Что такое люмены в светодиодных лампах и что они обозначают

Цветовая температура и наши эмоции

Свет, даваемый светодиодной лампой, способен влиять на состояние человека

По этой причине важно сделать правильный выбор светильника для дома и офиса. Теплые цвета успокаивают, а холодные наоборот бодрят. Так, теплый свет 2700 К создает теплую и уютную атмосферу

4100К – яркая, чистая, продуктивная атмосфера. 5000К и выше – тревога, яркость

Так, теплый свет 2700 К создает теплую и уютную атмосферу. 4100К – яркая, чистая, продуктивная атмосфера. 5000К и выше – тревога, яркость.

Какие лампы выбрать для офиса

Офисные и рабочие помещения лучше освещать нейтральными светодиодными лампами. Некоторые предприятия и офисы могут даже освещаться светодиодными лампами с холодным свечением 4100 К. Использовать светильники ниже 4100 К на постоянной основе не рекомендуется.

Какие лампы подходят для дома

Для дома подойдут желтоватые оттенки – например, светодиодные лампы 3000 К. Их лучше использовать утром для мягкого пробуждения и вечером для успокаивающего эффекта. Такие лед лампы можно установить в спальне, гостиной.

Для кабинетов, кухни, ванной и других комнат, где человек находится недолго, лучше установить светодиодные лампы с нейтральным свечением. Лампы с цветовой температурой выше 5300К не используются в жилых помещениях, они подходят для складов и производств.

Галогенные

В миниатюрных источниках освещения, таких как точечные для потолка, устанавливали галогенные лампы. Галогенка имеет минимальные размеры по сравнению с другими. Чаще всего это цоколь G9, с которым сейчас больше всего проблем.  Яркость диодных зависит от размера системы охлаждения. Чтобы сделать светодиодку размером с галогенку, охлаждение приходится делать очень маленьким. Поэтому мощность диодных с цоколем G9 не превышает 300лм. В характеристиках часто завышают, указывая 400-600лм, так же не верьте параметрам на базаре Aliexpress. При использовании люстры на 6 патронов и 300лм на одну светодиодку невозможно получить хорошее освещение, придётся менять люстру.

Таблица соответствия для простых галогенных

ГалогеннаяLED аналогЛюмены
5 вт260
10 вт3140
25 вт4260
35 вт5410
40 вт6490
50 вт9700
Данные с сайта Осрам

Разновидности галогенных

Таблица соответствия для улучшенных галогенок

ГалогеннаяLED аналогЛюмены
10 вт3180
20 вт4350
25 вт6500
30 вт5650
35 вт8860
40 вт12980
50 вт141200
Использованы значения с официального сайта Osram для галогенок серии Standart с цоколями G4 и G9

Срок службы в среднем  от 1000ч до 2000ч. Чем выше мощность, тем короче срок службы.

Переход на использование светодиодных ламп

Рассматривая возможность перехода на более экономные лампочки, обратите внимание на ряд нюансов. Во-первых, целесообразно заменять только мощные лампочки (60 Вт и выше), так как замена маломощных ламп не принесет значительной экономии, а вот сумма, потраченная на покупку светодиодной лампы, может и не окупиться

Во-вторых, заменяйте лампы в часто используемых приборах освещения, например, в люстрах или светильниках в жилых помещениях, так как менять лампу в местах, где вы только изредка включаете свет, не имеет смысла. В-третьих, не ожидайте резкого сокращения расхода электроэнергии после замены ламп (экономия может составить 15-25%), поскольку основными потребителями электричества являются бытовые приборы (утюг, электрочайник, электроплита, стиральная машина и т.д.).

Наконец, при выборе светодиодных ламп не покупайте приборы одного производителя, а сначала опробуйте один-два бренда. Дело в том, что устройства разных производителей могут отличаться по испускаемому свету, даже если на упаковках заявлена одинаковая цветовая температура.

На сегодняшний день светодиодные лампы уже не являются дорогой технической новинкой и вполне доступны по ценам. Учитывая, что светодиодные лампы выгодно отличаются от обычных ламп накаливания, переход на их использование вполне целесообразен.

Отличие освещенности от светового потока

При этом многие путают единицы измерения Люмены с Люксами. Запомните, в люксах измеряется именно освещенность.

Как наглядно объяснить их разницу? Представьте себе давление и силу. С помощью всего лишь маленькой иголки и небольшой силы, можно создать высокое удельное давление в отдельно взятой точке.

