ТОЧКА ОПОРЫ - световые решения, проекты освещения
 

События
Спектры излучения и цветопередача - сравнительный анализ различных источников света


На кафедре светотехники Технического университета Дармштадта (Германия) под руководством проф. докт. Tran Quoc Khanh проведены спектральные и колориметрические измерения различных источников света для сравнительной оценки цветопередачи белых светодиодов (СД) тёпло-белого и нейтрально-белого света.
На базе полученных результатов проведён фундаментальный анализ цветопередающих свойств источников света с учётом спектральных характеристик отражения различных объектов:

  • кожных покровов людей (европеоидов);
  • зелёных плодов (огурцов, яблок, груш, киви, салата);
  • голубых и лиловых цветов, натуральных (в т. ч. джинсовых) тканей;
  • красных и розовых цветов, клубники, яблок, томатов, полимерных тканей;
  • желтых и оранжевых фруктов (лимонов, мандаринов, апельсинов, грейпфрутов, бананов, персиков, абрикосов).

Были исследованы следующие типы источников света:

  • стандартный источник дневного света D65ц= 6500 К);
  • стандартный источник света «А» (Тц = 2865 К);
  • Планковские излучатели (абс. чёрное тело) - Р2700 и Р4000ц соответственно 2700 К и 4000 К);
  • компактная люминесцентная лампа тёпло-белого света (CFL-ww, Тц = 2795 К);
  • компактная люминесцентная лампа холодного дневного света (CFL-кw, Тц = 6163 К);
  • светодиодный модуль тёпло-белого света – LED2500ц =2488 К, высокое качество цветопередачи – Ra=96,9);
  • светодиодный модуль нейтрально-белого света – LED4000ц =3695 К, высокое качество цветопередачи – Ra=95,1);
  • серийная светодиодная лампа тёпло-белого света “retrofit-LED” (Тц = 2891 К, Ra= 87).
    (выделенные жирным шрифтом наименования источников света соответствуют таковым на графике спектров)

  • Тепловые излучатели - Р2700 и Р4000 и эталонный источник «А» имеют непрерывный спектр с высокой долей излучения в области λ = 580-780 нм.
  • Стандартный источник дневного света D65 во всём диапазоне видимого спектра имеет равномерное распределение излучения с максимумами при λ = 450 и 460 нм.
  • Излучение светодиодных модулей LED2500 и LED4000 с высоким качеством цветопередачи содержит, кроме голубой компоненты излучения кристалла, ещё и излучения двух люминофоров с одним побочным максимумом при λ=550 нм и явно выраженным главным максимумом при λ=635 нм. Красный люминофор обусловливает достаточно большую долю излучения у обоих типов модулей вплоть до λ = 700-720 нм. Этим объясняется хорошая цветопередача красных и фиолетовых цветов.
  • Спектр светодиодной лампы “retrofit-LED” формируется из голубой компоненты кристалла, из зелёной составляющей от зелёного люминофора с максимумом при λ=550 нм и дополнительно из излучения красного светодиода с λ= 625 нм. Так как полоса излучения красного светодиода в лампе сравнительно узка, то и доля излучения в зоне λ= 640-650 нм весьма невелика.
  • Компактные люминесцентные лампы, особенно CFL-ww (тёпло-белого света) в видимой области характеризуются чрезвычайно неравномерным спектром. В зонах λ = 440-470 нм (голубой участок спектра), 500-530 нм (зелёный участок) и при λ > 630 нм доля излучения исчезающее мала. В зелёно-жёлтой области - λ =560 и 575 нм – вблизи максимума кривой V(λ) (отн. спектральной чувствительности глаза для дневного зрения) тёпло-белые компактные лампы имеют очень небольшую долю излучения. Это частично объясняет невысокую световую отдачу этих ламп - 55-67 лм/Вт.


