Индекс цветопередачи различных ламп освещения. 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.

Необходимость во введении CRI была вызвана тем, что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру , но передавать цвета по-разному . 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. 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 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 встречающимся в повседневности предметам .

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Где лучше Цвет?

✪ Как мы видим цвет? и что такое CRI ?

✪ Светодиоды: важные характеристики

Субтитры

Измерение коэффициента цветопередачи

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 северного полушария считается равным 100, при том, 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).

Различия в величинах CRI меньшие, чем пять единиц, незначительны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи, скажем, в 80 и 84, практически одинаковы. [ ]

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.

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.

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).

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.

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