Индекс цветопередачи светодиодных ламп — мерцание, световой поток

Цвет и спектральные цвета

Что такое цвет? Физика дает следующий ответ на этот вопрос: Цвет, это качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. [1.1]

Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом с окружающими источниками света и не светящимися объектами. [1.1]

В непрерывном световом спектре, в котором одни цвета плавно переходят в другие так, что определить точно границы каждого цвета и связь его с определенной длиной волны сложно принято различать следующие цвета в зависимости от длины волны [3.1]:

№ п/п	Название цвета		Длина волны (нм)
		От	До
1	Фиолетовый	380	440
2	Синий	440	480
3	Голубой	480	510
4	Зеленый	510	550
5	Желто-зеленый	550	575
6	Желтый	575	585
7	Оранжевый	585	620
8	Красный	620	780

Диапазон волн от 0 нм до 380 нм, принято считать невидимым и называть ультрафиолетовой областью оптического излучения.

Диапазон волн от 780 нм до 1 мм, принято считать невидимым и называть инфракрасной областью оптического излучения.

Органы зрения живых существ воспринимают свет, отраженный от физических объектов и предметов. Цвет предмета, воспринимаемый органами зрения будет соответствовать длинам волн, отражаемых данными объектами. На пример, листва нам кажется зеленой по тому, что зеленую составляющую спектра лист отражает, а все другие составляющие, наоборот, поглощает. Или другой пример: апельсин оранжевый, по тому, что именно оранжевая составляющая светового спектра отражается апельсином.

Чувствительность органов зрения живых существ не постоянна в зоне видимого светового спектра. Для человека, на пример, на основании данных [3.2] чувствительность органов зрения приведена на Рисунке 2.

Спектральная чувствительность палочкового зрения (рисунок 2, кривая 2 — глаз адаптирован к ночным яркостям) характеризует работу глаза при столь малом количестве света, что его не хватает даже для частичного возбуждения колбочек. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза имеет максимум на длине волны в 507 нм.

Для глаза, адаптированного к дневным яркостям V(λ) (рисунок 2, кривая 1), на длинах волн 510 нм и 610 нм характерно двукратное снижение чувствительности. Если же глаз адаптирован к ночным яркостям V’(λ) (рисунок 2, кривая 2), то снижение чувствительности в два раза наблюдается на длинах волн 455 нм. и 550 нм.

Максимумы на кривых 1 и 2 на рисунке 2, равные единице, относительны. Дело в том, что палочковый аппарат ночного зрения человека намного чувствительнее, и для восприятия предельно малого светового сигнала (например, едва видимой точки на темном фоне) палочкам необходима примерно в пятьсот раз меньшая мощность, чем колбочкам. При этом палочки, действующие при периферическом (боковом) зрении, не позволяют определить цвета точки, в то время как колбочки, фиксирующие точку при прямом зрении, дают возможность увидеть и ее цвет [3.3].

Кроме этого, чувствительность человеческого глаза неодинакова к разным цветовым компонентам света. Чувствительность максимальна при 555 нм (желто-зеленый свет) и сводится к минимуму при более длинных (красный свет) и коротких (синий свет) длинах волн. Чувствительность человеческого глаза к воздействию красного излучения (650 нм) составляет всего 10% от максимальной чувствительности. Иными словами, чтобы добиться ощущения той же яркости, что и у желто-зеленого света, интенсивность красного света должна быть в десять раз больше [4.1].

Если соединить видимые красный и синий диапазон спектра, то мы получим цветовой круг Рисунок 3. Цветовой круг это способ представления непрерывности цветовых переходов в видимой части спектра. Сектора круга окрашены в различные цветовые тона, размещенные в порядке расположения спектральных цветов, причем пурпурный цвет связывает крайние красный и фиолетовый цвета.

Цветовой круг впервые был предложен Исааком Ньютоном в 1704 году. Цветовой круг имеет большое значение для понимания законов смешивания спектральных цветов. Так на пример, вершины треугольника, вписанного в цветовой круг, однозначно указывают на триады цветов, которые при смешивании дадут белый цвет.

Теории восприятия цвета

На сегодняшний день, существуют несколько теорий восприятия цвета. Пожалуй, самой распространенной из них является Трехкомпонентная теория, предложенная тремя авторами: М.В. Ломоносовым, Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем. Согласно этой теории, в органе зрения человека существуют три цветоощущающих аппарата: красный, зеленый и синий. Каждый из них возбуждается в большей или меньшей степени, в зависимости от длины волны излучения. Затем возбуждения суммируются аналогично тому, как это происходит при суммируемом смешении цветов. Суммарное возбуждение ощущается человеком как тот или иной цвет. В своей работе «Цветовое зрение» авторы Л.Н. Миронова, И.Д. Григорьевич отмечают: «…Трехкомпонентная теория хорошо объясняет важнейшие закономерности цветового зрения: адаптацию, индукцию, цветовую слепоту, спектральную чувствительность глаза, зависимость цвета от яркости и другие, Однако, следует заметить, что в наше время известны факты, свидетельствующие о более сложной картине функционирования органа зрения…».

Другой, очень распространенной и имеющей множество подтверждений, теорией является теория оппонентных цветов Э. Геринга. Геринг выдвинул предположение, что в колбочках сетчатки могут существовать три вида гипотетических веществ: бело-черные, красно-зеленые и желто-синие. Световой поток влечет их разрушение (одни световые лучи) с образованием белого, красного или желтого цветов или синтез (другие световые лучи) чорного, зеленого или синего цвета. Геринг предполагал, что имеются четыре основных цвета красный, желтый, зеленый и синий, и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов зелено-красного механизма и желто-синего механизма. Постулировался также третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами». Из его теории следует, что не может быть таких цветов, как зеленовато-красный и синевато-желтый. Таким образом, теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов. Например, если такой нейрон возбуждается под действием зеленого светового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение. Предложенные Герингом оппонентные механизмы получили частичное подтверждение после того, как научились регистрировать активность нервных клеток, непосредственно связанных с рецепторами. Так, у некоторых позвоночных, обладающих цветовым зрением, были обнаружены красно-зеленые и желто-синие горизонтальные клетки. У клеток красно-зеленого канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется, если на ее рецептивное поле падает свет спектра 400-600 нм, и деполяризуется при подаче стимула с длиной волны больше 600 нм. Клетки желто-синего канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм.

