Индекс цветовой передачи. Об индексе цветопередачи светодиодных ламп

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.

Что такое индекс цветопередачи? Разобраться можно на примере двух ламп: люминесцентной и накаливания, обе имеют одинаковые , но освещаемые ими предметы выглядят по-разному. Почему это происходит? Люминофоровая лампа имеет в красном промежутке спектра меньшую энергию, чем , в результате оттенки красного цвета кажутся насыщеннее и ярче, когда на него падает свет от лампы накаливания. Так, свойства передачи света для разных ламп имеют зависимость от спектрального излучения.

Сравнение индекса цветопередачи для разных типов ламп

Величина, характеризующая степень соответствия естественного цвета предмета видимому цвету при освещении его конкретным источником света, носит название индекс цветопередачи (CRI или R a), по-другому, коэффициент цветопередачи. Переведя на общедоступный язык, можно сказать, что эта характеристика позволяет определить, насколько натурально выглядит вещь под действием того или иного осветительного прибора.

За эталон принята цифра 100, соответствующая естественному солнечному свету. Комфортное значение для восприятия глаз входит в диапазон, минимальный порог которого – 80, максимальный – 100. Газоразрядные приборы имеют CRI 90 и выше. Индекс цветопередачи люминесцентных ламп лежит в пределах от 80 до 90, но у дешевых лампочек он ниже. На коробке обычно указывается этот коэффициент. При покупке лампы не следует пренебрегать этой цифрой.

Всем знакома и любима лампочка накаливания, до недавних пор она была самым распространенным осветительным прибором. Она имеет свои плюсы и минусы. Положительным моментом можно считать то, что цветопередача лампы накаливания близка к 100. Примерно такое же значение имеют «галогенки».

Хорошо зарекомендовали себя светодиодные лампочки. Они обладают целым рядом преимуществ: это и хорошая светоотдача, и низкая мощность потребления, что позволяет им по праву называться энергосберегающими. У разных производителей индекс цветопередачи светодиодных ламп различен. Некоторые образцы высокого качества имеют значение CRI 80. В дешевом варианте для изготовления светильника на основе светодиода использованы материалы низкого качества.

Чем натуральней кажется цвет освещаемого предмета, тем лучше характеристика цветопередачи этого осветительного прибора.

Если взять любой источник света с индексом цветопередачи R a = 100, то нетрудно заметить, что его излучение оптимально отображает все цвета. Такое освещение соответствует естественному солнечному свету.

В таблице даны сравнительные характеристики индекса цветопередачи для разных типов ламп.

Практическое применение

Обычно источники света с высоким индексом цветопередачи освещают многие предметы так, что они кажутся красивее и лучше, чем при освещении лампами с маленьким CRI. Это свойство можно использовать в некоторых сферах деятельности, например, для получения качественных снимков.

Можно дать некоторые рекомендации для использования осветительных приборов в различных торговых точках. В мебельных магазинах рекомендуется применение теплого свечения. Лампы с приблизительной цветовой температурой, равной 250 K и индексом цветопередачи около 85 единиц, будут выгодно подсвечивать диван или кресло.

Различные отделочные материалы, такие как обои или краски, нуждаются в четком рассмотрении. Здесь можно использовать источники света с индексом от 90 до 100. Температура цвета при этом должна быть в районе 5 000 К. Такие же характеристики нужны для или тканей.

Для удачного освещения кожаных изделий, например, обуви, нужен теплый свет (2 500 К) с цветопередачей 80 или 90.

Для удобства потребителей величина индекса цветопередачи подразделяется на шесть уровней.

Самым высоким считается уровень А1. Осветительные приборы этого уровня применяются в тех местах, где требуется высокая точность передачи цвета, например, в музеях, торговых точках по продаже тканей, штор, одежды и так далее.

Уровень цветопередачи 1В включает в себя люминесцентные лампы, предназначенные для установки в зданиях, где необходимо создание рабочей обстановки и концентрации внимания. К таким объектам относятся учебные заведения, администрации, промышленные предприятия.

Лампы уровня 2А имеют хорошие характеристики цветопередачи.

Лампы уровня 3 применяются в тех случаях, когда точность восприятия цвета не играет большой роли.