Также и с помощью слабого светового потока, можно создать высокую освещенность в отдельно взятом участке поверхности.

1 Люкс – это когда 1 Люмен попадает на 1м2 освещаемой площади.

Допустим, у вас есть некая лампа со световым потоком в 1000 Лм. Внизу этой лампы стоит стол.

На поверхности этого стола должна быть определенная норма освещенности, чтобы вы могли комфортно работать. Первоисточником для норм освещенности служат требования сводов правил СП 52.13330

Для обычного рабочего места это 350 Люкс. Для места, где производятся точные мелкие работы – 500 Лк.

Данная освещенность будет зависеть от множества параметров. К примеру, от расстояния до источника света.

От посторонних предметов рядом. Если стол находится около белой стены, то и люксов соответственно будет больше, чем от темной. Отражение обязательно скажется на общем итоге.

Любую освещенность можно замерить. Если у вас нет специальных люксометров, воспользуйтесь программами в современных смартфонах.

Правда заранее приготовьтесь к погрешностям. Но для того, чтобы сделать навскидку первоначальный анализ, телефон вполне сгодится.

Что такое «люмен»

В средине ХХ в. для избегания путаницы в единицах измерения между различными странами была введенная универсальная система СИ. Именно благодаря ей мы имеет ватты, амперы, метры, килограммы и т.п.

Согласно ей, (видимое электромагнитное излучения) является Фактически в этих единицах измеряют количество света, исходящего от его источника.

Так же на вопрос о том, что такое «люмен, можно ответить, что это название известной российской рок-группы из Уфы. Начав свою деятельность в 1998 г., она уже почти двадцать лет продолжает оставаться любимой многими слушателями в Российской Федерации и за ее пределами.

Что означает это понятие?

До недавнего времени автомобильное освещение организовывалось за счет галогенных ламп. Сегодня же на их смену пришли более мощные и лучшие по светотехническим характеристикам световые источники – диодные лампы. Они используются повсеместно:

  • освещение дома и предприятий;
  • устройство подсветки на различных транспортных средствах (машины, мотоциклы, квадроциклы и т.п.);
  • оформление стендов наружной рекламы;
  • использование в прожекторах уличных и офисных осветительных приборов.

Что такое цветовая температура светодиодных ламп? Это понятие даже не подразумевает количество выделяемого ими тепла, а имеет несколько иное значение. Если говорить понятным языком, то это визуальный эффект восприятия светового источника человеческим глазом. «Теплота» каждого источника определяется по мере приближения оттеночного спектра к солнечному (желтому).

Спектр свечения с указанием каждого источника

Чтоб больше вникнуть в это понятие, можно провести ассоциацию с пламенем свечи. Если же речь идет о холодных оттенках, то тут больше ассоциация с цветом неба в различное время суток. Или вот еще, во время нагрева металла, он излучает характерное свечение. Сначала этот процесс сопровождается красными тонами. При повышении температурного режима цветовой спектр постепенно начинает смещаться к желтому, белому, ярко-синему и фиолетовому.

В чем измеряется эта характеристика? Само понимание температура подразумевает то, что она явно измеряется в градусах. В этом случае речь идет о Кельвинах., которые сокращенно прописываются заглавное буквой «К».

Для большего восприятия рассмотрим цветовую температуру светодиодных ламп в таблице, где каждому значению соответствует определенный цвет, наблюдаемый нами в быту и в жизни.

t°, КельвиныСветоизлучатель
800Первый этап видимого темно-красного свечения раскаленных металлических тел
1500-2000Свечение пламени свечи
2200Лампа накала мощностью в 40W
2800ЛН мощностью в 100W
3000ЛН мощность в 200W, галогенки
3400Свечение солнца на горизонте
3500-4200Лампы дневного света (ЛДС)
4300-4500Свечение солнца утром и в обед
4500-5000Дуговая лампочка на ксеноне, электродуга
5000Свечение солнца в полдень
5100-5600Световое излучение при фотовспышке
5700-7000ЛДС
6200Приближенный к ДС
6500Приближенный к полуденному солнечному
6500-7500Облачная погода
7500ДС, с преобладанием рассеянного от чистого голубого неба
7500-8500Сумеречное свечение
8600-9900Синее небо без облаков на северной стороне непосредственно перед восходом солнца
10000Световой источник с «бесконечной t°»
15000Ясное небо в зимнее время года
20000Синее небо в регионах, приближенных к полярному кругу

Свет цветовой температуры светодиодных излучателей немного другой. В отличие от спектра свечения металла при его нагреве, он имеет несколько иной вид излучаемого светового потока, что обусловлено другой методикой происхождения. Но при этом общая суть остается такой же: с целью получения необходимого оттенка требуется определенная t° светоизлучения. Также стоит отметить и тот факт, что эта характеристика никоим образом не связана с количество выделяемой светоэлементом тепловой энергии.

