Индекс цветопередачи (CRI) – это характеристика уровня соответствия источника света и истинного цвета предмета при естественном освещении. Этот параметр позволяет пользователям ориентироваться при определении качества и характеристик точной передачи оттенков и цветов предметов при использовании искусственного источника.

Одной из особенностей человеческого глаза является изменение оттенков и цветовой картинки при изменении тона светового излучения, направленного на предмет. При одном оттенке освещения предмет выглядит естественно, в то время как световой поток другого оттенка придаёт предмету некорректные цвета и неестественный вид. Цветовая температура – один из основных факторов, влияющих на распространение тех или иных источников светового излучения.

Особенности

Параметры лампы должны быть максимально приближены к натуральному освещению, этим можно достичь наиболее натуралистичного вида окружающей обстановки и приемлемого для человеческого глаза светового потока. Для того чтобы более точно определить диапазон света, используется относительная величина, получившая название индекс цветопередачи.

Свет – это довольно сложное и ёмкое понятие. Его основной характеристикой в плане разделения цветов является спектральный состав. Грубо говоря, для того чтобы жёлтый предмет выглядел жёлтым, необходимо чтобы он отражал только волны этой частоты, поглощая остальные. При работе со стандартами Ra значение имеет качество освещения предмета. Причина – в одном из свойств человеческого глаза: чем выше качество освещения, тем более тонкие оттенки различает глаз.

Впервые термин CRI появился в обращении в 60-х годах ХХ века, он разрабатывался для сравнения ламп непрерывного спектра. Позднее появились источники света и с другими характеристиками. На сегодняшний день CRI имеет числовое значение от 0 до 100, характеризующее степень соотношения искусственного освещения к истинному, полученному при естественном свете. В системе СИ это значение обозначается как CRI. В переводе с английского языка эта аббревиатура расшифровывается как color rendering index, этот же параметр именуется Ra.

Важно! CRI – это индекс цветопередачи, в то время как Ra – это его значение.

Оценка качества и определение индекса

Эталонным значением Ra принимается солнечный свет, его значение принято за 100. Нужно отметить, что в процессе развития он неоднократно изменялся и совершенствовался. Так, до 1974 года методика определения цветопередачи состояла из проверки 8 эталонных истинных цветов, по сравнению с полученными при работе с испытываемым источником. После 74 года к основным добавили ещё 6 дополнительных оттенков. На настоящее время методика определения Ra состоит в расчёте цветовых сдвигов 14 эталонных цветовых шаблонов с истинным солнечным светом (100 единиц) или абсолютно черным раскалённым телом, которое, как известно, поглощает все частоты, это значение принято за 0.

Измерение производится следующим образом:

1. Источник света, цветопередача которого подлежит определению, направляется на цветовые шаблоны. Оборудованием, предназначенным специально для этой цели, определяется цветовой спектр эталонной пластины под исследуемой лампой;
2. На эталон направляются истинные источники света, характеристики освещения фиксируются с помощью специального оборудования;
3. С помощью ЭВМ и разработанного программного обеспечения рассчитывается разница между световыми потоками и уровнем лампы по сравнению с эталонным истинным светом;
4. Высчитывается среднее арифметического значение CRI, которое и будет считаться параметром этого источника освещения.

Недостатком этого способа является ограничение определения цветопередачи. Метод работает только с непрерывно-спектральными источниками освещения, коэффициент которых более 90Ra. При меньших значениях данный индекс цветопередачи неточен в определении, так как может возникнуть ситуация, когда несколько ламп при одинаковом значении Ra будут иметь разный оттенок света и по-разному освещать предметы, обладая разной цветовой температурой.

Несмотря на новые разработки, от этого недостатка избавиться так и не получилось, по этой причине именно температура на настоящее время является основной характеристикой при определении цветопередачи источников света. Нужно отметить, что основным направлением развития источников освещения в настоящее время являются светодиоды белого цвета, но и в этом случае определение индекса по этой методике не является точным ввиду малого наличия частоты красного цвета в их излучении. При этом цветопередача белых светодиодов значительно выше, чем указывается контрольными параметрами, определёнными по методике, указанной выше.

Интересно. Основные тона CRI имеют следующие обозначения: R1 – увядшая роза, R2 – зеленовато-желтый с уклоном в сторону коричневого, горчичный цвет, R3 – один из оттенков зеленого, салатовый, R4 – светлый изумрудно-зелёный, R5 – бирюза, R6 – яркий небесный голубой оттенок, R7 – фиолетовый цвет, получивший название фиолетовой астры, R8 – сиреневый.

