Wysoki współczynnik CRI i niski współczynnik M/P: czy w oświetleniu LED można mieć jedno i drugie?
Niedawno projektant oświetlenia opowiedział nam o pracy, w której klient miał dwa żądania. Aby dokładnie renderować dzieła sztuki, oświetlenie galerii musiało mieć co najmniej 95 CRI. Aby chronić zdrowie odwiedzających, należało ograniczyć ekspozycję na światło niebieskie. Te dwa żądania są ze sobą sprzeczne. W tym artykule omówiono przyczyny takiego stanu rzeczy i zaproponowano rozwiązania.
Spór między dwoma użytecznymi środkami
Zarówno niski współczynnik M/P, jak i wysoki CRI są idealne. Problem polega na tym, że osiągnięcie obu celów w jednym statycznym źródle światła jest fizycznie trudne. Aby zrozumieć dlaczego, musisz zrozumieć, co faktycznie mierzy każdy wskaźnik.
Gdy źródło światła ma wysoki współczynnik CRI, precyzyjnie oddaje kolory obiektu w porównaniu ze światłem referencyjnym. Wynik powyżej 90 punktów uważa się za wyjątkowy. Ma to kluczowe znaczenie w sytuacjach, w których ważna jest wierność kolorów, takich jak wystawy sztuki, wystawy detaliczne i badania lekarskie.
Możliwy wpływ światła na rytm dobowy mierzy się stosunkiem M/P, który oznacza luks melanopowy do luksu fotopowego. Mniejsza energia światła niebieskiego w stosunku do postrzeganej jasności jest wskazywana przez niższy współczynnik M/P. Dotyczy to oddziałów szpitalnych, sypialni i wszelkich obszarów używanych w nocy.
Fizyka zamiast-kompromisu
Źródłem konfliktu jest proces produkcji światła LED. Bardzo niski współczynnik M/P wynoszący około 0,12 można osiągnąć stosując diodę LED o niskim CRI, taką jak bursztynowa dioda LED owąskie widmo 590 nm. Krzywa fotopowa, która mierzy jasność, odpowiada za większość energii, podczas gdy krzywa melanopowa, która mierzy światło niebieskie wywołujące czujność, uwzględnia bardzo niewiele. Jednakże ta bursztynowa dioda LED nie nadaje się do oświetlenia ogólnego ze względu na słabe oddawanie barw.
Producenci muszą dodać więcej długości fal, aby zwiększyć CRI. Oddawanie ciepłych kolorów jest wzmocnione przez czerwień i głęboką czerwień. Na chłodne odcienie wpływają przerwy w widmie wypełnione długościami fal cyjanu i błękitu. Widmo staje się pełniejsze, a współczynnik CRI wzrasta po dodaniu dodatkowych długości fal. Jednakże następuje również wzrost energii poniżej krzywej melanopicznej.
To było bezpośrednioprzetestowane przez Waveform Lighting. Porównali lampę halogenową o doskonałym CRI 100 z trzema lampami LED 3000 K o wartościach CRI 82, 91 i 97. W danych stwierdzono współczynniki M/P wynoszące 0,513, 0,546, 0,548 i 0,581. Współczynnik M/P wzrósł wraz ze wzrostem CRI. W większym spektrum zawsze będzie więcej energii światła niebieskiego.
Ograniczenie wyboru statycznego
Każde pojedyncze, statyczne źródło światła wymaga kompromisu ze względu na fizyczne ograniczenia. Doskonały kolor i lepszą stymulację okołodobową zapewnia lampa o wysokim-CRI i wysokim-M/P. Chociaż światło niebieskie jest redukowane w przypadku lampy o niskim-CRI i niskim-M/P, kolory wydają się błędne i pozbawione życia.
Znaczenie tego widać na sali pacjenta w szpitalu. Aby skutecznie analizować odcień skóry i gojenie się ran o godzinie 10:00, lekarz potrzebuje95 CRIświatło o temperaturze 4000K. Aby zachęcić do uważności, światło powinno mieć większy stosunek M/P. Aby zapewnić komfortowy sen o 22:00, ten sam pacjent potrzebuje światła 95 CRI o temperaturze 2700 K i niskim współczynniku M/P. W tym samym pomieszczeniu tego samego dnia występują dwa całkowicie różne wymagania widmowe.
Odpowiedzią jest dynamiczne białe oświetlenie
Rozwiązaniem tego dylematu jest zaprzestanie uważania światła za statyczne. Zimne i ciepłe białe diody LED są łączone w wielokanałowe-systemy LED, aby stworzyć dynamiczną biel, znaną również jako przestrajalna biel. Aby uzyskać dowolną temperaturę barwową wzdłuż krzywej Plancka, system sterowania modyfikuje mieszaninę.