В очередной раз стоит напомнить, цветовая температура и физическая понятия не тождественные. В первом случае речь идет о яркости светового потока, во втором – о количестве выделяемого тепла.

ВИДЕО: Наука световой температуры

Что такое световой поток светодиодных и люминесцентных ламп

Световой поток (также сила света) – это мера, которая характеризует количество световой мощности в излучаемом потоке. У него есть отличие от электромагнитного излучения (включая инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый свет). От светового электромагнитный поток отличается тем, что световой регулируется для отражения в соответствии с чувствительностью человеческого глаза к различным длинам волн света.

Сила света (или поток света) – частый параметр измерения светодиодов с малым уровнем мощности. Сила света должна измеряться на расстоянии, на котором модель (устройство) можно рассматривать как точечный источник света. Расстояние детектора от испытуемого образца, необходимое для соответствия этому критерию, носит название фотометрического расстояния. Оно зависит от габаритов тестируемого источника света. Минимальный коэффициент, который определяется отношением расстояния до детектора и максимальной протяженности светоизлучающей поверхности, может быть от 5 до 15.

Многие светодиоды имеют довольно большую площадь излучения. Линзы, если таковые имеются, могут очень быстро показать видимое положение излучающего центра. Излучение, измеренное на детекторе, сложно связано с интенсивностью источника.

Данная концепция потеряла свою актуальность относительно физически точного определения силы света. Однако в большей степени, относится к измерению освещенности на фиксированном расстоянии и габаритах самого детектора. Сверхъяркий диод расположен таким образом, что его механическая ось находится прямо на линии с центральной точкой круглого детектора с активной площадью, равной 1 см квадратный, а поверхность детектора должна быть перпендикулярна этой оси.

Бывает, что ни сила света, ни световой поток не дают так называемого «полезного» света для конкретного применения. В этой связи, необходимо нечто компромиссное. Количество частичного светодиодного потока было впервые введено МКО. Сила света включает в себя поток и телесный угол и является отношением этих двух значений. Это означает, что его единицей является кандела. Она составляет произведение люмена на стерадиан. Канделы указывают, насколько яркий свет в данном направлении.

Термин «световой поток» также используется для измерения мощности видимого света ламп, когда свет не направлен. Он относится к видимому свету, который излучается во всех направлениях в данный момент. В свою очередь поток излучения – это общее излучение (ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное), распространяемое от света во всех направлениях.

Частичный световой поток светодиодов также включает в себя как поток, так и угол, но выражается как поток в пределах угла, а не как отношение. Таким образом, его единица измерения – люмен с указанным углом (Лм). Как и усредненная сила света светодиодов, она представляет собой меру ближнего поля и аналогичным образом определяется в терминах физической геометрии, а не является фундаментальной единицей. Вот почему термин «светодиод» включен в количество. Это отличает его от фрагментарного потока, который можно рассчитать по гониометрическим измерениям в дальней зоне.

Характеристика распределения силы света светодиодов и источников светодиодного освещения является чисто фотометрической задачей измерения. Она осуществляется при помощи гониометра, который используется вместе со спектрорадиометром или фотометром. Фотометр позволяет проводить очень быстрые измерения, буквально «на лету». Его рекомендуется использовать для сугубо фотометрических измерений. Спектрорадиометры дают явное преимущество в том, что все характеристики (радиометрические, колориметрические и фотометрические) могут определяться с максимальной точностью. Однако, гониоспектрорадиометры имеют более длительное время для измерения. Данные способы измерения потока света также характерны и для люминесцентных.

Когда лампа новая, ее световая мощность максимальна. По мере её использования её производительность и светоотдача снижается. Определение, которое используется для описания снижения светоотдачи, называется стабильностью светового потока.