Различия между цветовой температурой и индексом цветопередачи

Часто использование терминов «Цветовая температура» и «Индекс цветопередачи» (CRI) сбивает пользователей с толку. Что же эти понятия на самом деле означают?

Цветовая температура источника света определяется его теплотой или холодностью и выражается в градусах Кельвина (К). Термин происходит из теории физики. При нагреве объекта, именуемого «абсолютно черным телом-излучателем», его цвет меняется от черного до красного, затем до желтого, белого и, наконец, до голубого. В нижнем участке этой шкалы объект считается «более теплым» по цвету, в то время как в верхнем участке его цвет считается «более холодным». В более теплом диапазоне шкалы свеча будет иметь цветовую температуру приблизительно в 1800 К, в то время как небо в северном полушарии достигнет отметки в 28 000 К. На практике мы обычно рассматриваем цвета источников искусственного освещения в диапазоне приблизительно от 2000 до 10000 К.

Любопытно, что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета по-разному. К примеру, люминесцентные лампы SP и SPX компании General Electric имеют приблизительно ту же цветовую температуру, что и лампы накаливания, но у первых гораздо меньше энергия в красной области спектра. За счет этого красные цвета выглядят ярче при освещении лампами накаливания, чем при освещении люминесцентными источниками света. В свою очередь, индекс цветопередачи определяется как мера степени отклонения цвета объекта, освещенного источником света, от его цвета при освещении эталонным источником света сопоставимой цветовой температуры. Термин появился приблизительно в 1960-1970-х годах, когда была разработана система, математически сравнивающая, насколько источник света изменяет расположение в спектральной шкале восьми определенных пастельных цветов по сравнению с теми же цветами, освещенными эталонным источником цвета той же цветовой температуры, согласно определению Международной комиссии по освещению (СIE). Средние различия затем вычитаются из 100, и получается индекс цветопередачи. Шесть дополнительных цветов иногда используются для специальных нужд, но они не применяются для расчета индекса цветопередачи. По определению, если не существует разницы в том, как выглядят цвета предметов, источнику света присваивается индекс цветопередачи 100. Таким образом, при малых различиях CRI будет ближе к 100, в то время как более серьезные различия приведут к получению меньшей величины индекса цветопередачи. Когда происходит сравнение цветовых температур в диапазоне от 2000 К до 5000 К, эталонным источником света является «излучатель черного тела», а с цветовыми температурами выше этого диапазона – дневной свет. Примечательно, что индекс цветопередачи и у ламп накаливания, и у неба северного полушария считается равным 100, притом, что ни один из них не является действительно безупречным. Лампы накаливания очень слабы в освещении синих тонов (попробуйте, к примеру, отличить носок темно-синего цвета от носка черного цвета в комнате, освещенной лампами накаливания). В свою очередь, северное небо при 7500 К слабо при освещении красных тонов. Тем не менее, индекс цветопередачи, вопреки своим ограничениям и слабостям, все еще применим и пригоден для определения «качества» цвета. Изначально CRI был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым индексом цветопередачи, но с сильно различающейся передачей цвета. Технически индекс цветопередачи можно сравнивать только у источников света, которые имеют одинаковую цветовую температуру. Тем не менее, как правило, источники света с высокими индексами цветопередачи (80-100) обычно способствуют тому, что люди и вещи выглядят лучше, чем при источниках света с менее высокими CRI.

Индекс цветопередачи и светодиоды

В настоящее время проводится исследование, согласно результатам которого обнаруживается, что белый свет, получаемый при смешении красных, зеленых и синих светодиодов, предпочтительнее, чем свет, излучаемый галогенными светильниками и лампами накаливания, даже если у последних более высокие показатели индексов цветопередачи. На самом деле в техническом отчете «Цветопередача белых светодиодных источников света» Международной комиссии по освещению указывается: «Технический комитет заключил, что индекс цветопередачи, разработанный комиссией, обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета».

