Индекс цветопередачи (RA) и Цветовая температура. Влияние индекса цветопередачи светодиодов на восприятие цвета

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.

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).

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.

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.