Множество проводимых исследований подтвердили предположения этих двух теорий, так например колбочки у приматов существуют всего трех типов: воспринимающие цвет в фиолетово-синей, зелено-жёлтой, в желто-красной частях спектра. Каждый вид колбочек интегрирует поступающую лучистую энергию в довольно широком диапазоне длин волн, и диапазоны чувствительности трех видов колбочек перекрываются, различаясь лишь диаграммой величины чувствительности.

Человеческое зрение, таким образом, является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире известны четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, так что цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными так, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминисценции компонентов их мочи.

Свет, его спектры и влияние на людей

Спектр излучения светодиодных ламп

Свет является видимым излучением, выступающим в роли единственного раздражителя глаза, который приводит к зрительным ощущениям, обеспечивающим визуальное восприятие мира. На сетчатке глаза возникают изображения и формируются зрительные образы. Кроме этого, свет способствует осуществлению других важных реакций, обладающих рефлекторным и гуморальным характером.

Падение света на орган зрения вызывает импульсы, распространяющиеся по зрительному нерву до оптической области больших полушарий головного мозга. Зависимо от интенсивности происходит возбуждение или угнетение центральной нервной системы, при этом перестраивается физиологическая и психическая реакции, меняется общий тонус организма и поддерживается деятельное состояние.

Под спектром подразумевают распределение значений интенсивности излучения по длине волн. Различают красный, оранжевый, желтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый спектры света. Каждый из них специфически влияет на человеческий организм.

Что такое индекс цветопередачи CRI ?

Проще говоря, Индекс цветопередачи CRI измеряет способность источника света точно воспроизводить цвета объекта, который он освещает. Это, казалось бы, простое определение, но нет, поэтому мы поможем разбить его на три части.

Часть 1. Индекс цветопередачи CRI — это оценка с максимальным значением 100.

Что означает измерение способность чего-то? Как и результаты тестов, CRI измеряется по шкале, где более высокое число представляет более высокую способность, а 100 — самое высокое. CRI — это удобная метрика, потому что она представлена ​​в виде единого количественного числа. Значения CRI, которые равны 90 и выше, считаются отличными, в то время как оценки ниже 80, как правило, считаются плохими (Подробнее об этом ниже).

Часть 2. Индекс цветопередачи CRI используется для измерения искусственных источников белого света.

Источники света могут быть сгруппированы в источники искусственного или естественного света. В большинстве ситуаций нас беспокоит качество цвета искусственных форм освещения, таких как светодиодные и люминесцентные лампы. Это по сравнению с дневным светом или солнечным светом — естественным источником света.

Часть 3: Индекс цветопередачи (CRI) измеряет и сравнивает отраженный цвет объекта при искусственном освещении.

Во-первых, быстрое обновление того, как работает цвет. Естественный свет, такой как солнечный свет, представляет собой сочетание всех цветов видимого спектра. Цвет самого солнечного света белый, но цвет объекта под солнцем определяется цветами, которые он отражает.

Например, красное яблоко выглядит красным, потому что оно поглощает все цвета спектра, кроме красного, которое оно отражает. Когда мы используем искусственный источник света, такой как светодиодная лампа, мы пытаемся «воспроизвести» цвета естественного дневного света, чтобы объекты выглядели так же, как при естественном дневном свете.

Иногда воспроизводимый цвет будет выглядеть очень похожим, а иногда — совсем другим. Именно это сходство измеряет CRI.

Как вы можете видеть в нашем примере выше, наш искусственный источник света (светодиодная лампа с 5000K CCT) не воспроизводит такое же покраснение в красном яблоке, как естественный дневной свет (также 5000K CCT). Но обратите внимание, что светодиодная лампа и естественный дневной свет имеют одинаковый цвет 5000К. Это означает, что цвет света одинаков, но объекты по-прежнему выглядят по-разному. Как это могло произойти?

Если вы посмотрите на наш рисунок выше, вы увидите, что наша светодиодная лампа имеет другой спектральный состав по сравнению с естественным дневным светом, хотя она имеет тот же 5000K белый цвет. В частности, нашей светодиодной лампе не хватает красного цвета. Когда этот свет отражается от красного яблока, красный свет не отражается. В результате красное яблоко больше не имеет того же яркого красного вида, которое оно имело при естественном дневном свете. Индекс цветопередачи CRI пытается охарактеризовать это явление путем измерения общей точности различных цветов объектов при освещении под источником света.

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:

• 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[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.

Спектр света и его влияние

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.

Недостатки индекса цветопередачи и пути их решения

Определение индекса цветопередачи является полноценным только в случае с лампами непрерывного спектра, коэффициент CRI которых выше 90. При значениях ниже 90 единиц можно получить несколько источников, которые будут иметь одинаковый коэффициент, но по-разному освещать предметы и отличаться цветовой температурой. Пока международным организациям по стандартизации не удаётся избавиться от данного недостатка, производители ламп продолжают указывать на своей продукции значение в CRI.

Сегодня вектор развития искусственного освещения опирается на белые светодиоды, у которых цветопередача шаблона R9 не очень высока. Причина этого заключается в небольшом количестве красного цвета в спектре. Однако визуально цветопередача белых светодиодов находится на более высоком уровне, нежели указывает расчетное значение CRI.
В 2007 году МКО официально констатировала недостаточность использования индекса CRI для определения качества передачи цвета светильников на основе белых светодиодов. Также учёные заявили о необходимости введения новой методики, которая позволит более точно оценить светодиодное излучение.

В 2010 году появилась новая методика — CQS (аббр. от англ. color quality scale), основанная на 15 только насыщенных цветовых шаблонах. В первую очередь стоит отметить, что расчет цветовых сдвигов по методике CQS производится совершенно иным способом, нежели в методики CRI. Поэтому высокий цветовой сдвиг по одному из шаблонов не позволяет цветовому индексу оставаться высоким.