Проблемы с CRI, поиски новых стандартов

Несмотря на ранее проявившиеся недостатки методики CRI, официальное решение по ним появилось только в 2007 году, именно в этот год международная комиссия освещенности определила недостаточность этого индекса для определения параметров светодиодов белого цвета. Новая методика измерений была разработана уже к 2010 году. CQS, или color quality scale, основана на 15 основных эталонах насыщенного цвета. Но, несмотря на внешнюю схожесть наименования индекса и наличие эталонных образцов, эта методика измерения абсолютно другого типа. В системе CQS нет такого сильного влияния моно-оттенков. Так, например, не столь ярко выражено влияние красного цвета. Это позволяет этой системе расчётов более плотно входить в цветовую гамму приемлемого для человека света.

Но и, несмотря на это, индекс цветопередачи CQS несовершёнен, в нем, как и в более ранней системе CRI, полностью отсутствует фактор корректировки оттенка света в зависимости от его тона и насыщенности. Человеческий глаз – достаточно сложный прибор, и полностью передать его возможности по оценке светового излучения эталону пока не удаётся. В 2015 году был введён новый стандарт, ТМ-30-15, в отличие от ранних, на этот раз были использованы 99 цветовых шаблонов, включающих не только эталонные образцы, но и различного рода предметы. При расчёте используются такие параметры, как насыщенность и тоновое наполнение светового потока. Но по настоящее время этот индекс не получил широкого распространения ввиду сложности измерения и несоответствия его ряду параметров других источников освещения, кроме светодиодных ламп.

Современность и подбор по световым характеристикам

Как уже упоминалось выше, вновь появившиеся стандарты CQS и ТМ-30-15, несмотря на свою точность, широкого распространения не получили. В основном, для определения значения правильности передачи оттенков цвета до настоящего времени используется устаревший индекс CRI. По этой причине при подборе источников освещения, в первую очередь, необходимо обратить внимание на лампы CRI выше 90 Ra, так как именно они наиболее приближены к истинному свету. Меньшие значения можно использовать лишь в промышленных и бытовых целях. Значение менее 70 Ra стоит использовать лишь при монтаже уличного освещения, а также в аварийных и низко востребованных сетях.

Для жилых и офисных помещений идеально использовать лампы, прошедшие сертификацию ТМ-30-15, – это стандарт, наиболее полно передающий истинную цветопередачу.

Видео

Почему при свете одной лампы лица принимают болезненный вид, а когда мы ее заменяем на другую, меняются просто волшебным образом? Все дело в индексе цветопередачи светильника.

Индекс цветопередачи – мера соответствия зрительных восприятий цветного объекта, освещенного исследуемым и стандартным источниками света при определенных условиях наблюдения.

Представьте, что две лампы имеют одинаковую мощность и цветовую температуру - 3000К. Каждая из ламп светит мягким белым светом. По логике, нам кажется, что предметы в их свете должны выглядеть одинаково. Но это далеко не так. В чем же подвох? Все дело в параметре, который называется цветопередача. Или как его называют в каталогах светильников «общий индекс CRI». Единица размерности - Ra. Чем выше индекс цветопередачи лампы, тем лучше человек различает в ее свете цвета и оттенки окружающих его предметов. Этот параметр отвечает за качество света и лежит в пределах от 0 до 100 Ra. Международная комиссия по освещению (МКО) разработала тест: 8 стандартных цветных образцов освещают испытуемым источником света, а затем сравнивают полученные результаты с теми, которые получили при освещенности эталонным источником света (100 Ra). Данная методика получила название CIE.

Требования к CRI оговариваются в СНиП 23-05-95. Так, индекс цветопередачи должен составлять:

• Ra 90…100 - магазины тканей, лаборатории, художественные студии.
• Ra 70…90 - большинство офисов и жилых помещений.
• Ra 50 - складские и производственные помещения.

Каждый тип ламп способен выдавать лишь определенный CRI. Для сравнения:

• Индекс цветопередачи: лампа накаливания 60…90 Ra
• Индекс цветопередачи: галогенная лампа 80…100 Ra
• Индекс цветопередачи: люминесцентные лампы 70…80 Ra
• Индекс цветопередачи: светодиодные лампы 0…100 Ra.

