Що таке індекс передачі кольору та чому він важливий при виборі освітлення

Індекс передачі кольору – параметр, який обов'язково згадують, говорячи про характеристики лампи чи іншого освітлювального приладу. Що саме демонструє цей показник і яким чином можна виміряти його величину? Наскільки індекс передачі кольору відрізняється у різних типів ламп і який вплив це справляє на зоровий комфорт? Дізнайтеся відповіді на ці питання з нашої нової статті.

Дві лампи різного типу, що мають аналогічну колірну температуру і однакову величину світлового потоку, часто передають відтінки освітлюваних об'єктів як абсолютно різні. Це пов'язано з певною нерівномірністю, характерною для спектра світіння, тому виникають відмінності в передачі кольору в залежності від інтенсивності енергії джерела в конкретному колірному спектрі.

Передачею кольору називають вплив спектрального складу джерел освітлення на візуальне сприйняття кольорових об'єктів, порівняне зі сприйняттям цих же об'єктів, які освітлені джерелом світла, прийнятим за еталонне. Числове вираження правильності передачі кожного з кольорів і називають індексом передачі кольору.

Що означає індекс передачі кольору

Індекс передачі кольору – це кількісне вираження міри відповідності видимих оком кольорів об'єктів навколишнього простору, освітлюваних певним джерелом штучного світла, їх реальним кольорам, освітленим яскравим сонцем. Чим більш незначними є відмінності між видимими кольорами та природними, тим вищий показник передачі кольору має тестоване світлове джерело.

Індекс передачі кольору позначається Ra або ж CRI – Color Rendering Index, і виражається числом від 1 (найгірша передача кольору) до 100 (ідеальна, абсолютно точна передача кольору).

Методики визначення індексу передачі кольорів

Важливість точної передачі відтінків освітлюваних предметів джерелами освітлення усвідомили досить давно. Існують окремі сфери людської діяльності, де рівень якості передачі кольорів освітлюваних об'єктів – необхідна й обов'язкова умова успішної роботи: контроль готової продукції на швацьких і текстильних фабриках, художні майстерні, музеї, поліграфія, салони краси, стоматологічні кабінети тощо.

Для вирішення цього завдання в 1965 році була запропонована методика обчислення індексу передачі кольору, що була названа Color Rendering Index – CRI. Згідно з діючими міжнародними стандартами, всі виробники світлодіодної техніки зобов'язані проводити тестування своєї продукції за допомогою цієї методики.

Color Rendering Index (CRI)

Суть застосування методики полягає в обчисленні колірних зрушень для набору тестових зразків під світлом досліджуваного світлового джерела порівняно з освітленням сонячного спектра або ж світловим потоком, що випромінюється абсолютно чорним тілом тієї ж колірної температури.

Процедура обчислення коефіцієнта передачі кольору проходить у декілька етапів:

• зразок-шаблон освітлюється світловим потоком досліджуваного джерела світла;

• проводяться вимірювання кольору зразка за допомогою використання спеціалізованих приладів;

• тестовий зразок освітлюють еталонним джерелом світла;

• вимірюють відтінок зразка, освітлений еталонним світлом;

• за допомогою спеціальної методики проводиться розрахунок рівня відхилення отриманих кольорів під світлом досліджуваного джерела й еталонним.

Дана послідовність дій повторюється з кожним з шаблонних зразків, потім іде обчислення середнього арифметичного значення CRI. Чим ближче отриманий результат до 100, тим точніше та правильніше передає кольори досліджуване джерело світла.

До 1974 року тестові карти включали набір з 8 кольорів (R1-R8), потім до основних кольорів були додані ще 6 додаткових (R9-R14). Всі ці кольори зафіксовані в DIN 6169, однак для стандартних обчислень застосовують базові 8 основних кольорів, тоді як 6 додаткових – лише у виняткових випадках.

На основі отриманих даних можна розділити освітлювальні прилади за ступенем передачі кольору, як показано в таблиці нижче.

Ступінь передачі кольору	Коефіцієнт передачі кольору	Характеристика передачі кольору
1А	Понад 90	Дуже хороша
1В	80–89
2А	70–79	Хороша
2В	60–69
3	40–59	Посередня
4	Менш ніж 39	Погана

Незважаючи на очевидні переваги, методика CRI має свої недоліки. Пояснюється це просто: спочатку метод створювався для обчислення кольору ламп безперервного спектра, з високим (понад 90) індексом передачі кольору. Говорячи «безперервний спектр», ми маємо на увазі спектральний склад білого світла, який містить набір різних кольорів, що дають у результаті біле світіння з певною колірною температурою.

Спектральним складом світла називається набір випромінювань хвиль різної довжини (кольору), що складає світловий потік джерела. Ступінь випромінювання конкретного кольору визначається виходячи зі спектрального складу світлового потоку. А джерелами безперервного спектра називають освітлювальні прилади, що містять в своєму спектральному складі хвилі всіх видимих довжин – саме ці прилади відрізняє максимальна точність відображення відтінків, що передаються. До них, крім сонячного світла, належать джерела галогенного типу, а також лампи розжарювання.