Красный цвет в шкале CQS не такой насыщенный, как в шкале CRI. Это позволяет параметру цветопередачи, при тестировании продукции на основе светодиодов, численно примерно соответствовать световым ощущениям человека.

Методика CQS, так же как и CRI, имеет один существенный недостаток – отсутствие корректировки параметра в зависимости от тона и насыщенности, что позволяло бы учитывать особенности человеческого зрения видеть белый цвет из смеси свечения от цветных светодиодов.

Недостаток методики CQS привело к появлению в середине 2015 года стандарта ТМ-30-15, который учитывает понятия точности и насыщенности. Для более высокой точности измерения в новом стандарте оценка качества света ведется не по 15, а по 99 шаблонам, включающим в себя не только цветовые образцы, но и различные объекты из жизни.

Как измеряется Индекс цветопередачи CRI?

Метод расчета CRI очень похож на пример визуальной оценки, приведенный выше, но выполняется с помощью алгоритмических вычислений после измерения спектра рассматриваемого источника света. Сначала необходимо определить цветовую температуру для рассматриваемого источника света. Это можно рассчитать по спектральным измерениям. Цветовая температура источника света должна быть определена таким образом, чтобы мы могли выбрать подходящий спектр дневного света для использования для сравнения. Затем рассматриваемый источник света будет фактически освещен серией виртуальных образцов цвета, называемых пробными образцами цветов (TCS), с измеренным отраженным цветом.

Всего имеется 15 образцов цвета:

Мы также подготовим серию виртуальных измерений отраженного цвета для естественного дневного света той же цветовой температуры. Наконец, мы сравниваем отраженные цвета и формально определяем оценку «R» для каждого образца цвета.

Значение R для определенного цвета указывает на способность источника света точно воспроизводить этот конкретный цвет. Поэтому, чтобы охарактеризовать общую способность цветопередачи источника света к различным цветам, формула CRI принимает среднее значение R. Какие и сколько значений R усредняются, будет зависеть от того, какое определение CRI вы используете — общий CRI (Ra) или расширенный CRI.

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.

Как рассчитать

Цветовая температура светодиодных ламп

Индекс используют для определения качества источника света при его создании. Чтобы рассчитать индекс проверяемой лампочки, светят на специальную проверочную таблицу. На ней нанесены восемь стандартизированных цветов. Они достаточно блеклые, ненасыщенные. Затем при помощи специальных устройств измеряется параметр цвета. Благодаря этим замерам, можно узнать, как отображается колорит под конкретным светильником. Для сравнения упомянутую таблицу или шкалу освещают эталонным светом и замеряют значение тем же прибором. Далее, используя методику CIE, полученную информацию сравнивают между собой и получают значение отклонения колорита от эталона.

Яблоко в разном свете

Разновидности и особенности LED-осветителей

Светодиоды поставляются в упаковках с детальным описанием, отображающим основные технические характеристики светодиодных ламп, такие как:

• класс энергоэффективности;
• срок службы;
• мощность;
• диапазон температур окружающей среды (при какой температуре работают);
• тип цоколя;
• величина светового потока;
• цветовая температура (цветопередача);
• коэффициент пульсации (выраженность мерцания).

Все современные светодиодные лампочки представляют собой осветительные приспособления с высоким показателем энергоэффективности категории «А» («А+», «А++»). Это означает, что для получения максимально яркого светового потока LED-устройству требуется минимально возможное количество электроэнергии. Причем производители предлагают лампы, работающие при температурах от -35˚C до +90˚C, что также отображается на упаковке. Эти особенности являются главными достоинствами LED-изделий.

При соблюдении рекомендованных производителем условий эксплуатации срок службы основной массы светодиодов достигает 50 тыс. часов непрерывной работы. Мощность лампочки исчисляется в Ваттах (Вт). Значения этого параметра находятся в диапазоне 1–25 Вт, где 1 обозначают самые тусклые источники света, а 25 — самые яркие.

Помимо основных технических показателей на упаковке светодиодных излучателей указывают степени защиты изделия от влаги и пыли, а также уровень напряжения питания, который у большинства ламп составляет 12 или 220 В. Некоторые приборы китайского производства функционируют от напряжения в 110 В.

Цоколь

Для обозначения формы и размера цоколя светодиодов используется следующая маркировка:

• E14/ E27 (цоколи Эдисона). Стандартное резьбовое исполнение, применяемое в большинстве бытовых ламп. Цифровое обозначение указывает на диметр цоколя 14 и 27 мм, соответственно.
• GU. Двухштыковые цоколи с уплотненными штырьками. Устанавливаются на лампах для декоративных встроенных светильников акцентного типа. Метка GU употребляется вместе с цифровой составляющей, которая обозначает расстояние между штырьками. GU10 является наиболее распространенным цоколем этой формы.
• GU5.3. Разработан специально для LED-ламп, призванных заменить галогенные аппараты для освещения.
• G. Эта категория штырьковых цоколей используется при сборке ламп для люминесцентных изделий. Цифровая метка при букве G указывает на расстояние между контактами.

Разнообразие цоколей позволяет заменить источники света устаревших модификаций на новые, энергосберегающие приборы.

Световой поток

Характеристика яркости светодиодной лампы измеряется в люменах (лм). До появления светодиодов интенсивность свечения лампочки отождествляли с ее мощностью в Ваттах. Поскольку светодиодные осветители продуцируют световой поток, потребляя в 7–10 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания, для обозначения яркости LED-устройств ввели новую характеристику — световой поток. На упаковках люмены приводятся в привязке к Ваттам. В зависимости от производителя яркость ламп составляет от 70 лм/Вт (тусклые) до 190 лм/Вт (самые яркие).

Угол направленности светового потока определяет степень рассеивания свечения в пространстве. Этот показатель измеряется в градусах, зависит от конструкции излучателя. Шаровидные лампы без абажура равномерно распределяют свет во все стороны, в то время как источники света с фокусирующими линзами дают узконаправленный луч, освещающий только конкретный предмет.

