Co to jest wskaźnik oddawania barw lampy?

Wiadomo, że dwie różne lampy, nawet o tej samej temperaturze barwowej, takie jak lampa fluorescencyjna i lampa żarowa, często przenoszą kolory oświetlanych przez nie obiektów na różne sposoby. Lampa fluorescencyjna, w porównaniu z lampą żarową, ma mniej energii w czerwonym obszarze widma, dlatego kolor czerwony wydaje się jaśniejszy, gdy lampa żarowa oświetla ciało, niż gdy lampa jarzeniowa oświetla ten sam korpus o tej samej temperaturze barwowej. Tak więc właściwości oddawania barw różnych lamp zależą bezpośrednio od charakteru widma ich promieniowania.

Parametr charakteryzujący stopień zgodności naturalnego koloru obiektu z widocznym kolorem tego obiektu, gdy jest oświetlany przez to źródło światła, nazywa się w języku angielskim wskaźnikiem oddawania barw Ra lub współczynnikiem oddawania barw. wskaźnik oddawania barw, w skrócie CRI.

Ta wartość jest względna, a Ra referencyjnego źródła światła przyjmuje się jako 100. Jednocześnie zakres wskaźników oddawania barw od 80 do 100 jest na przykład wygodny dla ludzkiego oka konwencjonalna lampa żarowa 60 W ma współczynnik oddawania barw Ra wynoszący 80, przy temperaturze barwowej 2680 K.

W badaniach światło dzienne służy jako wskazówka, z którą porównuje się światło lamp elektrycznych. W 1948 r. Peter Baum w swojej pracy „Fizyczne aspekty koloru: wprowadzenie do badań naukowych nad zachętami barwnymi i wrażeniami kolorowymi” napisał: „Światło dzienne zawiera szeroką gamę kolorów, dzięki czemu łatwo jest odróżnić pomniejsze odcienie, a kolory otaczających nas przedmiotów oczywiście wyglądają naturalnie ”.

W połowie XX wieku naukowcy rozpoczęli próby oceny zdolności sztucznych źródeł światła do dokładnego odtworzenia naturalnych kolorów, a około lat 60. i 70. XX wieku zaczęto stosować termin „współczynnik oddawania barw”. CRI zastosowano do porównania źródeł światła o ciągłym spektrum ze wskaźnikiem oddawania barw powyżej 90. Technicznie wskaźnik oddawania barw można porównać tylko ze źródłami światła o tej samej temperaturze barwowej.

Aby uzyskać wartość wskaźnika oddawania barw dla konkretnej lampy elektrycznej, przesunięcie koloru jest określane przez oświetlenie 8 standardowych kolorów odniesienia (DIN 6169) badaną lampą. Obliczeń dokonuje się zgodnie z metodologią Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej (CIE), która podaje liczbową wartość odchylenia koloru od standardów.

Im mniejsze odchylenie, tym lepsze parametry oddawania barw badanej lampy i odpowiednio wyższy wskaźnik oddawania barw. Zgodnie z wynikami pomiaru średnie odchylenia odejmuje się od 100 i uzyskuje się dokładną wartość liczbową wskaźnika oddawania barw. Tak więc, przy małych odchyleniach Ra będzie bliższe 100, a przy dużych odchyleniach będzie znacznie mniejsze. Jeśli nie ma odchyleń, wówczas źródłu przypisywana jest wartość Ra równa 100.

Aby porównać temperatury kolorów w zakresie od 2000 K do 5000 K, „źródło emitujące ciało czarne” jest używane jako źródło odniesienia, a światło dzienne służy do wyższych temperatur kolorów. Należy jednak pamiętać, że ani lampy żarowe, ani niebo na półkuli północnej nie mają idealnego odwzorowania kolorów, ale przyjmuje się, że ich współczynnik oddawania barw wynosi 100. Tymczasem lampy żarowe są słabe przy oświetleniu odcieni niebieskiego, a niebo (7500 K) przy oświetleniu odcieni czerwonych .

W praktyce wskaźnik oddawania barw od 90 do 100 jest uważany za nienaganny, a zakres takich źródeł obejmuje te obszary, w których ważna jest bardzo dokładna ocena kolorów. Ra od 80 do 90 są uważane za dobre wskaźniki, a jeśli w danej sytuacji dokładna ocena kolorów nie jest ważna, ale wymagana jest wysokiej jakości reprodukcja kolorów, takie źródła światła są odpowiednie.

Jeśli odwzorowanie kolorów nie jest ważne, wówczas dopuszczalne są źródła światła o zadowalającej i słabej wydajności, to znaczy przy Ra mniejszym niż 80. Zasadniczo różnice w tych wartości o mniej niż 5 jednostek są ledwo zauważalne, a rozróżnienie 80 i 84 nie jest wcale łatwe.

Znane są średnie współczynniki oddawania barw różnych typów lamp. Światło żarowe, a także światło lampy halogenowe, jest bliski słonecznemu, a wartość Ra dla nich jest bliska 100. Wskaźnik oddawania barw wysokoprężnych lamp metalohalogenkowych również osiąga 90 i więcej. Świetlówki wielu producentów mają raczej wysokie wartości Ra od 80 do 90, ale niektóre modele budżetowe mogą mieć Ra poniżej 75, w każdym razie należy zwrócić uwagę na cechy wskazane na opakowaniu.

Żarówki LED, a także luminescencyjne, w zależności od jakości mogą różnić się wskaźnikiem oddawania barw, jednak najlepsze próbki wykazują wartość Ra 80 i wyższą. Lampy rtęciowe i sodowe różnią się najniższym wskaźnikiem oddawania barw; tutaj Ra wynosi mniej niż 40.

W odniesieniu do diod LED przeprowadzono badania, w których uwzględniono zarówno diody LED czerwono-zielono-niebieskie, jak i diody LED pokryte fosforem.

Dokonano oceny, z której wynikało Diody LED RGB miały współczynniki oddawania barw w okolicach 20, ale podczas renderowania kolorów pokazały się dobrze, ponieważ widoczne nasycenie określonych kolorów wzrosło bez zmiany reprodukcji kolorów w odcieniach. W tym przypadku białe światło uzyskane przez zmieszanie światła czerwonych, zielonych i niebieskich diod LED jest lepsze niż światło lamp halogenowych i żarówek, pomimo wysokich wskaźników oddawania barw tych ostatnich.

Zgodnie z wynikami badań Międzynarodowa Komisja ds. Oświetlenia stwierdziła: „opracowany przez komisję wskaźnik oddawania barw zwykle nie ma zastosowania do przewidywania parametrów oddawania barw dla zestawu źródeł światła, jeśli ten zestaw zawiera białe diody LED”.

Tak więc współczynnik oddawania barw Ra może służyć jako jeden z parametrów informacyjnych stosowanych w systemach oceny i oświetlenia LED, jednak w celu uzyskania najbardziej akceptowalnych wyników wymagane są wstępne testy i oceny poszczególnych produktów w miejscu zamierzonej operacji.