Амортизация люменов газоразрядных ламп (люминесцентных и газосветных) и светодиодов значительно выше, чем у ламп накаливания или вольфрамовых ламп.

Как устроена лампа накаливания

Существует много разновидностей этого прибора, и об основных из них ты, конечно, уже слышал:

  1. Вакуумные.
  2. Галогенные.
  3. Криптоновые.

Названия серьезные, но пугаться их не стоит. Наверняка эти лампочки ты видел, даже не подозревая, что они так серьезно называются. Более того, все эти разновидности ламп накаливания имеют одинаковый принцип работы и сходную конструкцию. Поэтому для общего понимания предмета нам достаточно разобраться в устройстве простейшей вакуумной лампочки.

Конструктивно любая такая лампочка выполнена в виде стеклянной колбы, в которой на тонких металлических стойках, одновременно являющихся и токопроводящими контактами, закреплено так называемое тело накала –  спираль из тугоплавкого материала с высоким электрическим сопротивлением. К колбе крепится патрон – разъем той или иной конструкции, позволяющий подключать спираль к электрической сети. Типов разъемов существует множество, но самый распространенный из них, патрон Эдисона, ты, конечно, видел. Именно им оснащены бытовые лампочки, которые мы вворачиваем в патроны люстр и настольных ламп.

Конструкция обычной лампочки накаливания

При подаче на прибор напряжения спираль, которая изготавливается обычно из вольфрама и представляет собой “многослойную” пружину, начинает разогреваться и излучать электромагнитные волны. Чем выше температура спирали, тем выше частота излучения.  Уже при температуре 580 градусов Цельсия спираль светится красным светом, а при 2 000 градусах ты увидишь яркий свет.

Вот и почти вся конструкция лампочки накаливания. Почему почти? Потому что в работе такой конструкции есть одна, мягко говоря, проблема. Как только спираль нагреется, она сразу же окислится на воздухе и сгорит. Чтобы этого не происходило, из колб самых первых ламп накаливания откачивали воздух – главный источник кислорода, сжигающего спираль. Именно отсюда и пошло название «вакуумные».

Сегодня лампочек накаливания с вакуумом в колбе практически нет (исключение составляют миниатюрные устройства). Воздух давно не откачивают, а просто заменяют инертным газом, не дающим вольфрамовой спирали окисляться. Обычно это смесь азота с аргоном. Тем не менее, обычные лампочки до сих пор принято называть вакуумными, чтобы не путать с другими типами источников света. Ресурс классической лампы накаливания составляет около 1 000 ч.

Поскольку название «вакуумное» прижилось, я тоже буду им пользоваться в этой статье для обозначения обычных лампочек накаливания, колба которых заполнена азотно-аргоновой смесью.

Криптоновые и галогенные лампы накаливания

По сути, это все те же лампочки со спиралью, но в баллон криптоновой лампы закачивается не азот или аргон, а криптон. Из-за большего, чем у азота и аргона, атомного веса криптона спираль испаряется значительно медленнее. Это не только продлевает срок службы светильников  в несколько раз, но и позволяет повысить КПД лампы, увеличив температуру спирали. Кроме того, спектр излучения такой лампочки гораздо ближе к естественному белому свету.

Галогенные источники света наполнены все той же азотно-гелиевой смесью, но с добавкой галогенов – йода или брома. Эта присадка буквально собирает испарившиеся молекулы вольфрама и возвращает их на спираль. Результат – еще более длительный срок службы осветителя (до 4 000 – 6 000 ч) и яркий белый свет почти без оттенка красного. Единственный недостаток галогенной лампы – высокая рабочая температура колбы: минимум 250, а чаще 500 градусов Цельсия и выше. Только при такой температуре галогены в состоянии выполнять свою работу.

Яркость, свет и цвет

На упаковке светодиодной лампочки всегда указывается
потребляемая мощность, исходя из которой можно прикинуть количество потребляемого
электричества и выдаваемого ей света. Потребляемая мощность измеряется в Ваттах
(обозначается Вт, W). Во многих магазинах лампы группируют на полках именно по потребляемой мощности.  

Помимо этого, производители часто указывают мощность лампы
накаливания, эквивалентную световому потоку. Например, на 12-ватной лампочке пишут,
что яркость свечения сопоставима с лампой накаливания на 100 Вт. 