Цветовая температура

Определяет оттенок свечения, измеряется в градусах Кельвина, диапазон которых включает значения от 1500° до 8000°. При составлении градуации бралась температура, до которой необходимо нагреть абстрактное, абсолютно черное тело, чтобы оно начало излучать свет определенного цвета.

Различают три вида цветовой температуры:

1. Теплая, как свет от обычной лампы накаливания.
2. Нейтральная (белая), эталоном которой является дневной свет.
3. Холодная, для которой характерен голубоватый оттенок свечения.

Ниже представлена шкала Кельвина, схематическая таблица.

Оттенок излучаемого лампой света определяет восприятие человеком цвета освещаемого предмета. Далее на рисунке приведено пространство световых температур.

При равном КПД и потреблении электроэнергии лампы могут совершенно по-разному передавать цвета объектов. Для измерения визуального изменения цвета в зависимости от освещенности используют коэффициент цветопередачи. Индекс цветопередачи светодиодных ламп (CRI) выступает индикатором того, насколько естественно будет выглядеть объект в свете конкретного леда. Индекс измеряется в единицах, обозначаемых символом Ra. Индекс включает значения от 0 до 100 Ra, где 0 — плохая передача цвета, а 100 — максимально натуральная. Цветопередача теплых ламп составляет порядка 90–100 Ra. Холодные LED передают цветовую палитру хуже всего, у них значения индекса не превышают 80 Ra. Наиболее комфортными для глаз считаются леды со значением CRI 80–100 Ra в температурном диапазоне 2500–3500˚К.

Мерцание

Периодические колебания интенсивности светового потока приводят к возникновению специфического мерцания, которое называют пульсацией светодиодных ламп. Для обозначения степени мерцания излучателя ввели коэффициент пульсации, измеряемый в процентах. Он рассчитывается по формуле:

Кп= (Lmax – Lmin ) / L0,

где Кп — коэффициент пульсации, Lmax и Lmin — максимальное и минимальное значения интенсивности светового потока, а L0 — его средний показатель.

Излучатели с высоким коэффициентом пульсации перегружают зрение, вызывают сухость глаз, а также негативно влияют на нервную систему человека. Длительное использование таких осветительных приборов приводит к мигреням и хроническим заболеваниям глаз, поэтому стоит отдавать предпочтение лампам с наименьшими коэффициентами.

Изначально LED-устройства для освещения имели заметное мерцание и высокие показатели коэффициента пульсации. Эти недостатки устранили посредством установки драйвера, который стабилизирует подачу тока к излучателю. Добросовестные производители оснащают свою LED-продукцию качественными драйверами, поэтому у них показатели мерцания не превышают 4%. Некачественные лампочки характеризуются пульсацией в пределах 20–50%.

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.

Светодиодные лампы

В светодиодных лампах также используется люминофор. Он покрывает кристаллы светодиодов и влияет на параметры цветопередачи. Индекс цветопередачи современных светодиодных ламп начинается с показателя в 80 Ra. Оптимальным значением представляется 90 Ra, однако можно найти и больше. Лампы активно применяются в помещениях любого типа без каких-либо ограничений.

Лампы накаливания

Лампы накаливания обладают наиболее оптимальной цветопередачей. Их индекс практически сравним с показателем солнечного света (свыше 90), то есть при освещении предметов обычной лампочкой Ильича можно получить практически идеальное отображение цветов, поэтому их они имеют наивысшую степень цветопередачи (1А).

Лампа накаливания 60Вт

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 лампы представляют собой специфический источник освещения, который нечасто используется в помещениях с работающими людьми. Ограничения обусловлены особенностями:

• при работе дроссель громко гудит;
• долго разгорается;
• низкий индекс цветопередачи около 40 Ra.
  

Натриевые светильники высокого давления широко используются в уличных фонарях и прожекторах. Они могут похвастаться внушительным световым потоком около 150 Лм/Вт и ресурсом работы в 25 тыс. часов.

Это газоразрядные источники света с ровным спектром и преобладанием красно-оранжевых оттенков. Такой спектр позволяет применять приборы в качестве источника освещения для растений в теплицах.

ДРЛ

Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) – довольно мощные источники света, по своим характеристикам и назначению похожие на натриевые лампы. Приборы способны стабильно служить на протяжении 10 тыс. часов и обеспечивать световой поток около 95 Лм/Вт. Индекс цветопередачи невелик, редко превышает значение в 40 Ra. В спектре наблюдается значимый сдвиг в область голубого цвета и ультрафиолета.

Лампы ДНат

Самый низкий показатель отображения цветов у натриевых ламп. Низкая цветопередача, для которой характерны индексы менее 39, является одним из основных недостатков ламп ДНат. Их степень цветопередачи – 4.

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.

Сравнение значения индексов и фактического света

Влияние спектра света на цветопередачу

Если используется хорошая лампочка, все три упомянутых коэффициента будет совпадать. Но у некачественных товаров можно наблюдать расхождения. Связано это с тем, что «очень хитрые» производители изготавливают люминофор таким образом, чтобы акцент уходил на 8 главных оттенков, используемых для сравнения. Все остальные просто не учитываются. Но человеческий глаз всегда замечает такие подделки.

Важно проверять лампочки, особенно когда речь идёт о приобретении в детскую комнату. Когда что-то появляется впервые в жизни, это воспринимается как норма. И потом переучиться становится сложно.

Самый опасный цвет и его влияние на глаза

Чем же так опасен спектр излучения от светодиодной лампочки? Если его разложить на составляющие, то легко заметить, что при длине волны в 480нм наблюдается очень большой провал.

Левая
сторона от провала характеризует синий светодиод, правая сторона – желтый
люминофор, которым светодиод собственно и покрыт.

У естественного солнечного света никаких подобных провалов не наблюдается.

опасна эта
Чем же “яма”? Экспериментально установлено, что свет с длиной волны 480нм, попадая
на ганглиозные клетки, напрямую отвечает за скорость реакции по уменьшению
диаметра зрачка, то есть его закрытие.

Таким
образом из-за провала светодиодной лампы в данном диапазоне, наш зрачок
остается более открытым, пропуская на себя весь остальной спектр излучения.

