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

Светодиод представляет собой прибор, который излучает свет, когда через него проходит электрический ток. Спектр света, который излучает светодиод, находится в достаточно узком диапазоне. Цвет освещения меняется в зависимости от материала полупроводника.
Лампа накаливания не имеет таких характеристик: у нее либо прозрачное стекло колбы, либо матовое. Люминесцентные дают 5 оттенков: естественный, дневной, белый, теплый или холодный свет. В случае светодиодных ламп, имея высокую цветовую температуру, они дают белый свет, который так же называют «холодным».

Индекс, или коэффициент передачи цвета – это параметр, который показывает, насколько естественный цвет тела соответствует видимому глазом цвету этого тела, когда его освещают данным источником света. В данный момент существует только одна система оценки этого параметра – CRI (color rendering index), которая используется во всем мире, а, значит, дает определенные ориентиры для потребителя.
Если выражаться понятнее: груша в свете одной лампы может иметь один оттенок, а под другой лампой – другой, даже если цветовая температура этих ламп одинаковая. Так происходит потому, что спектр свечения имеет неравномерную структуру, и передача цвета будет отличаться в зависимости от уровня энергии лампы в разных участках спектра.
Индекс цветопередачи дает понятие о том, насколько естественно выглядят предметы под светом лампы. Измеряется в пределах от 0 до 100, где 100 – идеальное соответствие солнечному свету.
Обозначается он либо «CRI», либо «Ra».
Сначала обозначение CRI использовали для показателя цветопередачи выше 90, потом это понятие расширили.

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.

По каким цветам вычисляют индекс?

Есть восемь основных цветов:

• Сиреневый
• Фиолетовой астры
• Голубой
• Бирюзовый
• Салатовый
• Светло-зеленый
• Горчичный
• Увядшей розы.

Естественно, минимальные отличия не берутся в расчет, так как не имеют особого значения для восприятия цвета.
Лучше всего глаз человека воспринимает индексы в диапазоне 80-100. Светодиодные лампы, имея в основном такое значение, подходят для освещения лучше других. Люминесцентные лампы с люминофором в 5 полосок имеют индекс 90, металлогалогенные – в диапазоне 70-90, обычные люминесцентные – меньше 70, натриевые – около 20.

Общепринятые значения индекса цветопередачи

Для простоты обозначений были приняты несколько уровней:

• А1 – точная цветопередача (используется в магазинах, музеях и т.п.
• 2А – хорошая цветопередача
• 1В – немного ниже (используют в школах, зданиях администраций и т.п.)
• 3 – плохая (используется в местах, где качество освещения неважно, например, на складах, в промышленных корпусах)
• 4 – не используют в помещениях.

Особенности цветопередачи светодиодами

Светодиоды могут давать белый цвет двумя способами:

• Смешением светодиодов зеленого, красного и синего цветов
• Светодиод синего цвета покрывают люминофором.

Интересным является то, что в ходе исследования восприятия человеком цвета, оказалось, что белый, который получен в результате смешения синего, зеленого и красного намного приятнее глазу, чем изначально белый цвет. Речь идет о сравнении белых светодиодов, и светодиодных кластерах. Так же удивительно то, что смешаные кластерные светодиоды получили низкий индекс цветопередачи, но на деле показывали себя весьма высоко.

Что нужно учитывать при выборе индекса у светодиодов?

• Чего именно вы хотите от вашей лампы, так ли важна в этом месте высокая цветопередача?
• Если важнее внешний вид, чем цвет, то выбирать стоит скорее по температуре цвета. Так, например белые светодиоды с индексом около 20 дают приятный теплый свет.
• Если важны оба фактора, лучше всего выбирать светодиод непосредственно на месте, которое вы будете освещать.

Учитывайте нюансы

Небольшие различия не важны, но большой разрыв весьма ощутим. Считается, что в освещении с высокими индексами все выглядит лучше: и люди и предметы.
Но есть и свои особенности.
Цветопередачу можно использовать с выгодой для себя. Например, в магазине, где продается текстиль и важна структура ткани и ее цвет лучше всего использовать лампы с высоким индексом. А вот мебельные салоны будут куда выгоднее смотреться в теплом свете с индексом около 80 и температурой 2000-3000. Для кожаных, лучше использовать индекс около 90 и температуру около 3000.
Система оценки CRI далеко не идеальна, но, за неимением другой, она позволяет хоть как-то определять качества света лампы.

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

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

Я попытался разобраться, что с ней не так.

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

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

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

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

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

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

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

P.S: Для развития проекта lamptest.ru ищу

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

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

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

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

Индекс 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

Индекс цветопередачи – что это? На этот параметр при выборе светодиодного источника освещения обращается недостаточно внимания. Однако именно от него зависит, насколько реально будет выглядеть освещаемый объект.

На что влияет цветопередача (CRI)?

Цветопередача CRI – это величина, определяющая, насколько естественно выглядят объекты в свете какой-либо лампы. Она также называется индексом цветопередачи и коэффициентом передачи, и может обозначаться как CRI, так и Ra. Поток света любой лампы имеет собственный индекс цветопередачи. Если он низкий, то цвета и оттенки предметов в помещении будут выглядеть неестественно.

Это может иметь значение не только для галерей, выставочных помещений, торговых залов и бутиков, но и для жилой квартиры. Например, дорогостоящие отделочные материалы и предметы декора потеряют свою презентабельность, если сэкономить на качественных источниках света с высоким CRI.

Индекс цветопередачи 80 Ra – что это?

Что это – индекс цветопередачи 80 Ra? На сегодняшний день в светодизайне этот параметр упоминается все чаще.

• Солнечный цвет имеет индекс цветопередачи в 100 Ra;
• Для бюджетных моделей люминесцентных ламп характерен показатель в 60-70 Ra, модели известных брендов способны воспроизводить поток света в 80-90 Ra;
• Лампы накаливания и галогенные лампы имеют индекс цветопередачи, близкий к 100 Ra;
• Качественные светодиодные источники – от 80 Ra и выше.

Цветопередача именно в 80 Ra считается оптимальной для человеческого зрения, и не создает эффекта «тусклого» или искажающего свечения. Поэтому этот порог значения должен быть определяющим при выборе лампы. Все, что ниже этого показателя, будет ухудшать естественное восприятие цветов и искажать реальные оттенки освещаемых предметов.

Почему цветопередача 80 Ra считается наиболее удачной?

Современные LED-лампы, имеющие цветопередачу 80 Ra , обладают способностью точно передавать естественные цвета и оттенки предметов. Это качество позволяет использовать их не только в жилых, но и общественных помещениях. Например, – удачное решение для создания направленной подсветки как в квартирах, так и офисах и бутиках. Поток света в 80 Ra при высокой яркости и узком угле рассеивания обеспечит естественную передачу оттенков освещаемых предметов.

В ассортименте нашей компании представлены накладные, встраиваемые, подвесные и другие виды светодиодных светильников с индексом цветопередачи 80 Ra. Этот параметр подойдет для создания качественной подсветки жилых и общественных помещений.