Маркировка люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы широкого применения способны излучать свет от тепло-белого (2700 — 3300 К), похожего на свет ламп накаливания, до холодного дневного (5000 — 6800 К). Индекс цветопередачи у них может быть выше 90 — отличная цветопередача, от 80 до 90 — хорошая и ниже 80 — стандартная. Например, компания Philips Lighting лампам с отличной цветопередачей присваивает название 90 DeLux, а с хорошей — Super 80. Но чаще всего в маркировку люминесцентных ламп для обозначения качества их света вводят трехзначное число например, 930), в котором первая цифра — это индекс цветопередачи без 0, а две последних — цветовая температура в сотнях Кельвинов. Таким образом, число 930 в маркировке обозначает, что индекс цветопередачи этой лампы выше 90 и она излучает тепло-белый свет, поскольку цветовая температура равна 3000 К. Если число содержит две цифры, то они обозначают цветовую температуру. Цветопередача у этой лампы стандартная, и в маркировке лампы не отражается.
Компактная люминесцентная лампа мощностью 13 Вт будет светить так же ярко, как 75-ваттная лампа накаливания, но в 6-8 раз дольше
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, 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.
Способ измерения индекса цветопередачи
Если индекс (Ra) равен 100 – идентичный цвет, если меньше – цвет изменяется при освещении. Определяют его, тестируя восемь из 6169 указанных тестовых цветов. На них светят сначала лампой, индекс которой устанавливается, потом лампой, принятой за эталон, которая имеет те же показатели цветовой температуры. Чем меньше разница, тем лучше цветопередача тестируемой лампочки. Для определения есть специальная система, которая математически сравнивает изменения в шкале спектров под освещением двух разных ламп. Средние значения различий отнимают от 100, остаток и есть наш индекс цветопередачи.
Как определить цветовую температуру и прочие показатели ламп по их маркировке
В соответствии со стандартами, производители указывают подробные характеристики лампочек прямо на их упаковках. Обычно эти данные дополнительно пропечатывают на самих изделиях. Чаще всего информация представлена вразнобой. Указываются ЦТ, мощность, тип цоколя и другие характеристики. В случае с энергосберегающими лампами используется особая маркировка. Пример ниже.
На изображении уже представлена расшифровка. Дополним лишь, что индекс цветопередачи указывается в широком диапазоне. Значение «9» обозначает промежуток Ra в 90-100 единиц, значение «8» приравнивается к 80-89. Далее – по аналогии. Для получения реального показателя цветовой температуры надо умножить число, представленное на маркировке, в 100 раз. В конкретном примере это выглядит как 40х100=4000К.
Почему красный такой важный цвет?
Красный – важный цвет для многих применений, включая фотографию, текстиль и воспроизведение оттенков кожи человека. Многие объекты, которые не отображаются красным цветом, на самом деле представляют собой комбинацию цветов, включая красный. Например, на оттенки кожи очень сильно влияет покраснение крови, которая течет прямо под нашей кожей.
Следовательно, при отсутствии красного цвета человек выглядит бледным или даже зеленым. Это может быть проблематично для медицинских применений, где появление цвета имеет решающее значение для точной диагностики. В других приложениях, таких как фотография, эстетический внешний вид имеет решающее значение, и во многих случаях его невозможно исправить даже в пост-продакшн и цифровом редактировании. При поиске светодиода высокого качества, не забудьте узнать о CRI.
Чтобы понять Индекс цветопередачи CRI и люмены, посмотрите на спектр.
Как и во многих других областях науки о цвете, нам нужно вернуться к спектральному распределению мощности источника света. Индекс цветопередачи CRI рассчитывается глядя на спектр источника света, а затем моделируя и сравнивая спектр, который будет отражаться от набора тестовых образцов цвета. В своих расчетах CRI использует SPD дневного света или черного тела , поэтому более высокий CRI также указывает на то, что спектр света аналогичен естественному дневному свету (более высокие значения CCT) или галогенам / лампам накаливания (более низкие значения CCT).
Спектр естественного дневного света (вверху)
Выходная мощность, измеренная в люменах, описывает яркость источника света. Яркость , однако, является чисто человеческой конструкцией! Это определяется тем, к каким длинам волн наши глаза наиболее чувствительны и сколько энергии света присутствует на этих длинах волн. Мы называем ультрафиолет и инфракрасное излучение «невидимыми» (то есть без яркости), потому что наши глаза просто не «воспринимают» эти длины волн как воспринимаемую яркость, независимо от того, сколько энергии присутствует на этих длинах волн.Чтобы лучше понять, как работает феномен яркости, ученые в начале 20-го века разработали модели систем человеческого зрения, и фундаментальным принципом, лежащим в основе этого, является функция яркости, которая описывает взаимосвязь между длиной волны и восприятием яркости.