Zawartość widma koloru niebieskiego znacznie maleje, gdy przestrajalny biały system zostanie przyciemniony z 4000 K do 2700 K. Ponieważ uwalniana jest mniejsza-energia o krótkiej długości fali, współczynnik M/P w naturalny sposób spada. Światło ma znacznie mniejszy efekt dobowy i jest wizualnie ciepłe przy temperaturze 2700 K. Jest bardziej atrakcyjny wizualnie i chłodniejszy w temperaturze 4000 K.
Największą korzyścią jest to, że CRI pozostaje wysokie w całym spektrum. Współczynnik M/P zmienia się wraz z temperaturą barwową, a dobrze-dobrze zaprojektowany system z możliwością przestrajania bieli może utrzymać 90 CRI lub więcej w zakresie od 2700 K do 5000 K.
Ramy projektowania okołodobowego
Dla różnych lokalizacji wymagane są różne harmonogramy oświetlenia. Zalecenia wymienione poniżej stanowią podstawę specyfikacji projektowych.
Jeśli chodzi o czujność, środowiska biurowe korzystają z temperatury 4000 K przy minimum 90 CRI rano i 3000 K późnym popołudniem. Pokoje pacjentów w placówkach służby zdrowia powinny wykorzystywać temperaturę od 4000 K do 5000 K podczas badań w ciągu dnia i 2700 K po godzinie 20:00, przy co najmniej 90 CRI przez cały czas. W godzinach pracy galerie sztuki i placówki handlowe mogą wykorzystywać temperaturę od 3500 K do 4000 K, przechodząc na cieplejsze odcienie, jeśli wydarzenia odbywają się wieczorem. Przy wszystkich ustawieniach na poziomie 90 CRI lub wyższym, sypialnie mieszkalne powinny wykorzystywać temperaturę 4000 K rano i 2700 K lub mniej po zachodzie słońca.
Wybierając produkty do instalacji z dynamiczną bielą, upewnij się, że współczynnik CRI utrzymuje się na poziomie powyżej 90 w całym zakresie temperatur barwowych. Sprawdź kompatybilność ze swoim systemem sterowania (protokoły DALI, DMX lub bezprzewodowe) i potwierdź zakres ściemniania. Dodatkowo upewnij się, że przy wszystkich ustawieniach przyciemnienia kombinacja sterownika i diody LED zapewnia rzeczywistą wydajność-bez migotania.
Wybór pomiędzy niskim współczynnikiem M/P a wysokim CRI nie jest już przedmiotem dyskusji. Obydwa nie mogą być zasilane jednocześnie przez pojedynczą żarówkę statyczną. Inteligentny system może jednak zapewnić jedno i drugie w różnych porach dnia, dopasowując odpowiednie spektrum do odpowiedniej aktywności w odpowiednim czasie.
Często zadawane pytania
P: Czy diody LED o wysokim CRI naprawdę wytwarzają więcej niebieskiego światła?
Odp.: Dioda LED o wyższym CRI ma zazwyczaj pełniejsze widmo, które obejmuje więcej energii we wszystkich widzialnych długościach fal, przy tej samej temperaturze barwowej. Testy wykazały, że często prowadzi to do nieco większego stosunku M/P w porównaniu z diodami LED o niższym CRI. Chociaż różnica nie jest znacząca, jest mierzalna.
P: Czy można uzyskać pojedynczą żarówkę LED o wyjątkowo niskim współczynniku M/P i 95 CRI?
O: Wcale nie. Energia jest nieuchronnie dodawana w niebieskim obszarze poprzez mechanikę wytwarzania pełnego widma o wysokim CRI. Żarówka o wysokim CRI 2700 K może mieć stosunkowo niski współczynnik M/P, ponieważ zawartość koloru niebieskiego jest już dość niska przy ciepłej temperaturze barwowej, takiej jak 2700 K. To staje się znacznie trudniejsze do osiągnięcia w okolicach 4000K.
P: Jaki jest idealny stosunek M/P dla sypialni?
Odp.: Do użytku wieczorem wybierz ciepłe białe żarówki o temperaturze 2700 K lub niższej. Stosunek M/P jest naturalnie niższy w tych temperaturach barwowych, zwykle poniżej 0,45. Sekret polega na wykorzystaniu cieplejszego światła o niższym M/P w miarę zbliżania się nocy i chłodniejszego światła o wyższym M/P w ciągu dnia.
P: Czy inteligentne żarówki rozwiązują problem między M/P a CRI?
Odp.: Metoda przyciemniania-do-stosowania w większości inteligentnych żarówek konsumenckich zmniejsza temperaturę barwową po przyciemnieniu, ale nie zapewnia doskonałego współczynnika CRI przy wszystkich ustawieniach. Specjalistyczny system dostrajania bieli z określonym współczynnikiem CRI w całym spektrum to niezawodna metoda kontrolowania zarówno jakości kolorów, jak i wpływu na cykl dobowy w profesjonalnych projektach.
Kontakt
Kevina Rao
E-mail:bwzm12@benweilighting.com
Tel/Whatsapp:+8619972563753
