3 индекса цветопередачи — чему верить CRI, CQS, TM-30 и как оценить качество света

Что такое CRI

Именно он отвечает за то, что тот же апельсин в одном случае будет смотреться вполне натурально, а в другом совсем на себя не будет похож. Это называется естественной цветопередачей.

Кстати, многие наверняка помнят загадку, разделившую Интернет на два лагеря — «какого цвета платье на картинке»? Этот показатель сыграл здесь существенную роль.

То есть коэффициент реагирует на то, насколько естественно и натурально выглядит объект при той или иной лампе или освещении. Для вас может быть неважно, съедите вы еще апельсин или наденете платье, но для художника или фотографа этот параметр так важен.

Кстати, этот пункт касается не только процесса написания картины, но и ее демонстрации в галереях.

А также может увеличить или, наоборот, уменьшить продажи в продуктовых магазинах. Не каждый купит лимон или другой фрукт, который выглядит подозрительно.

Хотя продукты на самом деле будут идеально спелыми и здоровыми, весь образ будет испорчен неправильно подобранным освещением.

Точно так же супермаркеты могут обманывать. Такое впечатление, что покупаешь с витрины красивые и спелые яблоки, несешь домой, разворачиваешь, и они уже не выглядят такими аппетитными, как в магазине.

Конечно, они не могли испортиться за столь короткое время, но надо отдать должное местным сотрудникам, которые, в отличие от вас, оказались знакомы с понятием цветопередачи и выбора нужного CRI.

Способы определения CRI

В основе определения коэффициента цветопередачи для различных типов источников искусственного света лежат принципы, разработанные еще в середине прошлого века Международной комиссией по освещению — CIE.

Классическая методика

Принципы измерения и расчета индекса цветопередачи в России регламентирует ГОСТ Р 8.827-2013, основанный на международном стандарте CIE 13.3-1995. Измерения должны проводиться при определенных условиях окружающей среды, таких как температура, относительная влажность и атмосферное давление.

Эталонный источник излучения должен иметь данные о спектральном распределении энергии излучения в пределах длин волн видимого спектра с интервалом не более 10 нм. Для измерений используется набор из восьми первичных и шести вторичных образцов цвета.

Процедура измерения следующая: стандартные цветные пластины освещают эталонным блоком, а затем испытуемым источником света. Колориметр измеряет количество энергии в узком диапазоне длин волн. Затем для каждого цвета R1 — R8 вычисляется смещение значений тестируемого образца от эталона. Затем определяется их среднее арифметическое значение, которое принимается за коэффициент цветопередачи Ra и указывается на упаковке осветительного прибора.

Полная проба всех 14 оттенков не является обязательной и проводится в особых случаях. Но очень часто к меркам добавляется девятый узор – насыщенный красный цвет. Глаза очень чувствительны к изменению именно этого оттенка, и при плохом освещении сразу становится заметен неестественный цвет кожи человека.

Современные методы анализа светового спектра и программы обработки данных сделали возможным измерение индекса цветопередачи с помощью портативных приборов. Для этого просто наведите оптический датчик на тестируемое приспособление. Этот метод не соответствует ГОСТ Р 8.827-2013, но благодаря своей точности часто используется на практике.

Существует еще один метод измерения индекса цветопередачи, разработанный в 2010 году и называемый Color Quality Scale. Процедура измерения основана на тех же принципах, что и метод CRI. Отличие заключается лишь в использовании не восьми, а пятнадцати пластин насыщенных цветов в качестве шаблонов и несколько ином алгоритме расчета индекса.

Классические методы расчета коэффициента цветопередачи имеют существенный недостаток. Результат измерения является средним и не отражает отклонений для конкретных цветов. Это означает, что две лампочки с одинаковым индексом цветопередачи могут светиться совершенно по-разному, в зависимости от того, какая часть спектра имеет максимальное отклонение от стандарта. Один будет сиять с преобладанием, например, зеленого, а другой — фиолетового.

Альтернативная методика

Стоит отметить, что традиционные методы расчета индекса цветопередачи основывались на способности человека отличать один цвет от другого, а формулы расчета конкретного значения выводились эмпирическим путем на основе статистических данных.

Эти методы не учитывали разницу между насыщенными и блеклыми оттенками. Поэтому освещение пространства приборами с более высоким индексом цветопередачи не всегда приятно для восприятия человеком. Проблема может быть решена, если в методе определения цветопередачи, кроме значения точности соответствия стандартным оттенкам, будет учитываться еще и показатель насыщенности цветов.

Такая процедура была разработана в США в 2015 году, и стандарт получил название IES TM-30-15. В отличие от классической, эта методика характеризует цветопередачу двумя показателями: Rf — коэффициент точности и Rg — коэффициент насыщенности (гаммы). Оценка проводилась по 99 цветовым шаблонам.

Индекс Rf имеет то же значение, что и CRI, и его значение изменяется от 0 до 100. За эталонное значение насыщенности принимается Rg = 100. Если оттенки объекта, освещенного тестируемым источником, кажутся более блеклыми, то Rg < 100 Если насыщенность выше, то Rg > 100. Для современных коммерческих осветительных приборов значение Rg варьируется от 60 до 140.