Желтая кривая показывает стандартную фотопическую функцию (см. Выше)
Кривая яркости достигает пика между 545-555 нм, диапазоном длин волн светло-зеленого цвета, и довольно быстро спадает при увеличении и уменьшении длины волны
Очень важно, что значения яркости очень низкие — 650 нм, которые представляют собой длины волн красного цвета. Это говорит нам о том, что длины волн красного цвета, а также длины волн темно-синего и фиолетового цветов очень неэффективны при ярком освещении. Или, наоборот, зеленые и желтые волны наиболее эффективны для яркого освещения
Интуитивно понятно, что это может объяснить, почему защитные жилеты и подсвечники высокого обзора чаще всего используют желтый / зеленый цвета для достижения их относительной яркости
Или, наоборот, зеленые и желтые волны наиболее эффективны для яркого освещения. Интуитивно понятно, что это может объяснить, почему защитные жилеты и подсвечники высокого обзора чаще всего используют желтый / зеленый цвета для достижения их относительной яркости.
Наконец, когда мы сравним функцию яркости со спектром для естественного дневного света, должно стать ясно, почему высокий CRI, и особенно R9 для красных , расходится с яркостью. Для достижения высокого коэффициента цветопередачи почти всегда полезен более полный и широкий спектр, но для достижения более высокой светоотдачи наиболее эффективным будет более узкий спектр, сфокусированный в зелено-желтом диапазоне длин волн.
Именно по этой причине в стремлении к повышению энергоэффективности качество цвета и CRI почти всегда отводятся в приоритет. Справедливости ради следует отметить, что в некоторых приложениях, таких как наружное освещение, может быть более высокая потребность в эффективности, чем в цвете. Тем не менее, понимание и оценка задействованной физики могут быть очень полезны при принятии обоснованного решения в осветительных установках.
Оттенки света и цветопередача
Чтобы разобраться с этими понятиями, давайте вспомним, что такое белый свет. Как известно, белый свет включает в себя все цвета радуги. Освещенные предметы имеют такой цвет, какой свет они отражают. Предметы черного цвета поглощают все цвета, то есть все составляющие белого света, поэтому мы их видим черными. Для нас наиболее привычным является белый солнечный свет. И цвета окружающих нас предметов выглядят естественно только в солнечном свете. В белом свете искусственных источников цвета предметов смотрятся уже не так натурально, а скорее не так привычно. Искажения вызваны спектром, излучаемым такими источниками света. Чем ближе спектр искусственного источника к спектру солнечного, тем лучше цветопередача.
Известно, что твердые тела при нагревании до определенной температуры начинают испускать свет. В зависимости от значения температуры этот свет приобретает разные оттенки, от красного до ослепительно-белого. Таким образом, существует строгое соответствие между температурой разогрева твердого тела и цветом света, который оно при этой температуре излучает. Поэтому и были введены в обращение такие параметры, как индекс цветопередачи и цветовая температура, характеризующие искусственный свет.
Монохроматические люминесцентные лампы чаще всего используют для декоративного оформления витрин и вывесок. Выпускаются люминесцентные лампы разной длины и формы
Что такое цветовая температура: понятие и значения
Цветовая температура (сокращенно ЦТ) – это мера интенсивности светового излучения. Значение ЦТ определяет уровень восприятия потока света глазами человека. ЦТ не зависит от объема выделяемого тепла. Величина характеризует исключительно интенсивность излучения. Поэтому при составлении нового плана оформления интерьера или при банальной замене лампочек показатель подбирают индивидуально.
Значения цветовой температуры ламп, используемых в быту, начинаются от 1800К (свет солнца на рассвете) и заканчиваются показателем примерно в 7700К (ЦТ чистого голубого неба). Разумеется, в природе диапазоны ЦТ существенно шире. Вот только цветовая температура светодиодных и люминесцентных ламп остается в вышеупомянутых пределах (существуют и более «холодные» LED лампы, но они при освещении квартир и офисов почти не используются). Диапазон ЦТ ламп накаливания и вовсе составляет 1200-3000К.
Лампы с телом накала используются для создания теплого освещения, люминесцентные – для холодного, а светодиодные являются универсальным вариантом (можно выбрать лампу с конкретной температурой или купить умные лампочки HIPER LED с широким диапазоном ЦТ). Шкала с основными значениями ЦТ света (и их соответствия природным/искусственным источникам) представлена ниже.
