В чем измеряется цветопередача. Индекс цветопередачи CRI или Ra — что это? Индекс цветопередачи различных типов ламп
Фактически показывает, насколько точно будет передан цвет освещаемого предмета при освещении исследуемой лампой и эталоном (Эталон - солнечным светом или лампой накаливания – цвета не искажаются).
Цветовая температура - фактически цвет света, которым светится лампа . (пример: цвет испускаемого света натриевой лампы и цвет люминесцентной лампы различны. У натриевой ламы он желтый, у люминесцентной чаще всего белый)
Цветовой температурой лампы является температура, до которой необходимо нагреть некое аморфное черное тело, чтобы цвет испускаемого им света был примерно того же спектрального состава и цветовой окраски, что и свет исследуемой лампы. Единица измерения – К (градус Кельвина) цвет свечения, для примера:
Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света - 6000 К
Цветность света - Разные люди воспринимают один и тот же цвет по-разному. Образно говоря, понятие того или иного цвета - это всего лишь результат неписанного соглашения между людьми называть определённое ощущение зрительного нерва конкретным цветом, к примеру, «красным». Также известно, что с возрастом хрусталик желтеет, что приводит к нарушениям в идентификации цветов. То есть можно сказать, что адекватное цветовое восприятие - это результат скорее психологического процесса, чем физического.
Как видите, науке пришлось немало повозиться, что бы систематизировать и строго научно определить характеристики различных цветов спектра! Если цвет поверхности не нагретого неизлучающего предмета, то есть одну из его отражательных (а значит и фильтрующих) характеристик, можно описать длиной волны или обратной ей величиной - частотой, то с нагретыми и излучающими телами мы поступим по-другому.
Представим себе абсолютно чёрное тело, то есть тело, которое не отражает никакие световые лучи. Для примитивного эксперимента пусть это будет спираль из вольфрама в электрической лампочке. Соединим эту несчастную лампочку с электрической цепью через реостат (изменяемое сопротивление), выгоним всех из ванной комнаты, выключим освещение, подадим ток и будем наблюдать за цветом спирали, постепенно понижая сопротивление реостата. В один прекрасный момент наше абсолютно чёрное тело начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если замерить в этот момент его температуру, то окажется, что она будет примерно равна 900 градусам по Цельсию. Поскольку все излучения происходят от скорости движения атомов, которая равна нулю при нуле градусов Кельвина (-273 °С) (на чём и основан принцип сверхпроводимости), то в дальнейшем забудем про шкалу Цельсия, и будем пользоваться шкалой Кельвина.
Таким образом, начало видимого излучения абсолютно чёрного тела наблюдается уже при 1200К, и соответствует красной границе спектра. То есть, попросту говоря, красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжая нагревать нашу спираль, замеряя при этом температуру, мы увидим, что при 2000К её цвет станет оранжевым, а затем, при 3000К - жёлтым. При 3500К наша спираль перегорит, так как будет достигнута температура плавления вольфрама. Однако если бы этого не произошло, то мы увидели бы, что при достижении температуры 5500К цвет излучения был бы белым, становясь при 6000К голубоватым, и при дальнейшем нагревании вплоть до 18000К всё более голубым, что соответствует фиолетовой границе спектра. Эти цифры и назвали «цветовой температурой» излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура. Психологически трудно привыкнуть к тому, что цветовая температура пламени свечи (1200К) в десять раз ниже (холоднее) цветовой температуры морозного зимнего неба (12000К). Тем не менее это так, цветовая температура отличается от обычной температуры. Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой.
Различия между цветовой температурой и индексом цветопередачи
Часто использование терминов «Цветовая температура» и «Индекс цветопередачи» (CRI) сбивает пользователей с толку. Что же эти понятия на самом деле означают?
