Индекс цветопередачи различных ламп освещения

Вступление

Индекс цветопередачи светодиодных источников (ламп и светильников) влияют на наше восприятие цвета окружающих нас объектов. Вполне возможна ситуация, когда под светом купленного светодиодного светильника белый цвет будет нам видеться не совсем белым, а другие привычные цвета предметов станут иными. Этого допускать нельзя, нужно с индексом цветопередачи Ra (CRI) разобраться подробнее.

Спойлер: Большинство современных LED источников освещения имеют индекс цветопередачи близкий к норме 80, поэтому его не указывают в описаниях. Однако это нам не мешает понять, что всё это значит.

Cветодиодные лампы мощность таблица, расчет мощности

Оснащение городской квартиры, загородного дома или приусадебной территории предполагает выбор определённого типа освещения, которое помогло бы, не только обеспечить жилые помещения комфортным светом, но и содействовать дизайну интерьеров и ландшафта, а также обеспечить безопасное передвижение по территории участка.

Производимые промышленностью светодиодные приборы, способны с успехом заменить традиционные лампы накаливания и потому их выбирает всё большее число собственников загородных помести.

Преимущества использования светодиодных приборов

Мощная светодиодная лампа позволит осветить помещения с высокими потолками, может быть использована в светильниках наружного освещения, способствовать ландшафтному дизайну.

Изготовители выпускают led лампы с цоколями Е40 или Е27, корпус которых,  обеспечен защитой IP64, что позволяет использовать подобные источники света при различных погодных условиях.

https://youtube.com/watch?v=IG_wbVYyD24

Очевидны преимущества данных осветительных приборов:

• способствуют многократной экономии электрической энергии;
• не требуют изменений проекта системы освещения и дополнительных расчётов;
• при включении практически сразу демонстрируют предельную мощность;
• не выделяют ультрафиолетового и теплового излучения;
• не меняют цветовое свечение и интенсивность, со временем;
• не производят мерцания, вредных выделений, шума.

При выборе того или иного источника света, принято руководствоваться основным параметром – мощностью лед ламп. Благодаря данной характеристике, не трудно высчитывать количество энергии, преобразуемой прибором  в свет, тем более что мощные светодиодные лампы обладают высоким уровнем эффективности.

Так, одинаковое свечение у LED лампочки, требующее 6 Вт, для иных осветительных приборов потребует 60-ти, потому, для создания одинакового уровня освещённости разным источникам необходимо различное количество энергии.

Светодиодные лампы большой мощности обладают:

• достаточно крупными габаритами;
• большим количеством светодиодов встроенного типа.

Так, лампы «кукуруза» превосходно зарекомендовали себя при использовании для освещения:

• городских улиц;
• парков;
• территории дачных участков;
• складских и производственных помещений с высокими потолками,

к тому же изготовители оснащают светодиодные лампы большой мощности встроенными линзами, что позволяет увеличить угол освещения до 140˚.

Мощность светодиодной лампы и другие характеристики

Использование светодиодных ламп позволит значительно сократить расходы на электроэнергию.  Простой расчёт, исходя из норм освещения и выбора определённых параметров освещённости, например, кухонного помещения позволит доказать это.

Так основными параметрами ламп различного типа являются:

• мощность, измеряемая в Ваттах, то есть количество энергии потребляемое осветительным элементом;
• цветопередача – оттенок света у источника излучения, измеряемая в Кельвинах;
• световой поток – количество света отдаваемое светильником, который показывает эффективность источника,

так как, чем выше данная характеристика, тем результативнее прибор использует энергию.

Так, вольфрамовые лампы мощностью в 40 Вт имеют светоодачу 10, 4лм/Вт,

люминесцентные — 84 лм/Вт,

светодиодная лампа, мощность которой 40Вт — 86 лм/Вт.

Мощность светодиодных ламп для оснащения дома

Для расчёта потребуется такой показатель как освещённость — необходимый поток света на 1м², измеряемая в люксах. Таким образом: 1лк = 1лм х 1м².

Рассчитанные нормы собраны в документации СНиП, из которых можно сделать выписку и узнать необходимые параметры освещённости для  помещений различного назначения.

Кроме того, алгоритм расчёта освещённости позволяет разделить объём помещения на условные зоны, где нужен более интенсивный или умеренный свет и поместить в них соответствующие осветительные приборы.

Следовательно, для оснащения  комнат потребуется определённое количество осветительных приборов, с источниками определённой мощности. Соотношение экономичных светодиодных ламп с мощностью традиционных источников света даны в таблице:

Промышленность выпускаются светодиодные элементы, которые не потребуют много усилий при установке, разработке и расчётах новой схемы но позволят обеспечить оптимальное освещение как внутри дома, так и на приусадебном участке, сэкономив на оплате за коммунальные услуги.