Такая постоянная нагрузка на глаза – это первый звоночек к близорукости.

Помимо провала плохо сказывается и синий пик. За счет него в глазном яблоке синтезируется ретиналь — химическая основа зрения, с помощью которого сетчатка глаза преобразует свет в метаболическую энергию.

Однако при избыточном накоплении (пик этому как раз способствует), все может привести к частичной гибели клеток сетчатки.

Также избыток ретиналя провоцирует деформацию глазного яблока и способствует развитию миопии.

Именно
поэтому все производители давным-давно стремились разработать светодиодную
лампочку со спектром очень близким к солнечному (без провалов и пиков). И надо
признать, определенные успехи у них в этом деле наметились.

От
устаревшей технологии “синий кристалл – желтый люминофор” отказался даже ее
изобретатель Сюдзи Накамура. Его рекомендация – как можно быстрее переходить на
источники с биологически адекватными спектрами света.

Приятно сознавать, что не так давно массовый выпуск подобных «солнечных» лампочек под брендом Remez начался и у нас в стране.

Особенно опасны светодиоды без рассеивателей. Были проведены эксперименты, которые показали, что утомляемость и работоспособность под такими светильниками снижалась практически вдвое по сравнению с “голыми” люминесцентными.

А они в свою
очередь далеко не подарок. Рассеиватель повышал работоспособность по отношению
к люминесцентным всего на 12%.

То есть вы понимаете,
насколько важно иметь аналог солнечного спектра у себя дома и на работе

Однако не
все разделяют мнение об опасности синего светодиодного света. Основной аргумент
в споре – малая энергия фотонов.

Даже если зрачок и будет сужен меньше, чем положено, энергия светового потока от синего светодиода якобы недостаточна для нанесения существенного вреда глазу. Если конечно вы не поставите перед собой лампу мощностью в 1кВт.

Однако не забывайте при этом, что накопительный эффект при длительном пребывании под таким светом тоже никто не отменял. 

Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной

Разница «в возрасте» этих типов ламп составляет почти сотню лет. Тем не менее, «старушка» с вольфрамовой нитью в колбе до сих пор остается самой востребованной на рынке.

Давайте проведем небольшой сравнительный анализ основных технических характеристик двух типов ламп – накаливания и светодиодной. Ведь не только мощностью отличаются равные по световому потоку изделия.

Светоотдача

Светоотдача лампы определяется как отношение светового потока к мощности. Измеряется этот параметр в Лм/Вт. Светоотдача лампы накаливания колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Ее светодиодный сородич имеет диапазон 90-110 Лм/Вт. Следовательно, эффективность последнего явно выше.

Цветовая температура

При проектировании освещения дома или офиса специалисты рекомендуют руководствоваться следующей таблицей:

Площадь помещения, кв. м	Требуемая мощность лампы, Вт
Накаливания	Светодиодная
Менее 6	150	18
10	250	28
12	300	33
20	500	56
30	700	80

Теплоотдача

Не менее важной характеристикой, подлежащей сравнению, является теплоотдача от изделия. Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов

Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов.

Правда, в основном этот параметр держится в пределах 170 градусов.

Разогретая стеклянная колба является потенциальным источником пожара, поэтому при монтаже осветительной сети в деревянном доме использовать традиционную лампочку не рекомендуют.

В этом плане светодиодная ламп находится в более выигрышном положении: она может нагреться не выше 50 градусов. Следовательно, никаких ограничений в ее применении не существует.

В этой статье речь идет об общих случаях. Для помещений категории повышенной взрыво-пожароопасности выпускаются соответствующая продукция, имеющая высокую степень защищенности.

Срок службы

Светодиодные лампы характеризуются отменной живучестью. Производители утверждают, что прослужить их изделие может более 50 тысяч часов. Лампы накаливания живут намного меньше – всего 1000 часов. Поэтому гораздо выгоднее один раз купить дорогую лампочку, которая прослужит несколько лет, чем каждые 3 месяца менять дешевую.

Однако долговечность светодиода не отражает одного прискорбного факта: со временем интенсивность его свечения снижается. Примерно через 4000 часов работы свет от него заметно потускнеет.

Деградация светодиода тем выше, чем ниже его качество. Много нареканий в этом плане возникает у потребителей к китайской продукции.

КПД

Коэффициент полезного действия ламп освещения говорит о том, какой процент потребленной электроэнергии превращается в свет, а какой – в тепловую энергию. КПД светодиодов составляют примерно 90%, лампа накаливания может похвастаться лишь семью-девятью процентами.

Цена

В интернете бурно спорят противники и сторонники светодиодов. Предмет их спора – стоимость. Ведь стоят светодиодные лампы более чем в 10 раз выше обычных. В пользу первых говорит малая мощность, а, следовательно, низкое энергопотребление.

Для наглядности сведем показатели экономичности ламп разного типа в таблицу:

Наименование показателя	Лампа накаливания	Люминесцентная	Светодиодная
Мощность, Вт	60	12	5
Стоимость изделия, руб.	30	150	300
Энергопотребление за год, кВт*ч	175	35	14
Стоимость потребленной энергии*, руб./год	526	105	44

Таблица составлена на основе следующих исходных данных: в среднем лампочка горит около 8 часов в сутки или 8 х 365 = 2920 часов; стоимость 1 кВт*ч принята за 3 рубля.

Из таблицы видно, что даже без учета долговечности ламп светодиодная по сравнению с лампой накаливания занимает явно выигрышное положение.

Прочие характеристики

• силе тока;
• механической прочности;
• цветовой температуре и некоторым другим показателям.

Давайте сравним две лампы:

• светодиодную мощностью 9 Вт;
• накаливания на 60 Вт.

Результаты сравнения сведем в таблицу:

Наименование параметра	Светодиодная, 9 Вт	Накаливания, 60 Вт
Сила тока, А	0,072	0,27
Эффективность светоотдачи, Лм/Вт	53,4	10,3
Световой поток, Лм	454,2	612
Цветовая температура, К	5500-7000	2800
Рабочая температура, С	70	180
Чувствительность к низким температурам	отсутствует	Присутствует у некоторых ламп
Чувствительность к влажности	отсутствует	Присутствует у некоторых
Механическая прочность	Высокая – можно трясти	Низкая – при сотрясении может оборваться нить или лопнуть стекло
Тепловое излучение, БТЕ/ч	3,4	85

Все вышеприведенные таблицы позволяют составить общее представление о преимуществах и недостатках светодиодов и лампочек накаливания.