Такая рекомендация проистекает из изучения множества академических анализов, в которых рассматривались и покрытые фосфором белые светодиоды, и красно-зелено-синие (RGB) светодиодные кластеры. Обозреватели оценили внешний вид освещенных сцен при использовании ламп с различными индексами цветопередачи и обнаружили, что в целом не существует точной взаимозависимости между классификациями и подсчитанными показателями CRI. Во многих случаях RGB-светодиоды имели индексы цветопередачи в районе 20, но при этом хорошо показывали себя при передаче цветов. Одно из возможных объяснений этому заключается в том, что они обычно склонны повышать воспринимаемую насыщенность большинства цветов без смещения цветопередачи оттенков.

Департамент энергетики США рекомендует следующее: «Проводятся долгосрочные исследования и разработки в области создания обновленной метрической системы для оценки качества цвета, которая была бы применима ко всем источникам света. Пока же индекс цветопередачи можно считать одним из информационных параметров при оценке светодиодных изделий и систем на их основе. Он не должен использоваться для выбора конкретного светотехнического изделия без предварительных персональных оценок и тестирования изделия на предполагаемом месте эксплуатации.

1. Определите визуальные задачи, которые будут выполняться при освещении конкретным источником света. Если верность цветовоспроизведения критически важна (к примеру, в пространстве, где цвета или ткани сравниваются и при дневном, и при электрическом освещении), показатели индекса цветопередачи существующей метрической системы могут быть пригодны и полезны для использования в оценке светодиодной продукции.

2. Индекс цветопередачи можно сравнивать только у источников света равной цветовой температуры. Это относится ко всем источникам света, не только к светодиодам. Вдобавок, различия в величинах CRI меньшие, чем пять единиц, не значительны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи в 80 и 84 практически одинаковы.

3. Если внешний вид цвета более важен, чем верность цветовоспроизведения, не исключайте белые светодиоды только по причине их относительно низких показателей CRI. Некоторые светодиодные решения с CRI столь низкими, как 25, все же излучают визуально приятный белый свет.

4. В случаях, когда верность цветовоспроизведения или внешний вид цветов являются важными факторами, оценивайте светодиодные системы лично, и если возможно, на месте предполагаемой эксплуатации.

Заключение

Тогда зачем же использовать CRI, если у этой величины так много недостатков? В настоящее время это единственная признанная на международном уровне система оценки цветопередачи, которая дает потребителям некоторые ориентиры. Тем не менее, стоит заметить, что в этой области ведет работу Государственный институт стандартов и технологии (NIST) США, разрабатывающий Шкалу качества цвета для решения некоторых проблем существующей системы оценки цветопередачи CRI, но пока еще эта шкала повсеместно не принята.

Дик Эрдманн, инженер-технолог компании GE

В данном экспресс-обзоре, я проверил 10 разных светодиодных лампочек, используя спектрофотометр. Впечатления и детальная информация - под катом.

В качестве проверочного инструмента использовал спектрофотометр USB-650 Red Tide: ($1840+доставка).
Будет минимум фото, в основном графики, и особенности.
Смотреть будем два основных параметра (Я приведу очень упрощённое, «кухонное» описание):
Коррелированная Цветовая Температура (CCT). Грубо говоря, чем это значение больше, тем синюшней цвет, чем ниже - тем больше в сторону оранжевого клонится. Оптимальным считается значение от 4500К до 6500К. Конкретное значение - это предмет споров и обсуждении, наука к конкретному решению пока не пришла.
Индекс цветопередачи, коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или Ra) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света. Чем выше, тем лучше, но и визуальная заметность падает. Скажем разница между 60 и 70 значительно больше заметна, чем между 70 и 80.
Если вас заинтересовало более детальное описание данных параметров, то в вики есть статьи на тему:


А я, перейду к обзору.
Начну с лампочки, которая вынесена в заголовок. Там их много вариантов, Я брал модель non-dimmable 85-265V, 8W. Такую модель взял из за того, что хотел с нормальным драйвером, чтоб не мерцало. К сожалению, мерцает, и весьма заметно.