Цветовая температура источника света определяется его теплотой или холодностью и выражается в градусах Кельвина (К). Термин происходит из теории физики. При нагреве объекта, именуемого «абсолютно черным телом-излучателем», его цвет меняется от черного до красного, затем до желтого, белого и, наконец, до голубого. В нижнем участке этой шкалы объект считается «более теплым» по цвету, в то время как в верхнем участке его цвет считается «более холодным». В более теплом диапазоне шкалы свеча будет иметь цветовую температуру приблизительно в 1800 К, в то время как небо в северном полушарии достигнет отметки в 28 000 К. На практике мы обычно рассматриваем цвета источников искусственного освещения в диапазоне приблизительно от 2000 до 10000 К.
Любопытно, что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета по-разному. К примеру, люминесцентные лампы SP и SPX компании General Electric имеют приблизительно ту же цветовую температуру, что и лампы накаливания, но у первых гораздо меньше энергия в красной области спектра. За счет этого красные цвета выглядят ярче при освещении лампами накаливания, чем при освещении люминесцентными источниками света. В свою очередь, индекс цветопередачи определяется как мера степени отклонения цвета объекта, освещенного источником света, от его цвета при освещении эталонным источником света сопоставимой цветовой температуры. Термин появился приблизительно в 1960-1970-х годах, когда была разработана система, математически сравнивающая, насколько источник света изменяет расположение в спектральной шкале восьми определенных пастельных цветов по сравнению с теми же цветами, освещенными эталонным источником цвета той же цветовой температуры, согласно определению Международной комиссии по освещению (СIE). Средние различия затем вычитаются из 100, и получается индекс цветопередачи. Шесть дополнительных цветов иногда используются для специальных нужд, но они не применяются для расчета индекса цветопередачи. По определению, если не существует разницы в том, как выглядят цвета предметов, источнику света присваивается индекс цветопередачи 100. Таким образом, при малых различиях CRI будет ближе к 100, в то время как более серьезные различия приведут к получению меньшей величины индекса цветопередачи. Когда происходит сравнение цветовых температур в диапазоне от 2000 К до 5000 К, эталонным источником света является «излучатель черного тела», а с цветовыми температурами выше этого диапазона – дневной свет. Примечательно, что индекс цветопередачи и у ламп накаливания, и у неба северного полушария считается равным 100, притом, что ни один из них не является действительно безупречным. Лампы накаливания очень слабы в освещении синих тонов (попробуйте, к примеру, отличить носок темно-синего цвета от носка черного цвета в комнате, освещенной лампами накаливания). В свою очередь, северное небо при 7500 К слабо при освещении красных тонов. Тем не менее, индекс цветопередачи, вопреки своим ограничениям и слабостям, все еще применим и пригоден для определения «качества» цвета. 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 индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета. Технически индекс цветопередачи можно сравнивать только у источников света, которые имеют одинаковую цветовую температуру. Тем не менее, как правило, источники света с высокими индексами цветопередачи (80-100) обычно способствуют тому, что люди и вещи выглядят лучше, чем при источниках света с менее высокими CRI.
Индекс цветопередачи и светодиоды
В настоящее время проводится исследование, согласно результатам которого обнаруживается, что белый свет, получаемый при смешении красных, зеленых и синих светодиодов, предпочтительнее, чем свет, излучаемый галогенными светильниками и лампами накаливания, даже если у последних более высокие показатели индексов цветопередачи. На самом деле в техническом отчете «Цветопередача белых светодиодных источников света» Международной комиссии по освещению указывается: «Технический комитет заключил, что индекс цветопередачи, разработанный комиссией, обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета».
Такая рекомендация проистекает из изучения множества академических анализов, в которых рассматривались и покрытые фосфором белые светодиоды, и красно-зелено-синие (RGB) светодиодные кластеры. Обозреватели оценили внешний вид освещенных сцен при использовании ламп с различными индексами цветопередачи и обнаружили, что в целом не существует точной взаимозависимости между классификациями и подсчитанными показателями CRI. Во многих случаях RGB-светодиоды имели индексы цветопередачи в районе 20, но при этом хорошо показывали себя при передаче цветов. Одно из возможных объяснений этому заключается в том, что они обычно склонны повышать воспринимаемую насыщенность большинства цветов без смещения цветопередачи оттенков.