Почему CRI R9 важен?
CRI R9 является очень важным показателем, потому что многим источникам света будет не хватать красного, но этот факт будет скрыт из-за усреднения вычислений CRI, которые не включают R9. Как показано на диаграмме ниже, источник света действительно может работать достаточно хорошо с первыми 8 тестовыми цветными образцами, демонстрируя неплохие результаты для R1-R8. Для общей метрики CRI Ra это означает, что светодиод с плохой цветопередачей красного цвета все еще может обойтись с рейтингом 80 CRI (Ra).
Однако при более внимательном рассмотрении значения R9 видно, что свет будет очень плохим, в частности, для красных цветов.
Индекс цветопередачи люминесцентных ламп
Показатели люминесцентных ламп зависят от их устройства:
- у стандартных изделий CRI < 75 Ra;
- у компактных и трубок Т5,Т8 CRI в пределах 60-80 Ra;
- у трех компонентных CRI примерно 90 Ra.
При покупке следует тщательно изучить упаковку, на которой CRI должен быть указан.
Отклонения в показателях люминесцентных ламп объясняются особенностью функционирования (рваным спектром излучения, состоящим из пиков с волнами различной длины). Большое влияние на коэффициент оказывает состав люминофора. Недобросовестные производители наносят такой состав, который позволяет пройти испытание на основе 8-и цветов. Остальные показатели при проверке оказываются гораздо хуже.
Цветовая температура светодиодов
В светодиоде свет излучает специальное люминофорное покрытие. Традиционно все светодиодные источники освещения делят на три группы по спектру:
- Теплый белый (до 3500К);
- нейтральный белый (3500К – 5200К);
- холодный белый (выше 5200К).
Условно мы имеем следующую таблицу цветовой температуры светодиодных ламп:
Что такое цветовая температура светодиодных ламп
С точки зрения физики световая температура это спектр, излучаемый нагретым телом относительно абсолютно чёрного тела. Что значит цветовая температура лампы? Это цвет свечения тела, раскалённого до соответствующей температуры.
Соответственно, цвет светодиодных ламп имеет три градации – жёлтый (до 3200К), белый (4000-5500К) и бело-голубой (выше 5500К). Чем выше температура, тем короче длинна волны излучаемого светового луча.
Существуют источники с цветом выше 9000К, но для освещения их использовать невозможно. Мы видим предметы благодаря тому, что от их поверхности отражается свет. При повышении цветовой температуры длина волны уменьшается, чем она меньше тем «хуже» свет отражается от окружающих объектов.
Если в мощный фонарь поставить светодиод на 18000К, то сторонний наблюдатель сможет заметить его за несколько километров, а вот под ногами он создаст пятно лишь в десятки сантиметров.
Индекс цветопередачи и цветовая температура
Индекс цветопередачи характеризует возможность воспринимать градации цвета. Когда температура света светодиодных ламп ниже 3200К цветовое восприятие существенно уменьшается. Попробуйте при свете свечи вытащить из коробки цветных карандашей зелёный или коричневый цвет. Поверьте, задача окажется не из лёгких.
Индекс цветопередачи очень чётко регламентируется для автомобильных светодиодных ламп, ведь при плохой цветопередаче может возникнуть ситуация, когда водитель не сможет различить полотно дороги и обочину.
Цветовая температура и качество освещения
Казалось бы для чего нужны светодиоды теплого и холодного цветов, если они не способны обеспечить нормальные условия восприятия.
Одной из основных областей применения светодиодов с низкой цветовой температурой (2400К-3000К) — освещение в «зашумленной» оптической среде. Проще говоря, освещение в условиях плохой видимости.
Возьмём автомобильную фору. При сильном тумане белый свет из-за малой длины волны отражается от водяной пыли, что существенно ограничивает дальность видимости. У желтого света длинна волны в несколько раз больше, она не отражается от мелких предметов, а огибает их. Поэтому противотуманные фары в автомобилях делают жёлтого цвета.
В то же время короткие волны распространяются без затухания дальше. В качестве аналогии рассмотрим радиоволны и жесткое коротковолновое рентгеновское излучение. Радиоволну блокирует даже тонкий лист металла, а для защиты от рентгена используют толстый свинец. Холодный белый свет используют в системах дальнего оповещения, прожекторах, сигнальных и поисковых фонарях.
Расчет качества
Индекс цветопередачи для светодиодных ламп необходим, чтобы определять качество источника света в процессе его создания. Для расчета значения индекса используют специальную проверочную таблицу. Она имеет восемь стандартизированных цветов, все блеклые и ненасыщенные.