Индекс передачи цвета -86, весьма и весьма не плох, но цветовая температура в 2577К - это приблизительно как лампочка накаливания на 220вольт, если её включить на вольт эдак 160. Визуально, больше походит на натриевые лампы наружного освещения. Походу, заметно мерцает с удвоенной частотой сети, Поэтому, рекомендовать не буду.
№2 - Кукурузина на 263 штуки 5мм диодов с DD4:
(Линк мёртвый, зря не ходите)




Что тут сказать? - п-ц, а не лампочка. Синит ужасно, что видно по цветовой температуре - аж 22663К, ну и индекс передачи цвета - 71.7, тоже не фонтан. Про то, что адски мерцает, наверное, можно и не писать, и так понятно что лампочка - хлам.
№3 - Маленькая кукурузина с Gearbest:





Тоже синюшная - 8209К, и индекс цветопередачи тоже не ахти - 70.4. Из плюсов отмечу наличие нормального драйвера и отсутствие мерцания, так что в прихожую, на лестничную площадку и так далее - вполне можно.
№4 - Маленькая лампочка с DD4:





Тоже немножко синит, но вполне терпимо. Есть заметное мерцание, так как использован конденсаторный балласт. Для нежилых помещении - вполне можно. CRI=68.4, CCT=7648K
№5 - Magic Blue лампочка с Gearbest:





Цветовая температура тут 3207К, индекс цветопередачи достаточно высокий - 82.7, и мерцании с частотой сети, или удвоенной частоты сети, тоже нет, но есть два заметных недостатка: 1 - Малая мощность, приблизительно соответствует 25вт лампе накаливания, и яркость регулируется ШИМом, так что на малой яркости мерцание будет заметным.
№6 - Мини-кукурузина с Cndirect:
(Сайт глючит ужасно)



Цветовая температура - 3163К (терпимо), но вот индекс цветопередачи - 59.2, так что цвет больше похож на автомобильные противотуманки, чем на лампу накаливания. В придачу, схема с балластным конденсатором, а фильтрующий не поставили совсем, так что, мерцает жутко. Никак не рекомендую к покупке.
№7 - Лампочка с имитацией нитей накаливания с Buyincoins:





По качеству измеренных параметров - Индекс цветопередачи - 85.8, цветовая температура - 6575К, это лампочка чемпион данного обзора, и свет у неё очень приятный, но как всегда, пожалели конденсатор в фильтре, поэтому имеем ужасное мерцание с удвоенной частотой сети. Так что рекомендовать можно только в том случае, если доработайте питание.
№8 - Купленная в офлайне за $3 лед лампочка на 5вт, холодного белого цвета:



CRI=75, CCT=8630K, что на человеческом языке означает чуть заметную синеву, и так себе передачу цветов. Из плюсов - отсутствие мерцания, ибо есть импульсный драйвер.
Две следующие позиции, это уже лампочки другого принципа работы, привёл результаты для сравнения.
№9: General Electric Энергосберегающая 6500К:




На лицо очень интересный спектр, который в корне отличается от спектра у светодиодов - имеем несколько ярко выраженных пиков. Итого, 8234К и 76.2 - показатели на уровне средней лед лампочки, ничего особенного. Мне особенно не понравился пик на 365нм - это уже ультрафиолет, весьма нежелательный для глаз, да и интенсивность его высока. Из плюсов - отсутствие мерцания, и нормальное качество изготовления.
№10 - 77вт галогеновая лампочка OSRAM:





Монотонная, красивая линия, монотонно нарастает в сторону ИК. CCT=2809K, CRI=97.7 Мерцание не заметно. Вообщем, класс, если бы не ужасный нагрев.
Итого. В данном обзоре расмотрел 8 светодиодных лампочек, купленных в популярных интернет магазинах. Как можно понять из текста и графиков, вот так прямо взять и заменить ими обычную лампу накаливания, не получится - то мерцание сильное, то цветовая температура низкая, то передача цвета плохая. Может сложится впечатление, что светодиоды - это плохо. Как бы не так, я бы сказал по другому - Недорогие светодиодные лампочки - это плохо. И для сравнения приведу спектр с дорогой светодиодной лампочки, которая стоит не $2-5, а $30:



+ Нужен родной драйвер (китайские не подходят), который стоит около 20 долларов, и радиатор (ну скажем долларов 10). И что мы получаем, потратив «всего лишь» 60 долларов на одну лампочку?


3517К и CRI=89.5 - Очень и очень прилично. Естественно, нет никаких мерцании. Визуально свет как хороший, солнечный день, эдак в 3-4 часа дня, в средней полосе. Скажете дорого? Согласен, дорого, но лично мне, свое здоровье, и здоровье моих детей - дороже.