Но конструкция светодиодных ламп принципиально отличается от ламп накаливания, при этом единого
стандарта пересчета нет, а значит, опираться на эту величину стоит с
осторожностью. 

Более объективно оценивать яркость ламп в Люминах (Лм, lm) и Люксах (Лк). Люмен — единица измерения светового потока, Люкс — освещенности помещения (1 Лк = 1 Лм на метр квадратный). 

Расчет освещения

Необходимое освещение рассчитывается с учетом норматива, площади помещений и высоты потолков.

Коэффициенты высоты потолков:

Высота потолка 2,5-2,7 метра — коэффициент 1Высота потолка 2,7-3,0 метра — коэффициент 1,2Высота потолка 3,0-3,5 метра — коэффициент 1,5Высота потолка 3,5- 4,0 метра — коэффициент 2

Нормативы освещенности помещений:

Жилые комнаты, кухня — 150 Лк (или Лм на 1 кв. метр)Детская — 200 Лк (или Лм на 1 кв. метр)Кабинет — 250 Лк (или Лм на 1 кв. метр)Библиотека — 300 Лк (или Лм на 1 кв. метр)Коридор, санузел, кладовые — 50-60 Лк (или Лм на 1 кв. метр)

Формула расчета освещения проста: Е x S x k = Ф, где Е — нормативное требование, S — площадь посещения, k — коэффициент высоты потолка, Ф — искомое необходимое освещение.

Например, для детской комнаты площадью 12 квадратов с
высотой потолка 2,64 метра нужно освещение: 200x12x1=2400 Лк. А для зала библиотеки площадью 60 квадратов с потолком 3,4 метра: 300x60x1,5=27000 Лк.

Следующая важная характеристика — цветовая температура. Это привычное теплое желтое освещение или холодный свет «как в больнице». Цветовая температура измеряется
в градусах Кельвина (К), и ее можно разделить на диапазоны: теплый (желтый), нейтральный (белый) и холодный (голубой).

Выбирать цветовую температуру следует по назначению помещения. Для отдыха комфортнее теплые цвета, а мелкие детали
лучше воспринимаются глазом при холодном свете.

Часто производители указывают индекс цветопередачи, это безразмерная
величина от 0 до 100. Индекс цветопередачи у неба (дневной свет) считается
равным 100, и принят за эталон. Соответственно, параметр лампы показывает — насколько цвета будут выглядеть естественными.

Для чтения и точных работ рекомендуют индекс цветопередачи
выше 90. Приемлемый для жилых помещений индекс — от 80. Все что менее 80,
лучше использовать только в технических или проходных помещениях (подъездах, чердаках и т.п.).

Сравнительная характеристика лампы накаливания и светодиодной

Разница «в возрасте» этих типов ламп составляет почти сотню лет. Тем не менее, «старушка» с вольфрамовой нитью в колбе до сих пор остается самой востребованной на рынке.

Светодиодные лампы Navigator Filament

Давайте проведем небольшой сравнительный анализ основных технических характеристик двух типов ламп – накаливания и светодиодной. Ведь не только мощностью отличаются равные по световому потоку изделия.

Светоотдача

Светоотдача лампы определяется как отношение светового потока к мощности. Измеряется этот параметр в Лм/Вт. Светоотдача лампы накаливания колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Ее светодиодный сородич имеет диапазон 90-110 Лм/Вт. Следовательно, эффективность последнего явно выше.

Цветовая температура

При проектировании освещения дома или офиса специалисты рекомендуют руководствоваться следующей таблицей:

Площадь помещения, кв. м

Требуемая мощность лампы, Вт

Накаливания

Светодиодная

Менее 615018
1025028
1230033
2050056
3070080

Теплоотдача

Не менее важной характеристикой, подлежащей сравнению, является теплоотдача от изделия. Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов

Лампы накаливания могут разогреваться до 250 градусов.

Правда, в основном этот параметр держится в пределах 170 градусов.

Разогретая стеклянная колба является потенциальным источником пожара, поэтому при монтаже осветительной сети в деревянном доме использовать традиционную лампочку не рекомендуют.

В этом плане светодиодная ламп находится в более выигрышном положении: она может нагреться не выше 50 градусов. Следовательно, никаких ограничений в ее применении не существует.

В этой статье речь идет об общих случаях. Для помещений категории повышенной взрыво-пожароопасности выпускаются соответствующая продукция, имеющая высокую степень защищенности.