Хотя новый стандарт не признан обязательным, многие западные производители используют его в дополнение к классическим методам определения коэффициента цветопередачи, чтобы дистанцироваться от недобросовестных конкурентов.

Индекс цветопередачи различных типов электрических ламп

Лампы накаливания

Классические лампы теряют свою популярность среди потребителей из-за низкого КПД. Однако к цветопередаче солнечного света они приближаются с небольшим сдвигом в инфракрасный диапазон. CRI для ламп накаливания признан самым высоким среди всех искусственных источников света и приближается к 100.

Галогенные лампы

Эти источники света ничем не хуже по цветопередаче, чем обычные лампы накаливания. Значение показателя Ra у большинства приборов больше 90. При этом они обеспечивают больший световой поток при той же мощности.

Светодиодные лампы

Индекс цветопередачи таких ламп определяется составом люминофора, которым покрыты светодиодные кристаллы, поэтому значение CRI зависит от производителя. Несмотря на то, что большинство ламп на светотехническом рынке имеют коэффициент 80 Ra и выше, все же существуют светодиодные светильники с низкой цветопередачей.

Назад к списку

Спектр света и его влияние

Максимальное значение CRI=100. Это коэффициент для солнечного света. Для искусственных светильников чем она выше, тем лучше.

Конечно, здорово иметь экономичную светодиодную лампочку, которая на 100% имитирует солнце. Но, во-первых, это технически сложно реализовать, а во-вторых, это неоправданно дорого.

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

Например, две лампы могут одновременно иметь одинаковую температуру, но цвета будут передаваться совершенно по-разному.

Прежде чем перейти непосредственно к показателю и методам его расчета, стоит вспомнить, что такое спектральный состав излучения. Ведь это напрямую влияет на CRI.

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

В то же время предметы или растения, которые кажутся зелеными, поэтому имеют этот цвет, поскольку отражают именно зеленый цвет. Все остальные цвета на их поверхности в этом случае поглощаются.

Хотя цвет в основном формируется у нас в голове. Это своего рода чувство. Это может подтвердить любой, кому «попало в глаз

Черные предметы поглощают почти все падающее на них излучение. Вот и получается, что если в источнике света или в лампочке нет цвета, то и отражать нечего.

Поэтому ярко-красное платье при солнечном свете, где вы были неотразимы, под искусственным светом прожекторов в клубе или ресторане, может быть уже не так.

Как рассчитать CRI

Чтобы узнать, насколько искусственный источник света близок к солнцу, придумали индекс цветопередачи.

Как он определяется и рассчитывается? Для его измерения берут специальные образцы или шаблоны цвета и сравнивают изменение цвета с экспериментальной лампой.

Изначально было всего 8 шаблонов, но позже решили добавить еще 6, более насыщенных по цветовому тону. Первые восемь тестов являются основой. Они включены в расчеты.

Сдвиги сравниваются по отношению к солнечному свету или так называемому идеальному источнику, равному солнечному излучению. Весь процесс выглядит так.

Берется испытуемая лампочка или приспособление и свет от них направляется на каждый шаблон по очереди.

Затем специальными приборами измеряют цвет, который приобрел шаблон.

Затем те же образцы освещают солнечным эталонным светом и снова измеряют.

Остается только сравнить разницу в цвете между первой и второй экспозицией.

Когда все измерения выполнены, вычисляется среднее арифметическое между восемью основными шаблонами. Обязательно сравнивайте именно 8, а не все 14.

Особенности красного цвета

В некоторых случаях имеет место полный контроль, но очень часто к измерениям добавляется шаблон №9 – насыщенный красный цвет.

Для чего это? Сравнение с ним отвечает за естественность передачи оттенка кожи человека.

наши глаза очень чувствительны к неестественному изменению именно этого оттенка. При некачественном освещении мы сразу замечаем бледность кожи и все ее дефекты (акне, воспаления и т д.).

Есть теория, что это было заложено в нас с самого начала. Когда мать по незначительному изменению цвета кожи могла сразу определить, болен ее ребенок или нет. Других способов не было.

При этом чувства близких легко читались по цвету кожи.

Хорошими значениями считаются коэффициенты цветопередачи 90% и выше. С таким светом глаза не будут напрягаться и уставать, даже если вы будете выполнять немного сложную и небольшую работу.

Если лампочка имеет низкую цветопередачу (менее 80Ra), то все объекты кажутся тусклыми. В результате теряется контраст.

Отсутствие контраста воспринимается нашим мозгом как потеря резкости. Он рефлекторно начинает напрягать мышцы глаз, чтобы вернуть их остроту в норму.

Это приводит к напряжению, усталости и даже головокружению.

Читайте также: Что такое утилитарный светильник

Рекомендуемые значения коэфф. CRI

В целом стандартные значения CRI для разных помещений должны быть следующими:

• от 90 до 100 — музеи, выставки, магазины, витрины
• от 70 до 90 — общественные здания, офисы, больницы, школы, жилье
• от 50 до 60 — базы, склады

Кстати, ни лампы накаливания, ни солнечный свет на небе северного полушария нашей планеты, хотя и имеют условно CRI=100, на самом деле не идеальны.