Какой свет лучше: теплый или холодный

Лампы холодного и теплого света

Свет принято разделять на теплый и холодный. Теплый лучше всего подходит для вечера, в дневное же время наиболее естественен холодный свет. Играя важную роль в формировании циркадных ритмов человека, теплый свет помогает нам расслабиться, забыть о дневных заботах и подготовиться ко сну.

Холодный же, наоборот, держит нас в тонусе, заставляет быть бодрее и энергичнее. Но и холодный, и теплый свет могут нарушить работу наших внутренних часов, застав нас в неподходящее время.

Цвет света выражается в цветовой температуре (измеряемой в кельвинах), равной температуре абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение такого же цвета. Вас может смутить, что теплому свету соответствует низкая температура, а холодному – более высокая, но, к сожалению, это именно так.

Так, свет с цветовой температурой 2700-3000 K называется теплым, имеет желтоватый оттенок и является типичным для ламп накаливания. Как видно из их названия, светятся они за счет раскаленной вольфрамовой спирали, фактическая температура которой напрямую связана с температурой цвета.

Люминесцентные лампы бывают как мягкого белого света с температурой 3000 K, так и с холодным светом – от 4000 до 6500 К.

Во время восхода и заката солнечный свет чуть теплее, чем свет лампы накаливания – около 1800 К, в полдень в ясную погоду – 6500 К. Именно поэтому теплый свет от искусственных источников ассоциируются у нас с вечером, а холодный – с ярким солнечным днем.

Стоит заметить, в пасмурный день рассеянный солнечный свет может достигать температуры 10000 К, что наряду с отсутствием видимых теней действует на человека угнетающе. К счастью, лампы с такими характеристиками практически не встречаются (разве что у фотографов).

От Луны по ночам исходит голубоватый холодный свет с температурой 4100 K. Свет пламени спички или свечи обычно имеет температуру в диапазоне 1700-1900 K.

При теплом освещении мы воспринимаем цвета предметов, как правило, немного не так, как при обычном дневном. Лампа накаливания, например, усиливает теплые тона, и приглушает холодные.

На это стоит обратить внимание при покупке мебели и деталей интерьера. Во избежание неприятных сюрпризов их следует выбирать при освещении, максимально приближенном к имеющемуся у вас в квартире. Также помните, что на цвет могут влиять не только характеристики самой лампы, но и абажуры, плафоны и прочие рассеиватели

Также помните, что на цвет могут влиять не только характеристики самой лампы, но и абажуры, плафоны и прочие рассеиватели.

С возрастом хрусталики в наших глазах могут немного желтеть, поэтому мы начинаем видеть все в более теплых тонах. Добавление холодного света в освещение может помочь в такой ситуации.

Теплый или мягкий белый свет отлично подходит для создания ощущения уюта в жилых пространствах, где мы хотим чувствовать себя расслабленно и комфортно. Избыток теплого света на рабочем месте может влиять на вас усыпляюще и мешать сосредотачиваться на нужных задачах. Именно поэтому в офисных помещениях обычно преобладают светильники с холодным светом.

Тёплый свет в Кельвинах

Теплый свет расслабляет и создает атмосферу уюта. Теплый белый: цветовая температура ниже 3500 K. Лучше выбирать именно нужное значение цветовой температуры в Кельвинах, так как у разных производителей понятия «теплый» могут различаться.

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.

Тестируемые цвета:

Дополнительные тестируемые цвета с насыщенными красками:

Цветовая температура для жилой комнаты

Для детских, гостиных, столовых рекомендовано выбирать лампы, обеспечивающие освещение в цветовой температуре, близкой к естественной. Речь идет о диапазоне 3500 — 5000 К. Такое излучение близко нашему глазу, мы сталкиваемся с ним ежедневно. Такой нейтральный свет не будет вызывать лишнее напряжение при чтении, работе с документами или компьютером.

От 2700 К — диапазон «теплого цвета», уместный в спальных комнатах или на территории зон отдыха. При таком освещении повышается насыщенность цветов, а контрастность — снижается. Именно такой свет многие считают «комфортным», но использовать его повсеместно в жилых помещениях не рекомендуется.

Стоит отметить, что нередко люминесцентные лампы ассоциируются исключительно с холодным светом. Будем справедливы и отметим, что это не так. Цветовая температура таких приборов целиком и полностью зависит от концентрации люминофора. Диодные лампы также могут освещать помещение светом различной цветовой температуры. «Умные лампы» позволяют регулировать свет в любой момент.

Итак, выбирая между холодным и теплым светом в квартиру, необходимо учитывать не только личные предпочтения, но и безопасность для зрения. Чтобы убедиться в том, что осветительный прибор полностью соответствует требованиям для конкретной зоны, внимательно изучайте упаковку, на которой обязательно указывают цветовую температуру.

