Spektroskopowa analiza korelacji współczynnika M/P i opraw LED o wysokim współczynniku oddawania barw

Spektroskopowa analiza korelacji współczynnika M/P i opraw LED o wysokim współczynniku oddawania barw

Autor: Kevin Rao, 1 grudnia 2025 r

Ocena rozkładu widmowego w produktach oświetleniowych wymaga uwzględnienia parametrów efektu biologicznego. Współczynnik M/P służy jako wskaźnik pomiaru niewizualnych efektów biologicznych źródeł światła, a jego korelacja ze współczynnikiem oddawania barw (CRI) stała się centralnym punktem ocen technicznych.

Zasada obliczania współczynnika M/P

Stosunek M/P definiuje się jako iloraz luksu melanopowego podzielonego przez luks fotopowy. Obliczenia opierają się na funkcji działania melanopowego mel(λ) i funkcji fotopowej V(λ) zdefiniowanej w normie CIE S 026/E:2018. Przyrządy pomiarowe muszą być zgodne z normą ISO/CIE 19476:2014, wymagającą widmowego przedziału długości fali wynoszącego 1 nm.

Stosunek M/P określa ilościowo potencjalny wpływ źródła światła na tłumienie melatoniny. Norma dotycząca oświetlenia przemysłowego ANSI/IES TM-18-20 stanowi, że współczynnik M/P dla nocnego oświetlenia środowiska pracy powinien wynosić poniżej 0,6.

Dostarczone przez narzędzia Excel z Instytutu Budownictwa WELL.

Charakterystyka widmowa diod LED o wysokim-CRI

Diody LED o wysokim współczynniku oddawania barw osiągają swoją wydajność dzięki wielopasmowemu wzmocnieniu widma. Typowa dioda LED CRI 97 tworzy trzy szczyty promieniowania przy około 450 nm, 540 nm i 610 nm. Ta struktura widmowa zwiększa udział energii promieniowania w paśmie 450-480 nm, jednocześnie zwiększając wartość R9.

Dane testowe pokazują, że przy skorelowanej temperaturze barwowej (CCT) wynoszącej 3000 K, gdy CRI wzrasta z 80 do 95, udział strumienia promieniowania w paśmie 450-480 nm wzrasta z 12% do 18%. Pasmo to odpowiada wrażliwemu obszarowi funkcji działania melanopicznego.

Zrzut ekranu z narzędzia Excel firmy WELL Building Institute

Porównawcze dane parametrów widmowych

*Źródło danych: norma testowa IES TM-30-20, warunki pomiaru 25 stopni ±1 stopień *

                                                    Zrzut ekranu z narzędzia Excel firmy WELL Building Institute

Analiza wpływu technologii inżynieryjnej

Spektralna sprzeczność projektu
Osiągnięcie wysokiego CRI wymaga ciągłego rozkładu widma w paśmie 600-700 nm. Obecna technologia zwiększa intensywnośćNiebieski chip 450 nmwzbudzić czerwone luminofory, co prowadzi do zwiększonego-niebieskiego promieniowania o krótkiej długości fali. Badania wskazują, że na każde 10 punktów wzrostu wartości R9 strumień promieniowania przy 450 nm wzrasta o około 3,2%.

Schemat optymalizacji efektu biologicznego
Wykorzystanie technologii wzbudzenia chipa fioletowego może zmniejszyć współczynnik M/P. Zastosowanie fioletowego chipa o długości fali 405 nm z tri-luminoforami może utrzymać CRI powyżej 95, jednocześnie obniżając współczynnik M/P do 0,48. Technologia ta jest już stosowana w scenariuszach oświetlenia medycznego.

Strategia sterowania oświetleniem
Inteligentne systemy oświetleniowe dynamicznie dostosowują widmo w oparciu o rytmy dobowe. Tryb nocny ogranicza udział promieniowania 450 nm do poniżej 12%, jednocześnie uzupełniając natężenie oświetleniaDiody LED o długości fali 590 nm, bursztynowe. System ten jest zgodny z wymaganiami klauzuli WELL Building Standard L03.

Wytyczne dotyczące scenariusza zastosowania

Konfiguracja oświetlenia biura
W obszarach pracy w ciągu dnia wykorzystywane są źródła światłaCRI powyżej 90, przy wskaźnikach M/P kontrolowanych w zakresie 0,55-0,65. Oświetlenie sali konferencyjnej oferuje regulowane tryby widma: tryb prezentacji poprawia wydajność oddawania barw, natomiast tryb spotkań nocnych obniża współczynnik M/P.

Rozwiązania w zakresie oświetlenia medycznego
Do oświetlenia nocnego sali pacjentów wykorzystywane są specjalne źródła światła o współczynniku CRI 80 i M/P poniżej 0,4. W oświetleniu chirurgicznym rozróżnia się ogólne oświetlenie otoczenia i oświetlenie pola operacyjnego, przy czym to drugie utrzymuje wysoką charakterystykę oddawania barw, podczas gdy oświetlenie otoczenia wykorzystuje źródła o niskim współczynniku M/P.

Standardy oświetlenia przemysłowego
W zakładach pracy ciągłej wdrażane są-strategie oświetleniowe oparte na czasie. W pierwszej połowie nocy oświetlenie o wysokim-CRI jest przełączane po północy w tryb niskiego współczynnika M/P. Współczynnik utrzymania natężenia oświetlenia pozostaje niezmieniony, natomiast widmowy rozkład mocy jest dostosowywany według zadanego programu.

Często zadawane pytania

Metoda pomiaru stosunku M/P
Za pomocą spektroradiometru zmierz widmowy rozkład mocy obliczony zgodnie ze standardem CIE 218-2016. Do szybkiej oceny na miejscu można zastosować skalibrowane testery zagrożenia światłem niebieskim, których wyniki pomnożono przez współczynnik konwersji wynoszący 0,82.

Wymagania dotyczące etykietowania specyfikacji produktu
Dokumentacja techniczna produktów oświetleniowych powinna zawierać wartości współczynnika M/P dla trzech punktów CCT: 3000K, 4000K i 5000K. Sprawozdania z badań muszą określać zastosowany standard i niepewność pomiaru, która powinna być mniejsza niż 8%.

Istniejące rozwiązania w zakresie modernizacji systemów
Bez zmiany opraw zainstalowanie-filtrów optycznych odcinających 475 nm może zmniejszyć współczynnik M/P o 35–40%. Strata światła przez filtr wynosi około 12%, co wymaga odpowiedniego zwiększenia podstawowej wartości projektowej natężenia oświetlenia.

Weryfikacja zgodności ze standardami
Oświetlenie budynków medycznych wymaga 24-godzinnego raportu z oceny wpływu na rytm melatoniny. Raport powinien zawierać obliczenia wartości pola MLT-i analizę widmowych szeregów czasowych, zgodnie z załącznikiem H do normy GB 50034-2021.

Podstawa decyzji o wyborze produktu
Prioritize compromise solutions with CRI 90-93 and M/P ratios of 0.50-0.55. For special scenarios, use tunable spectrum products with daytime mode CRI >95 i tryb nocny M/P<0.45.

Standardy referencyjne i literatura

CIE S 026/E:2018System pomiaru promieniowania optycznego w ipRGC-Reakcje pod wpływem

ANSI/IES TM-18-20Wytyczne projektowe dotyczące oświetlenia okołodobowego

Norma budowlana WELL, wersja 2, L03, klauzula

GB 50034-2021Norma dotycząca projektowania oświetlenia budynków