Вред и польза светодиодных ламп

Элементы конструкции

Корпуса светодиодных ламп выполняются из экологически безопасных материалов — качественного пластика и стали. В устройствах высокой мощности радиатор производится из сплава алюминия. В отличие от люминесцентных ламп, в светодиодных изделиях не используются колбы с газом.

Влияние света на зрение

В данном случае значение имеет так называемая цветовая температура — показатель интенсивности излучения источника света. Чем выше температурный показатель, тем сильнее излучение в синем и голубом спектре. Для глазной сетчатки наиболее опасен слишком сильный синий свет, под воздействием которого она начинает деградировать. Холодный белый свет несет опасность для детей, поскольку структура их глаз еще недостаточно развита и возможно получение травмы.

Чтобы уменьшить раздражающее воздействие света, рекомендуется «разбавлять» свет от LED-источников лампами накаливания небольшой мощности (до 60 Вт). Также можно задействовать светодиодные устройства, дающие теплый белый свет. Такие световые источники (без повышенного коэффициента пульсации) не причиняют вреда здоровью.

Уровень цветовой температуры указывается на упаковке товара. Температурная норма находится в пределах 2500-3200 К.

Мерцания и пульсации

Еще один большой “грех” светодиодных ламп – это мерцание или невидимые пульсации.

В первую очередь такой проблемой страдали люминесцентные лампы. Там ситуация вообще аховая.

Но и некачественные светодиодные в этом показателе ничем не уступают энергосберегайкам. Что самое интересное, даже лампы накаливания здорово мерцают.

Самое главное, невооруженным глазом вы этого не замечаете. При мерцании с частотой 100-120Гц вы теряете работоспособность, становитесь нервным, быстро устаете.

Допустимая пульсация в домашних условиях не должна превышать 10%. Самое жесткое требование это 5%.

Такой коэффициент пульсаций должен быть при работе за компьютером.

Простейшую проверку наличия пульсаций можно выявить при помощи смартфона. Просто подносите экран телефона как можно ближе к лампочке и смотрите на нее через включенную камеру.

Иногда при совпадении частоты мерцания камера их пропускает.

В этом случае не забудьте проверить данный параметр не в режиме “съемка фото”, а в режиме “замедленная видеосъемка”.

При такой проверке частота кадров будет больше и смартфон сможет легко засечь до этого “невидимые” пульсации.

Есть еще так называемый “карандашный тест”. Быстрое мельтешение карандаша перед источником света и его эффект размножения свидетельствует о высоких пульсациях.

Как говорилось выше, даже у ламп накаливания коэфф. пульсации доходит до 25%. Мы его не особо ощущаем, так как весь эффект гасится тепловой инерцией.

Заметьте, чем меньше мощность лампы, тем больше пульсации! У более мощных, нить не успевает остыть. Именно этим и опасны диммеры.

Светильники, которые абсолютно безопасны при своих номинальных параметрах работы, могут запросто превратится в тихих “убийц” при подключении к диммеру.

Влияние на выделение мелатонина

За качество сна, его ритм и периодичность, отвечает гормон под названием мелатонин. Также мелатонин стабилизирует окислительные процессы на безопасном уровне, что замедляет процессы старения. У здорового человека этот гормон достигает максимальной концентрации с наступлением темного времени суток. В результате появляется желание поспать. При работе по ночам организм подвергается воздействию многих раздражающих факторов, в число которых входит и искусственное освещение. Продолжительное и регулярное пребывание под действием светодиодного света особенно негативно сказывается на качестве зрения.

Исходя из вышесказанного, рекомендуется избегать слишком яркого освещения светодиодными источниками. Прежде всего, следует ограничить такой тип освещения в детских комнатах и спальнях.

Светодиодные лампы и подавление секреции мелатонина

Коллективом ученых из Израиля, США и Италии было проведено исследование влияния различных искусственных источников света на выработку важного гормона – мелатонина, который вырабатывается у человека и высших животных в эпифизе. Этот гормон отвечает за периодичность сна, кровяное давление, участвует в работе клеток головного мозга.

Мелатонин является мощным антиоксидантом, он замедляет процесс старения, активизирует иммунную систему.

Учеными за образец был принят свет натриевых ламп высокого давления, имеющих теплый желтый цвет. Было выяснено, что галогенные лампы, имеющие более высокую цветовую температуру, подавляет секрецию мелатонина в три раза. При исследовании замечено, что угнетение секреции происходит в пять раз сильнее, при одинаковой мощности натриевых и светодиодных ламп.

Оказалось, что такое пагубное воздействие больше всего оказывает именно яркий свет синего спектра. Итальянский физик Фабио Фалчи утверждает, что воздействие любого мощного источника света в вечернее время, когда организм должен готовиться ко сну, противопоказано и особенно люминесцентных и светодиодных ламп, в спектре которых есть синяя и фиолетовая составляющая спектра.

Учеными был дан ряд рекомендаций:

• Для освещения спален лучше применять лампы накаливания.
• Не смотреть на любые яркие источники света за 2-3 часа перед сном.
• При работе за компьютером в темное время суток применять специальные очки, которые блокируют синий спектр ламп.
• В качестве ночной подсветки лучше применять освещение красного цвета.
• Использовать только качественные светодиодные лампы известных производителей, имеющие цветовую температуру «теплого» белого цвета и высокий индекс цветопередачи.
• Использовать люстры и светильники, специально предназначенные для светодиодных ламп.

Тепловое излучение светодиодных ламп

Любые источники искусственного света имеют тепловое излучение, в том числе и светодиодные лампы. Но если в лампах накаливания свечение спирали происходит за счет высокой температуры спирали, то у светодиодов происходит практически прямое преобразование электрического тока в световую энергию. Естественно, что ток вызывает нагрев кристалла полупроводника, но необходимость его охлаждения больше вызвана в потребности сохранить его свойства и продлить срок службы, так как уже при температурах 60—80°C происходит ускоренная деградация полупроводника.