Ну и не жалейте денег на приобретение экспонометра. Он поможет справиться с задачей быстрее и проще.

Какими единицами измеряются лампы для растений?

В отличие от глаза человека, фотосинтез является процессом, где важно количество
фотонов. но не поглощенная энергия

Фотон на длине волны 360 нм, поглощенный хлорофиллом,
вызывает такую же химическую реакцию, как и фотон на длине волны 720 нм, хотя
первый имеет в два раза большую энергию. Только часть энергии фотона идет на осуществление
химической реакции, остальная переходит в тепло или переизлучается. Более того,
хлорофилл использует в одинаковой мере все поглощенные фотоны вне зависимости
от их направления. Другими словами это можно сказать так: не все фотоны, падающие
на растения поглощаются (спектры поглощения даны ), но
все поглощенные фотоны будут использованы (принимается, что , одинаковый для всех участков спектра).
Поэтому в биологии количество света не измеряется в , которые являются по своей сути энергетическими величинами.
Вместе этого используется понятие фотосинтетической активной радиации (photosynthetically
available radiation, PAR), которая измеряется в количестве фотонов. В качестве
единицы измерения количества фотонов используются столь любимые химиками моли
(только не молекул, а фотонов) фотонов, падающих на единицу площади в секунду
— Моль/м 2с. Частенько измеряется энергия, соответсвующая
этим фотонам — в эйнштейнах на единицу площади в секунду. На широте экватора,
где лето круглый год, поверхность земли получает около 2000 mkE/m
2s (что примерно соответсвует 100000 Lx — аквариумным лампам далековато
до таких значений).

В таблице (Gerald Deitzer, University of Maryland) приведены значения
измерения количества PAR фотонов для различных участков солнечного спектра. Для
сравнения даны аналогичные данные для различных ламп. нормализованные к 100 мкМоль/м
2с. Проценты показывают число фотоново относительно солнечного
спектра.

Таблица (Gerald Deitzer, University of Maryland) ниже позволяет перейти
от обычных фотометрических единиц к PAR. В таблице дано количество энергии (W/m
2), соответствующее количеству PAR фотонов для каждого источника.
Как видно из таблицы, с практической точностью, чтобы узнать плотность энергии
для получения определенного числа PAR фотонов, значения PAR надо умножить на 0.2-0.22.

Также, пользуясь данной таблицей, можно поределить овещенность, соответствующую
заданному числу PAR фотонов. например, если необходимо получить 300 mkMol/m
2s для лампы холодного-белого цвета, то надо обеспечить освещенность
300*78,8=23700 Lux

Для тех, кому хочется подсчитать самому количество PAR фотонов в спектре той
или иной лампы, то это делается путем вычисления интеграла (кому уже страшно,
дальше могут не смотреть)

здесь: h=6.6255e-34 J s — постоянная Планка, c=3.0e17 nm/s —
скорость света, E — энергетическая облученность W/(nm m2). После вычисления
интеграла вам необходимо пересчитать количество фотонов в моли.

Выбор качественного светильника

Поэтому большинство производителей в конкурентной борьбе выбирают экономию. Монтируют меньше светодиодов, и в итоге мы имеем в светильнике максимально от 80 до 90 Лм/Вт.

Показатели от 100 Лм/Вт и выше являются очень хорошими данными и свидетельствуют о качественном светильнике.

Как показывает практика, в конечном итоге дешевле применять дорогие светодиоды, как бы это абсурдно и не звучало.

Величина «денежной отдачи»: Люмен (световой поток )/ рубль (цена светодиода) это хорошо подтверждает.

очень сильный нагрев

из-за нагрева нужно увеличивать площадь радиаторов охлаждения

ну и само собой – меньший световой поток

И это все при одинаковой мощности у качественного и дешевого изделия.

Не все производители указывают данные светоотдачи в параметрах своих светильников. Чтобы сделать расчет самостоятельно, просто возьмите из паспорта или посмотрите на упаковке 2 величины:

световой поток (в люменах)

мощность (в ваттах)

и разделите эти параметры.

После чего достаточно сравнить ту или иную покупку и делать соответствующий выбор.

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.

Спектр света и его влияние

Максимальное значение CRI=100. Именно такой коэффициент у солнечного света. У искусственных светильников чем он выше, тем лучше.

Конечно здорово иметь светодиодную экономную лампочку на 100% имитирующую солнце. Но во-первых, это технически трудно реализуемо, во-вторых неоправданно дорого.

При этом не стоит путать такие понятия, как «цветовая температура» и «индекс цветопередачи». Это разные вещи.

Например два светильника могут одновременно иметь одну и ту же температуру, но передавать цвета при этом будут совершенно по-разному.

Перед тем, как непосредственно перейти к индексу и его методам расчета, стоит напомнить что такое спектральный состав излучения. Ведь это как раз таки напрямую влияет на CRI.