В приводимой ниже таблице сведены результаты оценки общего индекса цветопередачи Ra и частных (специальных) индексов R1 - R14 для всех перечисленных источников света.

Источник света

D65

P4000

P2700

A

LED2500

LED4000

CFL-ww

CFL-kw

Retrofit-LED

Tц , К

6504

4000

2700

2865

2488

3695

2795

6163

2891

Δ u* v*

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0004

-0,0028

0,002

0,0114

0,0033

Ra

100

100

100

100

97

95

83

77

87

R1

100

100

100

100

97

98

97

86

94

R2

100

100

100

100

99

97

96

83

88

R3

100

100

100

99

95

91

51

53

76

R4

100

100

100

100

94

92

89

81

89

R5

100

100

100

100

97

98

89

78

88

R6

100

100

100

100

97

96

83

68

83

R7

100

100

100

99

98

94

89

85

89

R8

99

100

100

99

99

95

72

81

89

R9

99

100

100

98

96

97

10

29

67

R10

100

100

100

100

99

92

52

34

64

R11

100

100

100

99

90

91

80

64

89

R12

100

100

100

98

97

91

48

49

57

R13

100

100

100

100

97

99

94

85

91

R14

100

100

100

99

96

94

66

70

84

Рассматривая данные, приведенные в таблице, можно увидеть, что наименьшие значения частного индекса R9 (10 и 29) - воспроизведение насыщенных красных цветов - были зафиксированы у обоих типов компактных люминесцентных ламп.

На графике равноконтрастной системы CIELUV цветовой сдвиг излучения компактной люминесцентной лампы холодного дневного света «CFL-kw» равный Δ u* v* = 0,0114 -максимален относительно координат цвета стандартного источника дневного света D65. Это означает, что свету этой лампы присущи цветоискажающие свойства и он не будет восприниматься как «белый».
Это важнейший критерий при оптимизации ламп с широкополосным спектром и не должен оставаться без должного внимания разработчиков.


В качестве контрольных образцов цвета для определения общего и специальных индексов цветопередачи МКО выбрала 14 показанных ниже цветов из атласа американского художника Альберта Генри Манселла (1858-1918). Эти образцы позволяют судить о качестве воспроизведения цвета наиболее распространённых окрашенных объектов.
В число контрольных образцов МКО входят 8 основных и 6 дополнительных. Основные 8 образцов имеют одинаковое значение координаты (value) в атласе Манселла, что соответствует примерно одинаковому коэффициенту отражения (30%).

TCS01-светлый серо-красный
TCS02-серо-жёлтый
TCS03-жёлто-зеленый
TCS04-светло-зелёный
TCS05-светло-голубой
TCS06-светло-синий
TCS07-светло-фиолетовый
TCS08-пурпурный
TCS09-красный
TCS10-жёлтый
TCS11-зелёный
TCS12-синий
TCS13-розоватый (кожный покров европеоидов)
TCS14-зелёный (листва деревьев)

Подробнее о методе оценки цветопередачи, разработанном Международной Комиссией по Освещению (МКО), см.:
1. В.В. Мешков, А.Б.Матвеев - ОСНОВЫ СВЕТОТЕХНИКИ. ч.2, с.339-347 (Москва, Энергоатомиздат,1989)
2. .«Оценка цветопередачи источников света» http://www.k-to.ru/ru/interesting/events/detail.php?ID=683


возврат к списку статей

версия для печати
 
© 2020 ЗАО "Точка Опоры Промэлектросвет"
музейное освещение, светильники музеи, свет в музее, галерея светильники, выставочное освещение, освещение выставок, освещение выставочных залов, освещение галереи, световые линии, световые короба, нестандартное осветительное оборудование, освещение экспозиции, подсветка картины, современный музей, эрарта, музей воды, музейные технологии, освещение метро, светильники метрополитен, люстры для метро, реконструкция освещения метро, тоннельные светильники, архитектурное освещение метро, реставрация светильников для метро