HELIOS-LED.by

Цветопередача.
Высокое значение CRI не гарантирует визуальный комфорт
.

 

Цветопередача. Высокое значение CRI не гарантирует визуальный комфорт.

Влияние спектрального состава источника света на зрительное восприятие цветных объектов в сравнении с восприятием тех же объектов, освещенных эталонным источником света, называется цветопередачей. 
Цветопередача определяется не только и не столько цветовой температурой освещения. На протяжении всего дня цветовая температура естественного освещения меняется в пределах от 2000 К до 7000 К. Тем не менее, глаза человека правильно распознают большинство цветовых оттенков, благодаря способности зрения адаптироваться к изменению цветовой температуры. Близкий к этому механизм адаптации зрения наблюдается и для источников, принцип действия которых основан на излучении света нагретым телом, т.е. ламп накаливания и галогенных ламп.
Для светодиодов спектр излучения отличается от спектра нагретого абсолютно черного тела. Поэтому для них применима только коррелированная цветовая температура, показывающая значение температуры абсолютно черного тела, при котором спектр его излучения максимально близок к спектру данного источника света. Часто обнаруживается, что два источника света с одинаковой цветовой температурой имеют, тем не менее, разную цветопередачу. По мере широкого внедрения разрядных источников света возникла необходимость в параметре, описывающем цветопередачу отдельно от цветовой температуры.

Важность качества цветопередачи в освещении.

Качество цветопередачи — это важный аспект в освещении, так как источник света должен максимально точно передавать цвета предметов. Эталонным считается естественное освещение или свет, производимый лампой накаливания. Предметы, освещенные источником света с плохой цветопередачей, выглядят тусклыми, с ненасыщенными или перенасыщенными неестественными цветами. У многих искусственных источников света низкая цветопередача, что приводит к тому, что освещенные предметы имеют приглушенный невнятный цвет. Продукты питания выглядят несъедобно, невозможно определит цвет и текстуру одежды, а картины и предметы искусства воспринимаются не так, как того хотел мастер.
 

Распространенный стандарт для измерения цветопередачи: CRI.

CRI (Color Rendering Index или Индекс цветопередачи) более 50 лет является самым известным стандартом для измерения различных значений цветопередачи. Широкое распространение в световой индустрии стандарт получил благодаря своей простоте, так как он измеряет только один аспект цветопередачи – Точность цветопередачи (Ra).
Солнечный свет имеет CRI 100, это максимальное значение по шкале 0 -100. Индекс CRI вычисляется на базе 8 основных образцов цвета, представляющих собой 8 цветов в излучаемом спектре света R1-R8, это пастельные тона. Всего же для измерений используется образцы 14 цветов внутри излучаемого спектра света. И дополнительные насыщенные цвета R9, R13 и R14 также важны для передачи цвета или текстур предметов, произведений искусства, одежды и продуктов питания. В своих продуктах мы используем высокие значения R9, R13 и R14.

 
В реальности нередко наблюдается расхождение между значением индекса цветопередачи и уровнем визуального комфорта. Например, довольно часто встречаются ситуации, когда две разные лампы имеют одинаковую коррелированную цветовую температуру и одинаковый CRI, но при этом их спектр субъективно оценивается пользователями по-разному. В некоторых случаях свечение источника света с более низким CRI оценивается как более комфортное по сравнению с другим источником, CRI которого выше, хотя теоретически все должно быть наоборот. 
 
Причина таких странных, на первый взгляд, явлений заключается в том, что CRI показывает только точность различения цветов. Особенности спектра освещения могут сделать цвета объекта более «приглушенными» или, наоборот, более яркими. Но CRI при этом будет одним и тем же. Вот уже CRI в некоторых изделиях достиг значения 99, а комфорта нет. Некоторые производители просто ставят своей целью добиться максимального CRI, особым образом подбирая спектр излучения, что для светодиодов сделать несложно. Но предельно высокое значение CRI, как оказалось, еще не гарантирует визуального комфорта.
Проблему можно решить, добавив, помимо численного показателя точности передачи оттенков, еще и показатель, указывающий насыщенность цветов. 
 