Департамент энергетики США рекомендует следующее: «Проводятся долгосрочные исследования и разработки в области создания обновленной метрической системы для оценки качества цвета, которая была бы применима ко всем источникам света. Пока же индекс цветопередачи можно считать одним из информационных параметров при оценке светодиодных изделий и систем на их основе. Он не должен использоваться для выбора конкретного светотехнического изделия без предварительных персональных оценок и тестирования изделия на предполагаемом месте эксплуатации.
1. Определите визуальные задачи, которые будут выполняться при освещении конкретным источником света. Если верность цветовоспроизведения критически важна (к примеру, в пространстве, где цвета или ткани сравниваются и при дневном, и при электрическом освещении), показатели индекса цветопередачи существующей метрической системы могут быть пригодны и полезны для использования в оценке светодиодной продукции.
2. Индекс цветопередачи можно сравнивать только у источников света равной цветовой температуры. Это относится ко всем источникам света, не только к светодиодам. Вдобавок, различия в величинах CRI меньшие, чем пять единиц, не значительны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи в 80 и 84 практически одинаковы.
3. Если внешний вид цвета более важен, чем верность цветовоспроизведения, не исключайте белые светодиоды только по причине их относительно низких показателей CRI. Некоторые светодиодные решения с CRI столь низкими, как 25, все же излучают визуально приятный белый свет.
4. В случаях, когда верность цветовоспроизведения или внешний вид цветов являются важными факторами, оценивайте светодиодные системы лично, и если возможно, на месте предполагаемой эксплуатации.
Заключение
Тогда зачем же использовать CRI, если у этой величины так много недостатков? В настоящее время это единственная признанная на международном уровне система оценки цветопередачи, которая дает потребителям некоторые ориентиры. Тем не менее, стоит заметить, что в этой области ведет работу Государственный институт стандартов и технологии (NIST) США, разрабатывающий Шкалу качества цвета для решения некоторых проблем существующей системы оценки цветопередачи CRI, но пока еще эта шкала повсеместно не принята.
Дик Эрдманн, инженер-технолог компании GE
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.
P.S: Для развития проекта lamptest.ru ищу
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).
2017, Алексей Надёжин
Индекс цветопередачи (коэффициент цветопередачи, CRI ) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света. В настоящее время это единственная признанная на международном уровне система оценки цветопередачи, которая дает потребителям некоторые ориентиры.
Все дело в том, что при освещении предметов разными типами ламп мы увидеть что результат может отличаться. Речь идет о цветопередаче, то как будет выглядеть объект в свете той или иной лампы. В каких-то случаях цвета будут выглядеть более точно и естественно, а в других же случаях они будут выглядеть совсем не так как при солнечном освещении. Получается что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета по-разному. Спектр свечения ламп неравномерен и их цветопередача зависит от энергии ламп в том или ином участке спектра. К примеру, люминесцентные лампы SP и SPX компании General Electric имеют приблизительно ту же цветовую температуру, что и лампы накаливания, но у первых гораздо меньше энергия в красной области спектра. За счет этого красные цвета выглядят ярче при освещении лампами накаливания, чем при освещении люминесцентными источниками света.
Характеристика цветопередачи лампы описывает насколько натурально выглядят окружающие нас предметы в свете этой лампы. А для количественной меры используется индекс цветопередачи. Это относительная величина от 0 до 100, которая характеризует уровень соответствия цвета полученного при освещении тестируемой лампой к естественному цвету тела. 100 соответствует полное совпадение как при солнечном свете, т.е. цвета от такого источника света передаются максимально верно. Близки к этому лампы накаливания. Индекс цветопередачи имеет обозначение R a , он же CRI – color rendering index.