CRI светодиодных ламп

До недавнего времени не было светодиодов, которые давали бы белый свет. Этот факт существенно ограничивал их область применения. Но сейчас все изменилось. Теперь получать белый цвет от светодиодов можно двумя способами.

1. В одном корпусе объединяют три светодиода: красный, зеленый, синий. Смешиваясь, эти три цвета дают белый. Такие светильники получили название RGB. Увы, но световой поток RGB оказался неравномерным -пастельные оттенки передаются неестественно. Этот фактор стал причиной низкого индекса цветопередачи - около 20-30 Ra.
2. Синий (ультрафиолетовый) свет проходит через желтый люминофор. Комбинация фотонов синего и желтого цвета дает белый цвет. Чем качественней люминофор, тем дороже лампа и тем выше CRI, который достигает 95 Ra. Это утверждение можно отнести и к цветопередаче

Для LED-светильников принято упрощенное обозначение:

• 1А – отличная цветопередача (CRI выше 90 Ra).
• 1В - очень хорошая (CRI выше 80-89 Ra).
• 2А - хорошая (CRI выше 70-79 Ra).
• 2В - средняя (CRI выше 60-69 Ra).
• 3 - достаточная (CRI выше 40-59 Ra).
• 4 - плохая (CRI ниже 39 Ra).

Эту маркировку вы сможете найти на упаковке светодиодного светильника.

Перспективы развития белых светодиодов

Индекс цветопередачи долгое время использовался для сравнения различных типов ламп, но лет 8 назад МКО пришло к выводу, что качество освещения нельзя оценивать только исходя из RCI. Исследования показали, что свет некоторых RGB и люминофорных светодиодов при 20 Ra казался испытуемым более привлекательным, чем источники света с RCI=50…60 Ra.

Ученые разработали новую шкалу - CQS. В этой шкале 8 цветовых образцов меняется на 15, учитываются предпочтения наблюдателя, его цветоощущение.

По какому пути пойдут производители, чтобы усовершенствовать современные LED-технологии и улучшить качество освещения? Не вызывает сомнений, что это будет поиск новых составов люминофоров. Известно, что дешевый широкополосный люминофор (галофосфат кальция и магния) дает свет с параметром CRI не выше 70 Ra. Применение же светодиодов с дорогим трех – и пятиполосным люминофором сразу увеличивает его до 85…95 Ra. Главный недостаток люминофорных светодиодов - низкая, по сравнению с RGB, светоотдача.

Нанотехнологии тоже внесли свою лепту в создание высокоэффективных белых светодиодов. Использование квантовых коллоидных точек в качестве люминофорного покрытия позволило увеличить CRI до 90 Ra.

Все исследования в этой области направлены на то, чтобы одновременно с увеличением светоотдачи и качества света, снизить стоимость светодиодного светильника. Только их относительно высокая цена мешает полностью занять рынок, ведь преимущества люминесцентных ламп с каждым годом становятся все сомнительней.

Фактически показывает, насколько точно будет передан цвет освещаемого предмета при освещении исследуемой лампой и эталоном (Эталон - солнечным светом или лампой накаливания – цвета не искажаются).
Цветовая температура - фактически цвет света, которым светится лампа . (пример: цвет испускаемого света натриевой лампы и цвет люминесцентной лампы различны. У натриевой ламы он желтый, у люминесцентной чаще всего белый)
Цветовой температурой лампы является температура, до которой необходимо нагреть некое аморфное черное тело, чтобы цвет испускаемого им света был примерно того же спектрального состава и цветовой окраски, что и свет исследуемой лампы. Единица измерения – К (градус Кельвина) цвет свечения, для примера:
Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света - 6000 К
Цветность света - Разные люди воспринимают один и тот же цвет по-разному. Образно говоря, понятие того или иного цвета - это всего лишь результат неписанного соглашения между людьми называть определённое ощущение зрительного нерва конкретным цветом, к примеру, «красным». Также известно, что с возрастом хрусталик желтеет, что приводит к нарушениям в идентификации цветов. То есть можно сказать, что адекватное цветовое восприятие - это результат скорее психологического процесса, чем физического.