Срок службы

Светодиодные лампы характеризуются отменной живучестью. Производители утверждают, что прослужить их изделие может более 50 тысяч часов. Лампы накаливания живут намного меньше – всего 1000 часов. Поэтому гораздо выгоднее один раз купить дорогую лампочку, которая прослужит несколько лет, чем каждые 3 месяца менять дешевую.

Типы светодиодных ламп

Однако долговечность светодиода не отражает одного прискорбного факта: со временем интенсивность его свечения снижается. Примерно через 4000 часов работы свет от него заметно потускнеет.

Деградация светодиода тем выше, чем ниже его качество. Много нареканий в этом плане возникает у потребителей к китайской продукции.

КПД

Коэффициент полезного действия ламп освещения говорит о том, какой процент потребленной электроэнергии превращается в свет, а какой – в тепловую энергию. КПД светодиодов составляют примерно 90%, лампа накаливания может похвастаться лишь семью-девятью процентами.

Thomson Filament — светодиодные лампы нового поколения

Цена

В интернете бурно спорят противники и сторонники светодиодов. Предмет их спора – стоимость. Ведь стоят светодиодные лампы более чем в 10 раз выше обычных. В пользу первых говорит малая мощность, а, следовательно, низкое энергопотребление.

Для наглядности сведем показатели экономичности ламп разного типа в таблицу:

Наименование показателяЛампа накаливанияЛюминесцентная Светодиодная 
Мощность, Вт60125
Стоимость изделия, руб.30150300
Энергопотребление за год, кВт*ч1753514
Стоимость потребленной энергии*, руб./год52610544

Таблица составлена на основе следующих исходных данных: в среднем лампочка горит около 8 часов в сутки или 8 х 365 = 2920 часов; стоимость 1 кВт*ч принята за 3 рубля.

Из таблицы видно, что даже без учета долговечности ламп светодиодная по сравнению с лампой накаливания занимает явно выигрышное положение.

Прочие характеристики

  • силе тока;
  • механической прочности;
  • цветовой температуре и некоторым другим показателям.

Давайте сравним две лампы:

  • светодиодную мощностью 9 Вт;
  • накаливания на 60 Вт.

Результаты сравнения сведем в таблицу:

Наименование параметраСветодиодная, 9 ВтНакаливания, 60 Вт
Сила тока, А0,0720,27
Эффективность светоотдачи, Лм/Вт53,410,3
Световой поток, Лм454,2612
Цветовая температура, К5500-70002800
Рабочая температура, С70180
Чувствительность к низким температурамотсутствуетПрисутствует у некоторых ламп
Чувствительность к влажностиотсутствуетПрисутствует у некоторых
Механическая прочностьВысокая – можно трястиНизкая – при сотрясении может оборваться нить или лопнуть стекло
Тепловое излучение, БТЕ/ч3,485

Все вышеприведенные таблицы позволяют составить общее представление о преимуществах и недостатках светодиодов и лампочек накаливания.

Плюсы и минусы приобретения такого вида лампочек

Положительные и отрицательные моменты можно оценить на примере следующих показателей:

  • Цена;
  • Габариты;
  • Направленный свет;
  • Пульсация.

Что касаемо первой характеристики, то тут можно сказать, что стоимость может быть в два раза больше, чем на обычную лампочку. Это главный минус продукта. Однако стоит учитывать, что за счет экономии электроэнергии стоимость товара себя окупит.

В светодиодных лампочках немного другое направление света, что первое время может быть непривычным. Освещение сбоку у них плохое.

Положительным моментом является отсутствие пульсации света. Однако не во всех лампочках это явление отсутствует. Нужно приобретать качественный товар во избежание неприятной для глаза пульсации.

CRI

Как было отмечено выше, основная проблема оценки современных источников света заключается в наличии различной формы спектра в видимой области. Так, например, рассмотренные выше ЛН и компактная ЛЛ при одинаковой коррелированной цветовой температуре могут передавать цвета совершенно по-разному. Собственно, индекс цветопередачи (CRI) разрабатывался как мера степени отклонения цвета объекта, освещенного ИС, от его цвета при освещении эталонным ИС сопоставимой цветовой температуры. Алгоритм расчета CRI подробно описан в существующих стандартах и публикациях .

Напомним, что сам стандарт был разработан около 40 лет назад Международной комиссией по освещению (МКО, International Commission on Illumination, CIE).