Лампочка с вольфрамовой нитью довольно слабо передает голубые оттенки предметов, а северное небо красное

Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче при коэффициентах, отличающихся более чем на 5 единиц. Но отличить лампу с CRI=80 или CRI=84 нам будет проблематично.

Почему CRI не подходит для светодиодов

Но в процессе испытаний и измерений исследователи обнаружили, что белые светодиоды имеют серьезные проблемы с точной цветопередачей в девятом шаблоне (красный).

С чем это связано? Это объясняется тем, что интенсивность в красной области спектра несколько ниже, чем в остальных.

В результате данные индекса CRI для большинства светодиодов не совсем точны.

Для светильников с CRI>90 особых отклонений нет. Но если более внимательно присмотреться к изучению лампочек с CRI<90, возникают большие вопросы.

Например, разные светодиодные лампы, имеющие, казалось бы, одинаковый индекс цветопередачи, на самом деле будут освещать объекты совершенно по-разному.

И чем меньше этот коэффициент, тем отчетливее вы его заметите невооруженным глазом. Для источников с так называемым непрерывным спектром (солнце, галогенки, вольфрамовые лампы) это не проблема.

А вот для белых светодиодов да.

Но именно светодиодные лампочки затмевают все остальное в наших квартирах.

И дело не только в экономии, а в

• за счет снижения нагрузки на провода
• большая долговечность
• более низкая температура нагрева

Например, галогенки мощностью 1 кВт легко могут поднять температуру в доме на 2-3 градуса.

• большой выбор светильников

Особенно для натяжных потолков. Светодиод не имеет такого большого ограничения по мощности и температуре.

Поэтому специальная международная комиссия в 2007 году решила, что все белые светодиодные светильники не должны оцениваться с помощью коэффициента CRI.

Внезапно этот индекс перестал быть «тортом». Возникла необходимость придумать новый расчет и новый параметр.

Кстати, «ошибка» CRI может одинаково влиять и на другие лампы, а не только на белые светодиоды.

Допустим, у вас есть две лампочки. У одного падение цвета происходит в диапазоне 450 нм, а у другого — в диапазоне 534 нм. Если мы сравним их, насколько далеко они отклоняются от «идеального» солнечного луча, результаты для обоих будут почти одинаковыми.

Хотя на самом деле, когда загорится первый, вы увидите белый свет, а второй — фиолетовый.

Новый индекс CQS — и его расчет

Настоящие «знатоки» света посчитали переход на новый индекс неким заговором. «Поскольку белые светодиоды уже отстой для воспроизведения красной составляющей, давайте просто изменим технику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так восприняли нововведение многие.

Таким образом, как будто реальная проблема была «скрыта», а новые рекомендации были просто выданы.

Однако эта методика была разработана в 2010 году и получила название CQS (шкала качества цвета.

Принцип измерения здесь чем-то похож, но только сравнение производится на основе 15 цветов насыщенных узоров.

Общий индекс CQS здесь не складывается как среднее арифметическое, а берется как корень суммы квадратов всех измерений.

Благодаря этому сдвиг даже в одном цвете уже окажет существенное влияние на конечное значение показателя качества цветопередачи, и не будет визуальной ошибки, как при CRI.

Даже в новой технике «красный» не слишком насыщен. Поэтому итоговая цифра ККС светодиодов вполне соответствует зрительным ощущениям человеческого глаза.

Общее отличие CQS от CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

• владычество
• ключи
• насыщенность

Замеры по стандарту ТМ-30

Но на этом факторе старатели не остановились и разработали еще один стандарт ТМ-30-15 (сегодня не обязательный).

Он уже учитывает:

• точность — Rf (верность)
• насыщенность — Rg (гамма)

Здесь, помимо старых искусственных разноцветных тарелок, для сравнения используются и «живые» предметы, встречающиеся в природе.

А общее количество шаблонов для сравнения ни много ни мало — 99шт.

Хоть это и не обязательный стандарт, но он самый современный и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, отличающиеся качеством продукции, без проблем предоставляют данные для всех светильников по всем трем коэффициентам.

Сравнение индексов и фактического цвета

У хороших ламп практически всегда совпадают все 3 коэффициента. А вот отдельные китайские экземпляры вполне могут иметь такие удивительные показатели.

Объясняется это тем, что хитрые производители научились делать люминофор таким образом, чтобы весь акцент шел именно на 8 основных оттенков, используемых для сравнения. А в остальном, что называется, «туго».

Но если CRI удастся обмануть, то человеческий глаз обязательно заметит подделку. Вот пример такой лампочки с CRI>80.

Как видите, зеленый цвет явно переборщил.

Особенно важно проверять коэффициенты при покупке лампочек в детскую.

Ребенок при изучении новых предметов воспринимает их первое появление перед глазами как норму.

И именно этот образ откладывается в его голове до конца жизни. Ваша задача обеспечить ему правильное восприятие всех цветов и оттенков уже на начальном этапе развития. Поэтому всегда подходите к этому делу более осознанно.