Как видите, науке пришлось немало повозиться, что бы систематизировать и строго научно определить характеристики различных цветов спектра! Если цвет поверхности не нагретого неизлучающего предмета, то есть одну из его отражательных (а значит и фильтрующих) характеристик, можно описать длиной волны или обратной ей величиной - частотой, то с нагретыми и излучающими телами мы поступим по-другому.
Представим себе абсолютно чёрное тело, то есть тело, которое не отражает никакие световые лучи. Для примитивного эксперимента пусть это будет спираль из вольфрама в электрической лампочке. Соединим эту несчастную лампочку с электрической цепью через реостат (изменяемое сопротивление), выгоним всех из ванной комнаты, выключим освещение, подадим ток и будем наблюдать за цветом спирали, постепенно понижая сопротивление реостата. В один прекрасный момент наше абсолютно чёрное тело начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если замерить в этот момент его температуру, то окажется, что она будет примерно равна 900 градусам по Цельсию. Поскольку все излучения происходят от скорости движения атомов, которая равна нулю при нуле градусов Кельвина (-273 °С) (на чём и основан принцип сверхпроводимости), то в дальнейшем забудем про шкалу Цельсия, и будем пользоваться шкалой Кельвина.
Таким образом, начало видимого излучения абсолютно чёрного тела наблюдается уже при 1200К, и соответствует красной границе спектра. То есть, попросту говоря, красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжая нагревать нашу спираль, замеряя при этом температуру, мы увидим, что при 2000К её цвет станет оранжевым, а затем, при 3000К - жёлтым. При 3500К наша спираль перегорит, так как будет достигнута температура плавления вольфрама. Однако если бы этого не произошло, то мы увидели бы, что при достижении температуры 5500К цвет излучения был бы белым, становясь при 6000К голубоватым, и при дальнейшем нагревании вплоть до 18000К всё более голубым, что соответствует фиолетовой границе спектра. Эти цифры и назвали «цветовой температурой» излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура. Психологически трудно привыкнуть к тому, что цветовая температура пламени свечи (1200К) в десять раз ниже (холоднее) цветовой температуры морозного зимнего неба (12000К). Тем не менее это так, цветовая температура отличается от обычной температуры. Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой.

Все, кто разбирался с качеством света светодиодных ламп и все, кто читал мои статьи о светодиодных лампах, знают о таком параметре, как индекс цветопередачи (CRI, он же Ra). Считается, что у качественного света для жилых помещений CRI должен быть не меньше 80.

Недавно я столкнулся с лампой , CRI у которой был вполне приличным - 83.4, но она давала очень неприятный зеленоватый свет.

Я попытался разобраться, что с ней не так.

Индекс цветопередачи или colour rendering index - CRI (ru.wikipedia.org/wiki/Индекс_цветопередачи) - параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета тела видимому (кажущемуся) цвету этого тела при освещении его данным источником света был предложен в 1965 году.

CRI - это средний уровень передачи восьми цветов R1-R8.

В 2010 году, для более точной оценки качества передачи цвета, была разработана методика Color Quality Scale (CQS), оценивающая качество света по пятнадцати цветам.

В 2015 года был разработан стандарт ТМ-30-15, который оценивает качество света по 99 цветам.

Замечу, что из всех 1244 ламп, параметры которых я измерял, только у одной оказался такой низкий уровень индекса CQS. Даже у самых плохих безымянных китайских лампочек с CRI 60, CQS составляет не менее 50.

Я начал изучать значения CQS у ламп и выяснил, что встречается довольно много ламп, у которых CRI больше 80, а значение CQS составляет чуть выше 70, но свет таких ламп визуально вполне комфортный. А вот у некоторых ламп с CRI больше 80, CQS оказался около 60 и свет таких ламп визуально зеленоватый или желтоватый.

Возникает вопрос, что с этим всем делать. Наверное придётся добавлять на lamptest значение CQS и учитывать его при расчёте итоговой оценки ламп, чтобы не могло получится, что лампа с высоким CRI, но некомфортным светом получала высокую оценку.

P.S: Для развития проекта lamptest.ru ищу

1. PHP-программиста, готового помочь с доработкой сайта.

2. Помощников, готовых заниматься покупкой и возвратом ламп в магазинах.

3. Лаборатории с фотометрическим шаром, готовые бесплатно измерить световой поток десятка моих образцов (для подтверждения точности моих измерений).

4. Человека, делавшего формулу расчёта оценки качества ламп в Excel (всё перелопатил, не могу найти контакты).