Так вот, любой свет имеет в своем составе сразу несколько цветов. А все что нас окружает, поглощает или отражает эти цвета.

При этом предметы или растения которые кажутся зелеными, потому и обладают данной расцветкой, так как именно зеленый они и отражают. Все остальные цвета на их поверхности в этом случае поглощаются.

Хотя по большей части, цвет формируется именно в нашей голове. Это некое ощущение. Каждый кто «получал в глаз», это может подтвердить

Предметы имеющие черный цвет, поглощают практически все падающее на них излучение. Вот и получается, что если в источнике света или лампочке изначально не будет какого-то цвета, то соответственно и отражаться будет нечему.

Поэтому ярко-красное платье при солнечном излучении, в котором вы были неотразимы, под искусственным светом софитов в клубе или ресторане, таковым может уже и не являться.

Выбор по ценам и производителям

Дорогие или дешевые

Лучшее сочетание цены и качества можно найти у представителей средней ценовой категории. Есть российские производители, китайские производители, также представлены некоторые другие азиатские страны. Продукция этих компаний имеет преимущественно хороший рейтинг.

Самые дешевые лампочки от надежных производителей несут только осветительную функцию и в большинстве своем они матовые. Прозрачные светодиодные лампы, кроме эстетики, ничем не отличаются от матовых.  Лампы с радужным светом, с диммерами и с аккумуляторами стоят уже дороже. Поэтому делая выбор, необходимо учитывать свои потребности

Если нет необходимости регулировать яркость или нет потребности в световых эффектах, то можно обратить внимание на лампы российских производителей

Надежные производители

Безусловно, такие производители Philips и Osram в представлении не нуждаются. Жесткий контроль качества и всех этапов производства, собственные наработки и длительная гарантия делают их ЛЕД-лампы привлекательными, несмотря на достаточно высокую цену

Если вы предпочитаете изделия исключительно импортного и не китайского производства, то стоит обратить внимание на продукцию следующих фирм: немецкую Bioledex и японские Nichia и FKK

Российский сегмент тоже уже вышел на достойный качественный уровень и такие производители как недорогие Экола (Ecola), Gauss и другие, имеют высокий рейтинг и спрос.

https://youtube.com/watch?v=FIi9sK510dc

Стоит ли покупать дешевые китайские лампы?

Сразу после появления LED-ламп рынок заполонили подделки. При использовании китайского товара нужно учитывать:

1. Качество излучаемого света предсказать невозможно, что может негативно отразиться на здоровье человека.
2. Сборка китайских ламп проводится без контроля качества. Подобное изделие может не только выйти из строя, но и выбить пробки или нарушить целостность всей конструкции.
3. Поддельные диодные лампы не смогут прослужить в течение длительного периода. При этом они выходят из строя в любой момент, даже сразу после покупки.
4. Все показатели завышенные. Поэтому подобрать подходящую лампу будет сложно.
5. Отсутствие любых гарантийных обязательств. Поэтому даже если лампа перегорит сразу после установки, заменить ее или вернуть деньги не получится. Популярные производители дают гарантию на свой товар сроком до 3 лет.
6. Невысокий индекс цветопередачи. Низкокачественные изделия создают поток, цветопередача которого снижается.
7. Наличие мощной пульсации. Этот показатель не должен быть более 20%, т.к. в противном случае глаза быстро устанут. У китайской продукции это значение составляет более 30%.
8. О низком качестве китайской продукции свидетельствуют многочисленные отзывы.

Сравнение ламп

Вот данные световой отдачи разных источников освещения:

лампочка накаливания – от 10 до 12 Люмен/Ватт

люминесцентные лампы (но только у качественных производителей) – от 50 до 80 Люмен/Ватт

НЛ натриевая газоразрядная лампа, имеет очень хороший показатель – около 200Люмен/Вт

светодиоды – рекордсмены эффективности – до 300 Люмен/Ватт

Правда 300Лм/Вт это всего лишь пока лабораторное достижение, а не массовый продукт.

Световая отдача в энергосбережении является самым существенным параметром. И вся эволюция развития светильников — это по факту достижение его предельных теоретических значений в 683 Лм/Вт.

Хотя если быть реалистом, даже значения в 500 Лм/Вт на сегодняшний день просто физически не достижимы.

https://youtube.com/watch?v=VpFfEq_xKP8

Похожие записи:

Yx8018 8018 dc-dc преобразователь повышающий для солнечной панели Как подключить сдвиговый регистр 74hc595 к arduino Неисправности и ремонт блока предохранителей ваз 2106 Инструкция: как подключить посудомоечную машину и не затопить соседей Светодиодная лента ардуино. управление лентой на ардуино. идеи Даташит irl2505l pdf ( datasheet )