Color Quality Scale (CQS)

Дана методика була розроблена NIST і опублікована в 2010 році з метою збільшення точності оцінки рівня передачі кольору. Метод CQS базується на застосуванні насичених кольорів, які в умовах штучного освітлення сильніше схильні до спотворень. Метод розрахунку колірних зрушень був також змінений і оптимізований, щоб високе спотворення за якимось шаблоном не дозволяло підсумковому значенню індексу залишатися високим.

Проте, дана методика також має свій недолік. Відомо, що особливості спектра випромінюваного світла здійснюють певний вплив на сприйняття кольорів, роблячи їх візуально яскравішими чи більш приглушеними. При цьому такі актуальні характеристики, як насиченість відтінку, як і його тон, методом CQS не враховується.

Стандарт IES ТМ-30-15

Даний стандарт був представлений у 2015 році. Відповідно до нього рівень якості передачі кольору виражається за допомогою двох значень: точності (fidelity) – Rf та насиченості (gamut) – Rg. Індекс Rf розраховується, виходячи з даних, отриманих шляхом порівняння не тільки 99 тестових відтінків, але й об'єктів, що зустрічаються в побуті. Процедура дослідження проводиться стандартно: тестова карта освітлюється світлом, прийнятим за еталонне, потім – джерелом світла, що тестується, після чого здійснюють розрахунок колірних спотворень і визначають числове значення коефіцієнта.

Індекс Rf по суті аналогічний CRI, його значення також знаходиться в діапазоні 0 – 100, при цьому для найвищої якості освітлення характерний показник 100.

Числове вираження індексу Rg розраховується дещо іншим способом: вихідному рівню насиченості відтінків відповідає показник Rg = 100. У випадку, коли особливості спектра світла, що випромінюється досліджуваним джерелом, роблять кольори візуально більш тьмяним, індекс Rg набуває значення менше 100, а якщо яскравість кольорів підвищується – Rg більше 100. У переважної частини побутових джерел значення цього параметра знаходиться в діапазоні 60 – 140.

Індекс передачі кольору ламп різних типів

Лампи розжарювання

Індекс передачі кольору цих моделей вважається найвищим для штучних джерел світла, їх коефіцієнт передачі кольору максимально близький до 100 Ra, і відповідає ступеню 1А. На жаль, малий робочий ресурс, низька енергоефективність і висока температура нагріву колби істотно звужують сферу використання цих лампочок – їх небажано застосовувати поряд з легкозаймистими об'єктами.

Галогенні лампи

Ці джерела світла, як і лампи розжарювання, мають безперервний спектр, наближений до спектрального складу випромінювання абсолютно чорного тіла з колірною температурою 2800-3000 К, це робить їх індекс Ra дуже високим: 99-100. Однак, використання таких джерел має свою специфіку: температура їх колби настільки висока, що створює підвищену пожежну небезпеку, тому слід гарантовано виключити можливість контакту галогенної лампи, що працює, з легкозаймистими об'єктами чи людським тілом.

Світлодіодні лампи

На питання про точність передачі відтінків LED-джерелами не можна відповісти абсолютно однозначно, оскільки дана характеристика залежить як від якості люмінофора, використаного для виготовлення світлодіодів, так і від технічних рішень, застосованих виробником лампи чи світильника. Індекс передачі кольору таких джерел освітлення коливається від 60 Ra (найбюджетніші екземпляри) до 95 Ra (найбільш якісні джерела світла від провідних виробників).

Компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ)

Ці джерела світла відрізняються більшою економічністю та пожежною безпекою, ніж лампи розжарювання, проте поступаються за цими характеристиками світлодіодним моделям. Коефіцієнт передачі кольору таких джерел, як правило знаходиться в діапазоні від 60 до 90 Ra, і може відрізнятися в залежності від виробника та конкретної серії ламп.

Лампи ДРЛ (дугові ртутні люмінесцентні)

Призначені для організації промислового, вуличного та виробничого освітлення, ці джерела характеризуються досить низьким рівнем передачі кольору – не більше 40-59 Ra, внаслідок чого їх використовують тільки в таких просторах, де висока точність передачі кольорів не потрібна. Такими лампами користуються для освітлення складських і сільськогосподарських приміщень, парковок, будівельних майданчиків та інших подібних об'єктів.

Натрієві лампи

Діюче джерело світла такого типу дає яскраве світло оранжево-жовтого спектра, що робить якість передачі кольору незадовільною – менше 40 Ra, тому використовувати таке освітлення в місцях тривалого перебування людей не рекомендується. Ці лампи застосовують, в основному, як декоративне й архітектурне підсвічування, також вони досить ефективні для вуличного освітлення в умовах туману.

Підбиваючи підсумки, підкреслимо, що індекс передачі кольору – одна з найважливіших характеристик якості освітлення, що дозволяє людському зору правильно розрізняти відтінки й кольори навколишніх об'єктів. Для житлових приміщень краще купувати такі моделі ламп, які мають індекс передачі кольору більший за 80 Ra, цього рівня цілком достатньо, щоб освітлення було комфортним для людини. Проте, для просторів з підвищеними вимогами до рівня передачі кольору (перукарні, салони краси, художні салони, картинні галереї тощо) слід обирати джерела світла, що передають кольори на рівні не нижче ніж 90 Ra.

Пам'ятайте, що якісне освітлення допоможе зберегти ваш зір здоровим на довгі роки.