Измеряют значение параметра для каждого цвета. Эти замеры позволяют узнать, как будут передаваться цвета под конкретным светильником. Для замеров используется эталонный свет. Затем полученную информацию сравнивают, используя методику Международной комиссии освещения, и получают сведения о степени отклонения от эталона.
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.
Цветопередача. Индекс цветопередачи.
Это относительная величина, определяющая, насколько естественно передаются цвета предметов в свете той или иной лампы.
Цветопередающие свойства ламп зависят от характера спектра их излучения. Индекс цветопередачи (Ra) эталонного источника света (т.е. идеально передающего цвет предметов) принят за 100.
Чем ниже этот индекс у лампы, тем хуже ее цветопередающие свойства. Комфортный для человеческого зрения диапазон цветопередачи составляет 80-100Ra.
Например у традиционной лампы накаливания индекс цветопередачи составляет 80Ra, при цветовой температуре в 2700К.
Если говорить о светодиодных лампах, то они обладают исключительно высоким индексом цветопредачи, который составляет 85-90 Ra.
Индекс цветопередачи – мера соответствия зрительного восприятия цветного объекта, освещенного исследуемым и стандартным источниками света при определенных условиях наблюдения. Объективной характеристикой здесь является значение индекса цветопередачи Ra, максимально возможное значение которого равно 100. Чем больше индекс, тем точнее будет восприятие цветов. Проводить сравнения различных источников по величине Ra лучше при близких цветовых температурах.
На практике обычно пользуются тремя категориями цветопередачи
Ra между 90 и 100.
Прекрасные цветопередающие свойства. Область применения: в основном там, где важна точная оценка цвета.
Ra между 80 и 90.
Хорошие цветопередающие свойства. Области применения: там, где точная оценка не является приоритетной задачей, но хорошая цветопередача все же важна.
Ra ниже 80.
Цветопередающие свойства от удовлетворительных до плохих. Области применения: там, где цветопередача не важна.
Максимальное значение коэффициента Ra составляет 100 (это значение принимается для солнечного света, а также для большинства ламп накаливания).
Характеристика цветопередачи лампы описывает, насколько натурально выглядят окружающие нас предметы в свете этой лампы. Выражением этого является общий индекс цветопередачи Ra. Для определения величины Ra, из окружающей среды выбирают 8 тестовых цветов, которые освещаются тестируемой лампой, а затем стандартной лампой, имеющей такую же цветовую температуру (от температуры “черного тела” до дневной). Чем меньше разница в цветопередаче между тестовыми цветами, тем лучше цветопередача исследуемой лампы. Максимальное значение Ra составляет 100 (как среднее для 8-ми тестовых цветов).
В зависимости от места установки лампы и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью общего индекса цветопередачи Ra.
Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света
Для сравнения с рассмотренными источниками света фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 (или 14) указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значения Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.
Характеристика цветопередачи | Степень цветопередачи | Коэффициент светопередачи | Примеры ламп |
очень хорошо | 1A | > 90 | Галогенные лампы; |
хорошо | 1B | 80 – 89 | Люминесцентные лампы LUMILUX; |
хорошо | 2A | 70 – 79 | Стандартные люминесцентные лампы 10 и 25 |
хорошо | 2B | 60 – 69 | Стандартные люминесцентные лампы 30 |
достаточно | 3 | 40 – 59 | HQL |
недостаточно | 4 | > 39 | Натриевые газоразрядные лампы высокого и низкого давления |
Тестируемые цвета:
R1 | Цвет увядшей розы |
R2 | Горчичный |
R3 | Салатовый |
R4 | Светло-зеленый |
R5 | Бирюзовый |
R6 | Небесно-голубой |
R7 | Цвет фиолетовой астры |
R8 | Сиреневый |
Дополнительные тестируемые цвета с насыщенными красками:
R9 | Красный R12 Синий |
R10 | Желтый R13 Цвет кожи |
R11 | Зеленый R14 Цвет зеленого листа |
R12 | Синий |
R13 | Цвет кожи |
R14 | Цвет зеленого листа |
Критерии выбора люминесцентных ламп
Люминесцентные лампы — это оптимальный осветительный прибор для жилья, недаром их второе название — лампы дневного света. Их свет (речь идет о лампах, имеющих цветопередачу не ниже 80) ближе всего к естественному дневному свету. Этому способствует не только сходство спектра излучения, но и его особое рассеивание в пространстве, которое характерно лишь для источников света с относительно большой площадью светящегося тела. И все же главным критерием выбора источника света является его практичность. Свет должен быть комфортным и экономичным. Именно на практичности люминесцентного освещения и базируются наши рекомендации.
