (ru.wikipedia.org/wiki/Индекс_цветопередачи) — параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света был предложен в 1965 году.

CRI — это средний уровень передачи восьми цветов R1-R8.

Иногда, помимо CRI, указывается и измеряется индекс передачи красного цвета R9. Этот индекс влияет на качество передачи тона человеческой кожи. На lamptest.ru измеренный индекс R9 указан в карточке каждой лампы.

Ещё в 2007 году Международная комиссия по освещению отметила, что «…индекс цветопередачи, обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета», однако так вышло, что все производители светодиодных ламп используют именно CRI.

В 2010 году, для более точной оценки качества передачи цвета, была разработана методика Color Quality Scale (CQS), оценивающая качество света по пятнадцати цветам.

В 2015 года был разработан стандарт ТМ-30-15, который оценивает качество света по 99 цветам.

У хороших ламп значения всех трёх индексов приблизительно равны.

А теперь вернёмся к лампе Gauss 207707102 190Lm 2W 2700K G4 12V, из-за которой я и затеял всё это исследование. Её цветовые индексы выглядят удивительно.

Значение CRI достаточно высокое — 83.4, TM30 Rf — 84.3, а вот CQS очень низкий — 35.8. Похоже, хитрый китаец намешал люминофор так, чтобы хорошо передавались именно те 8 цветов, которые учитываются при измерении CRI. Удивительно, что результат вроде как самого продвинутого индекса TM30 также оказался высоким.

Замечу, что из всех 1244 ламп, параметры которых я измерял, только у одной оказался такой низкий уровень индекса CQS. Даже у самых плохих безымянных китайских лампочек с CRI 60, CQS составляет не менее 50.

Я начал изучать значения CQS у ламп и выяснил, что встречается довольно много ламп, у которых CRI больше 80, а значение CQS составляет чуть выше 70, но свет таких ламп визуально вполне комфортный. А вот у некоторых ламп с CRI больше 80, CQS оказался около 60 и свет таких ламп визуально зеленоватый или желтоватый.

Возникает вопрос, что с этим всем делать. Наверное придётся добавлять на lamptest значение CQS и учитывать его при расчёте итоговой оценки ламп, чтобы не могло получится, что лампа с высоким CRI, но некомфортным светом получала высокую оценку.

1. PHP-программиста, готового помочь с доработкой сайта.

2. Помощников, готовых заниматься покупкой и возвратом ламп в магазинах.

3. Лаборатории с фотометрическим шаром, готовые бесплатно измерить световой поток десятка моих образцов (для подтверждения точности моих измерений).

4. Человека, делавшего формулу расчёта оценки качества ламп в Excel (всё перелопатил, не могу найти контакты).

Источник

Что такое индекс цветопередачи и чем он полезен

Многие наверняка замечали, что, включив разные типы ламп в помещении, можно получить разную степень освещенности и цветности окружающих объектов. Разумеется, для комфортного использования каждый выбирает наиболее подходящий тип осветительного прибора. В вопросе управления освещенностью ключевую роль играетиндекс цветопередачи источников света- понятие из физики, выражающее цветопередающие свойства источника света

Характеристика и измерение цветопередачи

Если сравнить разнотипные лампы, то можно увидеть разницу между передачей цветности под лучами люминисцентной или обычной лампой накаливания. В первом случае лампа содержит меньшее количество энергии в красном участке цветового спектра. В итоге лампа накаливания ярче подчеркивает красные цвета. Отсюда вывод, что свойство цветопередачи зависит от спектра излучения конкретного типа ламп.

Идеальным, эталонным источником света считается дневной солнечный свет. Считается, что он содержит максимальное число оттенков спектра, дает более естественную картину. Этот вопрос рассматривался в работе П. Баума в 1948 г. под наванием «Физические аспекты света». В середине XX века ученые стремились разработать систему оценки цветового потенциала любого светового потока. Важно было понять, насколько искусственные источники способны воспроизвести естественные цвета. Затем, в 1970-х, был разработан специальный коэффициент, отражающий цветопередающую способность источника. Для сравнения брали источники с одинаковой «цветотемпературой».

Сегодня основной характеристикой служитиндекс цветопередачи источников света.Измеряется этот параметр при помощи коэффициента Ra (другой вариант – CRI, colour rendering index). Данная физическая величина очень относительна. Эталонный показатель – Ra 100. Оптимальным для зрения человека является уровень 80-100. Обычная бытовая лампочка со спиралью накаливания на 60 Вт передает цвет на уровне Ra 80 (температура цвета – 2680 Кельвин).

Классификация цветопередачи ламп

Для расчёта индекса конкретного типа ламп необходимо определить сдвиг по цвету при освещении набора стандартных восьми оттенков радуги DIN 6169. Это эталонные критерии, введенные специальной Международной комиссией по изучению освещения. В итоге получают коэффициент отклонений цвета от эталона и фиксируют параметры в числовом значении. Оптимальные параметры наблюдаются при меньшей цифре. Если за основной показатель берется Ra 100, то малый процент отклонений даст хорошую цветность, большой – сниженную цветопередачу. При отсутствии отклонений фиксируется уровень Ra 100.

Классы индексов цветопередачи распределяются следующим образом:

Передача цвета в разных видах ламп

Какова степень цветопередачи в разных типах лампочек и какие лучше выбрать? Сегодня известны показатели основных типов современного осветительного оборудования, которое можно встретить в магазинах:

Индекс цветопередачи люминесцентных ламп– 80-90 Ra, хотя встречаются экономичные варианты с Ra 75 и менее. При покупке важно обращать внимание на описание товара, чтобы не было неожиданного эффекта при освещении.

По аналогии с люминисцентными светильниками, светодиоды отличаются по качеству.Индекс цветопередачи светодиодных лампразличается именно в зависимости от уровня качества изделия и может достигать значений Ra 80 и более.

Какие лампы дают самый низкий уровень передачи цвета? Это приборы на основе ртути и натрия, на газовых разрядах. Уровень цветности здесь составит менее Ra 40. Аиндекс цветопередачи лампы накаливания практическиравен уровню Солнца, как и галогеновая продукция. В данном случае Ra близок к 100. Но у них есть недостаток – слабое представление синего оттенка. Есть еще разновидность металлогалогенных светильников, их индекс находится на уровне 90.

Безупречным считается индекс Ra 90-100, поэтому источники света такого типа применяются там, где нужна максимально точная оценка света (лаборатории, производства, медицина). Когда такая точность не играет роли, то допустим уровень менее 80. Для человеческого глаза не слишком различимы отличия в Ra 5, поэтому разницы между Ra 80 и Ra 85 никто не заметит.

В целом для обычной человеческой жизнедеятельности достаточно источника насыщенного света без слишком высокого индекса ЦП. Оптимальный вариант – белый свет, смешанный с красными, синими и зелеными диодами вместо ярких галогеновых лампочек или спирали накаливания. Индекс цветопередачи служит важным параметром для оценки разных осветительных систем и оптимизации, тестирования светоносной продукции, условий ее эксплуатации.

Ознакомились с данным материалом и решили, купить светодиодное освещение по лучшим ценам, тогда перейдите по ссылке.

Источник

Индекс цветопередачи CRI уже не тот — как оценить качество света с помощью коэффициентов.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Источник