Термин появился приблизительно 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 индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета.
Как измеряют коэффициента цветопередачи:
Для его определения используются 8 или 14 указанных в DIN 6169 тестовых цветов (шесть дополнительных цветов иногда используются для специальных нужд, но они не применяются для расчета индекса цветопередачи), которые освещаются тестируемой лампой, а затем эталонной лампой, имеющей такую же цветовую температуру. Чем меньше разницами цветопередачи между тестовыми цветами, тем лучше цветопередача исследуемой лампы. Которая в зависимости от величины индекса характеризует лампу как с низкой, достаточной, хорошей или очень хорошей цветопередачи.
Чем меньше отклонение видимого цвета от естественного (больше индекс цветопередачи), тем лучше характеристика цветопередачи этого источника света.
Источник света с показателем цветопередачи R a = 100 излучает свет, оптимально отображающий все цвета. Чем ниже значения R a, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта:
Существует система математически сравнивающая изменение расположения в спектральной шкале цветов по сравнению с теми же цветами, освещенными эталонным источником света. Средние различия затем вычитаются из ста и получается индекс цветопередачи.
Тестируемые цвета (основные):
Комфортное для человеческого глаза значение CRI от 80-100 R a . В этом плане хороши светодиодные лампы.
По определению, если не существует разницы в том, как выглядят цвета предметов, источнику света присваивается индекс цветопередачи 100. Таким образом, при малых различиях CRI будет ближе к 100, в то время как более серьезные различия приведут к получению меньшей величины индекса цветопередачи. Когда происходит сравнение цветовых температур в диапазоне от 2000 К до 5000 К, эталонным источником света является «излучатель черного тела», а с цветовыми температурами выше этого диапазона – дневной свет.
Примечательно, что индекс цветопередачи и у ламп накаливания, и у неба северного полушария считается равным 100, притом, что ни один из них не является действительно безупречным (лампы накаливания очень слабы в освещении синих тонов, а северное небо при 7500 К, в свою очередь, слабо при освещении красных тонов).
- Солнечный свет: R a 100
- Люминесцентные лампы с 5-полосным люминофором: R a 90
- Металлогалогенные лампы: R a 70 - 90
- Стандартные люминесцентные лампы: R a < 75
- Натриевые газоразрядные лампы: R a 22
Различия в величинах CRI меньшие, чем пять единиц, незначительны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи, скажем, в 80 и 84, практически одинаковы.
Технически индекс цветопередачи можно сравнивать только у источников света, которые имеют одинаковую цветовую температуру. Тем не менее, как правило, источники света с высокими индексами цветопередачи (80-100) обычно способствуют тому, что люди и вещи выглядят лучше, чем при источниках света с менее высокими CRI.
Практические советы:
В салонах мебели лучше всего использовать тёплый свет. Для сохранения спокойной и приятной атмосферы прекрасно подходят лампы с цветовой температурой равной 2500 - 3500 K с индексом цветопередачи R a равным 85.
Краски, шторы, ткани и обои требуют чёткой видимости. Здесь следует остановить выбор на источнике света с индексом цветопередачи R a 90-100 и температурой цвета от 5000 K и выше.
Деревянная мебель + тёплый свет = прекрасная сочетаемость. Наилучший выбор источника света: индекс цветопередачи равен R a 80-85, цветовая температура равна 2500-3500 K.
Для освещения изделий из кожи (кресел, стульев, обуви и т.д.) лучше подходит тёплый свет с хорошей цветопередачей (R a 80-90 и 2500-3500 K).
По применимости источников света:
А также индекс цветопередачи требуется для классификации источников света, чтобы в последствии можно было понять какие лампы пригодны для того или иного использования.
Теоретически, максимальное значение этого показателя равно 100. Чем ниже индекс цветопередачи той или иной лампы, тем хуже она передает оттенки цветов.