Белые яркие светодиоды обязательно снабжают радиаторами для охлаждения, но само тепловое излучение от таких ламп очень мало по сравнению с лампами накаливания.

Любое нагретое тело, как известно из курса физики, излучает инфракрасные лучи, но в случае со светодиодными лампами оно пренебрежимо мало по сравнению с лампами накаливания. Именно поэтому светодиодное освещения сейчас заменяет освещение телевизионных студий и сценических площадок, где ранее использовались галогенные и металлгалогенные лампы.

Электромагнитное воздействие

Внутри корпуса светодиодной лампочки запрятано множество электронных компонентов, которые в совокупности образуют драйвер.

Вольфрамовая нить обычных лампочек накаливания ничего кроме тепла и света не излучает. Из них можно даже собрать полноценный обогреватель.

А вот драйвер способен генерировать высокочастотные импульсы. Плох тот светильник, который не мечтал бы стать радиопередатчиком

Насколько вредны такие импульсы и оказывают ли они влияние на вас или рядом стоящие приборы — телевизоры, Wi-Fi модемы?

На самом деле вреда от led лампочек в этом плане гораздо меньше, чем от мобильных телефонов. А их вы постоянно держите возле уха.

Чтобы светильник 100% не оказывал никакого воздействия на аппаратуру, достаточно размещать его в 40-50см от этих самых приборов и проблем не будет.

Какой вывод из всего этого можно сделать? Да, некачественные светодиодные лампы с дешевым драйвером и насыщенным холодным светом реально представляют опасность для нашего зрения.

Нет, конечно. Проверить лампу на пульсации можно прямо при покупке в магазине (по телефону). Там же на упаковке посмотреть ее цветовую температуру.

Выбирайте модели с минимальным количеством синего спектра, постепенно переходите на лампочки со спектром приближенным к солнечному, и вашему здоровью и зрению ничего не будет угрожать.

Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение

Чтобы получить ответ на вопрос о вреде ультрафиолета и инфракрасных лучей, необходимо провести анализ двух вариантов получения белого светодиодного света. В первом случае в корпус помещаются три кристалла — белый, красный и зеленый. Эксперимент показывает, что длина волн не покидает пределов видимого спектра, а значит, светодиоды не создают поток света в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

Второй вариант предусматривает получение белого света нанесением люминофора на синий светодиод. В результате смешения белого потока, создаваемого люминофором, и желтого — от светодиода – получаются разнообразные оттенки белого. Результаты опыта показывают очень незначительное ультрафиолетовое излучение, безопасное для человеческого организма. Интенсивность инфракрасного излучения в начале диапазона длинных волн находится в пределах 15 %, что намного меньше, чем в случае со стандартной лампой накаливания.

Влияние светодиодных ламп на здоровье человека

Диодные светильники считаются наиболее экономичными источниками света. Их устанавливают в квартирах, общественных заведениях и даже государственных. Из основных преимуществ пользования можно выделить такие пункты:

— Лампа зажигается мгновенно;

— Не обладает хрупкими элементами;

— Не нагревается и не может взорваться;

— Низкое потребление электроэнергии

Самое важное – отсутствие ядовитых компонентов, которые могут проявляться при накаливании. Они не представляют опасности для природы, так как не содержат внутри себя ртуть или другие тяжелые вещества

Особенности конструкции

Конструкционно, состоят из трех основных компонентов: цоколь, драйвер и рассеиватель. В зависимости от потребляемой энергии и цветовой температуры, характеристики различаются. Например, для работы или офисных помещений не советуется брать лампы, издающие желтый оттенок. Для подобных целей оптимальным вариантом является нейтрально белый.

Желтый оттенок и голубой пагубно влияют на зрение. Таким цветом чаще всего обладают некачественные модели или обладающие низким световым потоком. Они вредны для зрения, ведь за несколько часов работы глаза могут сильно устать. Светильники подобного плана используют только в спальнях, залах и коридорах для местного освещения.

Второй показатель, способный влиять на здоровье – мерцание. Каждый электрический прибор, основанный на светодиодах, обладает мерцанием. Этот показатель может привести к некоторым нервным расстройствам и ухудшению зрения. Поэтому современные модели выпускаются уже на базе драйвера (устройства, стабилизирующего напряжение в сети). Но в сравнении с люминесцентными лампочками, диодные еще не опасны.

Проблема мерцания касается только некачественных моделей, а также возможна при перепадах напряжения в сети. Заметить пульсация невооруженным глазом сложно. Вред от светодиодных ламп возможен только в этом случае.

Медицинские исследования и как выбрать нужную модель?

Вреди и польза светодиодных ламп были изучены медициной. Пагубно влияют светильники голубого оттенка, заставляющие глаз постоянно напрягаться. При этом, по санитарным нормам использовать диодные лампочки в учебных заведениях воспрещено.

Рядовой пользователь также может обезопасить себя, если приобретет качественные светодиодные лампы. Их производством занимаются популярные фирмы

Важное правило: знакомиться с инструкцией, обращать внимание на световой поток (4000-5000К оптимальный показатель)

Не стоит гнаться за дешевизной, приобретая лампочки от малоизвестных производителей. Большинство из них обладают низким сроком эксплуатации, поэтому сэкономить на их приобретении не получится. Покупая источники света, следует опробовать одну модель, а уже после делать вывод относительно её производительности. В основном, современные и эффективные модели обладают собственным драйверов, но при его отсутствии – можно приобрести дополнительный блок питания.

Особенности красного цвета

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.

Новый индекс CQS — и его расчет

Истинные «ценители» света расценили переход на новый индекс как некий заговор. «Раз уже белые светодиоды хреново воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так многие восприняли нововведение.Таким образом, как бы «пряталась» реальная проблема и просто выпускались новые рекомендации.

Тем не менее, эту методику разработали в 2010 году и назвали ее CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.

Принцип измерения здесь немного похож, но только сравнение производится уже на основе 15 цветов насыщенных шаблонов.