Новое поколение стандарта измерения цветопередачи – ТМ-30-15.

ТМ-30-15 – это новая система измерения цветопередачи, которая исправляет недостатки и ограничения стандарта CRI, предоставляя значительно более детальную информацию касательно цветопередачи. Это важно, как для производителя, так и для дизайнера, и для конечного пользователя. Невероятно широкий диапазон цветов, используемых для измерения, наиболее точно отражает реальную картину освещения. В связи с тем, что CRI как стандарт скоро перестанет применяться в световой индустрии, важно ознакомиться поближе с новым стандартом TM-30-15.
Так же, как и в измерении CRI объекты разных цветов освещают эталонным источником света, а потом измеряемым источником, определяют цветовой сдвиг, а затем обрабатывают данные.
В сравнении с CRI, TM-30-15 измеряет:
- Точность передачи цвета (Fidelity, Rf). Метод измерения схож с CIE CRI (Ra), но в основе измерения используется среднее значение 99 образцов цвета вместо 8, а также реальные предметы. Шкала значений 0 -100, где более высокое значение означает более точную передачу цвета.
Насыщенность цвета (Gamut, Rg). Метод измеряет среднее значение тона на основе 99 образцов и сдвиг насыщенности цвета (цветности) источника света. Шкала значений 60 -140, где 100 это стандартная насыщенность, менее 100 означает пониженную насыщенность цвета, а более 100 означает повышенную насыщенность цвета.
- Цветная векторная графика. Визуально на графике можно быстро определить относительную насыщенность свечения. 


 На графике Черная линия - это эталон, Красная линия - это тестируемый источник света.

Результат теста.
Источник света А. 
Цветопередача 64 (относительно низкая), насыщенность 120 (высокая). В результате требуемое зеленое свечение не точно передает цвет, зеленый цвет перенасыщен.
Источник света В. 
Цветопередача 66 (относительно низкая), насыщенность 79 (низкая). В результате требуемое зеленое свечение не точно передает цвет, зеленому цвету сильно не хватает насыщенности.
Источник света С. 
Цветопередача 93 (высокая), насыщенность 101 (близкая к эталону). В результате требуемое зеленое свечение точно передает цвет, зеленый цвет натуральный.

 

Сравнение методов измерения цветопередачи CRI и TM-30:

CIE 13.3-1995 (CRI/Ra) IES TM-30-15
Последнее обновление в 1976г. Разработан в 2015 г.
В основе измерения 8 основных и 4 дополнительных цвета. В основе измерения 99 образцов цвета и реальные предметы.
Метод измеряет только Точность цветопередачи (Fidelity, Ra) Метод измеряет Точность цветопередачи (Fidelity, Rf),
Насыщенность (Gamut, Rg)
и включает визуализацию измерений, т.е. Цветные векторные графики.

Однако….

Стоит принимать во внимание, что не везде требуется освещение с высокими значениями цветопередачи. Например, освещение гаража, складского помещения или стоянки не требует использование света с высоким значением цветопередачи. А если мы освещаем товары на витрине магазина, то насыщенность должна быть как можно больше. В офисе, а также на высокоточных производствах уместна средняя насыщенность, чтобы не утомлялось зрение.
 
Новый стандарт продвигается американскими производителями светотехники для того, чтобы показать преимущества новых технологий в сравнении с китайскими производителями.  Однако ведущие китайские производители уже осваивают новый стандарт, поэтому преимущество американцев было недолгим. Большой вклад в продвижение стандарта IES ТМ-30-15 вносит компания Soraa, одним из учредителей которой стал американский ученый японского происхождения Сюдзи Накамура, удостоенный Нобелевской премии за создание мощных светодиодов синего свечения. Используя технологию GaN on GaN, компания Soraa наладила выпуск светодиодов белого свечения, у которых кристалл излучает свете длиной волны 400 нм (против 450 нм у обычных светодиодов), а для создания белого света используется трехполосный люминофор. CRI не отображает выигрыш от использования данной технологии, хотя субъективно он значителен, особенно для торгового освещения.
 
Новый стандарт TM-30-15 делает более выгодным развитие новых технологий, так как их преимущества станут более понятными для потребителей.