На практике индексы цветопередачи подразделяются на несколько уровней. DIN 5035 различает шесть уровней.
Лампы уровня А1 используются в осветительных системах, где точность цветопередачи является одним из самых важных требований - в полиграфии, музеях, магазинах одежды .
К лампам с уровнем цветопередачи 1В относятся 3-компонентные люминесцентные лампы, которые устанавливаются преимущественно в административных зданиях, школах, на спортивных и промышленных объектах .
Лампы уровня 2А обладают достаточно хорошими характеристиками цветопередачи.
Лампы уровня 3 применяются в тяжелой промышленности, где точность цветопередачи неважна .
Лампы с уровнем цветопередачи 4 , за исключением в особых случаях натриевых ламп высокого давления (Ra=20), не следует применять внутри помещений. Такие требования к характеристикам и уровням цветопередачи ламп для помещений различного типа и назначения предусмотрены стандартом DIN EN 12464-1.
Индекс (или коэффициент) цветопередачи (обозначения: CRI — color rendering index; R a) показывает, насколько точно или достоверно источник света передает цвета освещаемых объектов по сравнению с солнечным светом или . Чем выше этот показатель, тем более естественными или натуральными выглядят цвета окружающих нас предметов. Конечно, это справедливо только для людей без серьезных дефектов зрения и нарушения восприятия цветов. Им можно эту статью не читать.
Определение индекса цветопередачи
Индекс цветопередачи — это относительная величина, которая может принимать значения от 0 до 100 и характеризующая степень соответствия цвета тела его естественному цвету при освещении его определенным источником света. По методике CIE (1995), разработанной Международной комиссией по освещению, CRI рассчитывается из разницы в цветности, возникающей при сравнительном освещении восьми стандартных цветов тестируемым образцом и эталонным источником света, имеющим ту же . Чем меньше средняя разница, тем выше значение CRI.
Значение индекса цветопередачи
Комфортное для человека (и его глаз) значение CRI лежит в пределах от 80 до 100. Более низкие значения говорят о том, что некоторые цвета могут выглядеть как-то не очень натурально. Так, главный для всех землян и марсиан естественный источник света - Солнце - имеет наилучшую цветопередачу с R a =100.
Индекс цветопередачи может быть таким разным!
Индекс цветопередачи ламп накаливания
Свет ламп накаливания недалеко ушел от солнечного. Их индекс цветопередачи является самым высоким среди всех искусственных источников света и близок к 100, что позволяет получать идеальную передачу цветов. Свечи из IKEA и горящий матрас помогут вам добиться не менее впечатляющего результата, но мы не рекомендуем проделывать это у себя дома. Разве что в гостях.
Индекс цветопередачи галогенных ламп
Ничуть не хуже обычных ламп накаливания в плане цветопередачи, так что можете смело их использовать, если, конечно, у вас получится их правильно подключить.
Индекс цветопередачи люминесцентных ламп
Большинство современных люминесцентных ламп от известных производителей имеют достаточно высокие показатели CRI: от 80 до 90. Но в любом случае стоит обратить внимание на характеристики на упаковке — вас могут ждать неприятные сюрпризы (R a < 75) от очень уж бюджетных моделей.
Индекс цветопередачи светодиодных ламп
Хотя индекс цветопередачи лучших образцов светодиодных ламп может достигать значений 80 и выше, как и у хороших люминесцентных ламп, нужно учитывать, что на рынке все еще довольно много ламп с плохой цветопередачей, не считая других недостатков, связанных с особенностями применения светодиодов.
Индекс цветопередачи газоразрядных ламп высокого давления
Все очень плохо. Ртутные и натриевые лампы имеют самый низкий CRI, не дотягивающий до 40. Правда, отдельно стоит выделить металлогалогенные лампы, которые также относятся к газоразрядным лампам высокого давления, но примененные в них технологии позволили добиться индекса цветопередачи 90 и выше.