Общий индекс CQS здесь складывается не как среднеарифметическое значение, а берется корень из суммы квадратов всех замеров.

Благодаря этому, сдвиг даже по одному цвету, уже существенным образом отразится на итоговом значении индекса качества цветопередачи, и не будет той визуальной погрешности как с CRI.

Еще в новой методике «красный» не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цифра CQS на светодиодах, вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.

Общая же разница между CQS и CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

• светлости

• тональности

• насыщенности

Что такое индекс цветопередачи CRI R9?

R9 — это показатель, показывающий, насколько точно источник света будет воспроизводить яркие красные цвета.«Точный» определяется как сходство с дневным светом или лампами накаливания, в зависимости от цветовой температуры.

Как и при каждом расчете значения CRI R , R9 рассчитывается путем вычисления отраженного цвета от теоретического объекта с профилем отражения, определенным как TCS9. Спектры отражения представлены ниже:

Что примечательно, так это то, что спектр TCS9 почти полностью состоит из красного света. По спектру мы видим это как длину волны более 600 нм. Это означает, что если в источнике света недостаточно красного света, красный цвет будет казаться «выключенным» или другим. Ниже приведен типичный спектр светодиодов по сравнению с эталонным источником (дневной свет). Очень заметно отсутствие красного света, излучаемого светодиодом на длинах волн свыше 600 нм. В результате значение CRI R9 для этого светодиода составляет -1,4. (Это верно, отрицательное число!) Это несмотря на то, что общий CRI (Ra) входит в 79.

Что такое хорошее значение CRI R9?

Хотя максимально возможное значение R9 также равно 100, в отличие от средних значений CRI, R9 следует оценивать немного по-другому. С математической точки зрения, R9 гораздо сложнее получить высокий балл по сравнению с другими значениями R, которые составляют вычисления CRI, и гораздо более чувствителен к спектральным изменениям. Следовательно, оценка R9, равная 50 или выше, будет считаться «хорошей», тогда как оценка R9, равная 90 или более, будет считаться «отличной». Поэтому вы обнаружите, что большинство осветительных продуктов, доступных на рынке, редко указывают значение R9, и когда они это делают, они редко гарантируют что-либо выше 50. Даже в Waveform Lighting мы указываем R9> 80 или R9> 90, и не может гарантировать что-либо выше, чем R9> 95 из-за этой чувствительности.

Это связано с тем, что CRI использует цветовое пространство CIE 1960 uv, которое искажено таким образом, что преувеличивает цветовые различия в красной области диаграммы цветности. Поскольку CRI является вычислением, которое количественно определяет различия в цвете между источником света и эталонным источником, большая вычисленная разница в цвете приведет к большему уменьшению показателя R.

Замеры по стандарту ТМ-30

Но изыскатели на этом коэффициенте не остановились и разработали еще один стандарт TM-30-15 (не обязательный на сегодняшний день).

Он уже учитывает:

• точность — Rf (fidelity)

• насыщенность — Rg (gammut)

Здесь помимо старых искусственных разноцветных пластинок, для сравнения используются и «живые» объекты, встречающиеся в природе.

А всего шаблонов для сравнения, ни много ни мало — 99шт.

Хотя это и не обязательный стандарт, но он наиболее современный и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, которые отличаются качественной продукцией, без проблем предоставляют данные по всем светильникам на основе всех трех коэффициентов.

Это вам как потребителю значительно облегчит сделать обдуманный и правильный выбор.

Рекомендуемые значения коэфф. CRI

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

• от 90 до 100 — музеи, выставки, магазины, витрины

• от 70 до 90 — общественные здания, офисы, больницы, школы, жилые помещения

• от 50 до 60 — базы, складские помещения

Кстати, ни лампочки накаливания, ни солнечный свет в небе северного полушария нашей планеты, хоть условно и имеют CRI=100, однако по факту не являются идеалом.

Лампочка с вольфрамовой нитью, довольно слабо передает синие оттенки предметов, а северное небо — красные.

Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче при коэффициентах отличающихся более чем на 5 единиц. А вот отличить светильник с CRI=80 или CRI=84 для нас будет проблематично.

Рекомендации для светодиодов и CRI

Департамент энергетики США дает следующие рекомендации: проводятся долгосрочные разработки и исследования в области создания обновленной системы для точной оценки качества светового излучения, которая могла бы быть применена к любому источнику излучения. Пока же индекс цветопередачи светодиодных ламп можно считать одним из параметров при оценке их самих и систем, основанных на них. Он не должен применяться для выбора конкретного изделия светотехники без тестирования изделия и предварительных персональных оценок на предполагаемом месте использования.

1. Определите визуальные задачи, которые, как ожидается, будут выполняться данным источником света при освещении. Если верность цветовоспроизведения имеет критическое значение (например, в пространстве, где ткани или цвета сравниваются и при электрическом, и при дневном освещении), показатели индекса цветопередачи имеющейся метрической системы могут быть полезны и пригодны для применения при оценке светодиодных изделий.
2. Если более важен внешний вид цвета, а не верность цветовоспроизведения, не стоит исключать белые светодиоды лишь по причине их сравнительно низких показателей CRI. Некоторые изделия с CRI даже столь низкими, как 26, все же могут излучать приятный визуально белый свет.
3. Коэффициент CRI можно сравнивать, если источники света имеют равную цветовую температуру. Данный тезис применим ко всем источникам света, а не только к светодиодам. Различия в величинах CRI меньше пяти единиц не существенны. Это значит, что источники света, имеющие индексы цветопередачи, например в 82 и 85, практически одинаковы.
4. В случаях, когда внешний вид цветов или верность цветовоспроизведения являются важными факторами, следует лично оценивать светодиодные системы, и если это возможно, то на предполагаемом месте эксплуатации.

Необходимо отметить, что современные методы компьютерной обработки данных и анализа спектра позволяют полностью автоматизировать измерение индекса цветопередачи, исключив из него использование пластин заданного цвета. Определяется зависимость спектральной плотности светового излучения от длины волны. И по результатам данного исследования с помощью специального алгоритма происходит прямое вычисление CRI.