CRI возвращает одно значение в диапазоне от 0 до 100, определяющее, насколько тестируемый источник искажает эталонную палитру эталонных цветов (т. н. «набор цветов» — Macbeth Color Checker ) по сравнению с эталонным ИС (модель солнечного света или излучения «абсолютно черного тела» — АЧТ). Можно отметить, что в стандарте DIN 6169 указаны 14 эталонных цветов TCS01– TCS14, однако для расчета собственно CRI используются только первые восемь образцов.

Методика расчета CRI следующая:

  • Для модели стандартного наблюдателя по CIE 1960 производится расчет цветовых координат тестируемого ИС.
  • Производится расчет коррелированной цветовой температуры для ближайшей точки цветового пространства, лежащей на кривой излучения АЧТ, по отношению к координатам тестируемого ИС.
  • Если цветовая температура меньше 5000 К, в качестве эталонного ИС в дальнейшем используется модель излучения АЧТ с цветовой температурой, соответствующей тестируемому ИС; в противном случае используется модель стандартного ИС дневного цвета типа D .
  • Каждый из тестовых цветов поочередно освещается эталонным и тестируемым ИС.
  • Определяются координаты цвета, отраженного от каждого образца палитры эталонных цветов при тестировании.
  • Для каждого цвета эталонной палитры вычисляется евклидово расстояние между точками координат на цветовой плоскости, полученными для отраженного света от эталонного и тестируемого ИС (DEi).
  • Рассчитываются т. н. частные индексы цветопередачи для каждого эталонного цветового образца Ri = 100–4,6DEi.
  • Рассчитывается искомое значение CRI как арифметическое среднее всех частных индексов.

Максимальное значение CRI = 100 признается методикой как идеальная цветопередача тестируемого ИС, при этом каждый образец из набора эталонных цветов выглядит одинаково при освещении тестируемым и эталонным источником. В целом, принято считать значение CRI > 80 удовлетворительным для большинства применений в общем освещении.

В таблице приведены типичные значения CRI для стандартных ИС.

Таблица. Типичные значения CRI для стандартных источников света

Характеристика
цветопередачи

Степень
цветопередачи

Коэффициент
цветопередачи

Примеры ламп

Очень хорошая

Более 90

ЛН, галогенные, ЛЛ с пятикомпонентным люминофором

Очень хорошая

80–89

ЛЛ с трехкомпонентным люминофором, СД

Хорошая

70–79

ЛЛ ЛБЦ, ЛДЦ, СД

Хорошая

60–69

ЛЛ ЛД, ЛБ, СД

Достаточная

3

40–59

ДРЛ, НЛВД с улучшенной цветопередачей

Низкая

4

Менее 39

ДНат

На сегодня CRI признается МКО как единственная глобальная методика для всей индустрии освещения, однако, как было отмечено выше, для современных ИС со сложным многокомпонентным спектром высокий CRI не всегда является индикатором хорошей цветопередачи.

Рассмотрим пример светильника, спроектированного с учетом оптимизации спектра по критерию максимального значения CRI.

На рис. 4 показан спектр, цветовые координаты и пример освещения реальных объектов таким ИС (верхнее фото на рисунке). Видно, что, несмотря на высокое значение CRI = 91 и хорошую цветопередачу тестовых цветов (набор в нижнем левом углу на фотографии), в целом такое освещение воспринимается менее комфортно по сравнению с эталонным светильником (ЛН с аналогичной цветовой температурой), эффект освещения от которого показан на нижней фотографии. Видимый эффект «желтизны» объясняется большим сдвигом цветовых координат рассматриваемого источника света относительно кривой излучения АЧТ.

Рис. 4. Спектр, координаты цветности и пример освещения реальных объектов различными источниками света

Данный пример иллюстрирует один из множества возможных случаев несоответствия люминесцентных или СД-ламп с высоким CRI ожиданиям конечных потребителей.

Обоснованная критика системы CRI и исследования альтернативных систем оценки качества цветопередачи привели к созданию нового стандарта — т. н. шкалы качества света.

Как и в чем измеряется

С появлением ламп, у которых используемая мощность в ваттах стала отличаться от яркости, возник вопрос, как измерить потоки света.

Методика расчёта освещения в бытовых и производственных помещениях

Единицы измерений светового потока 1 люмен – это свет, отдаваемый излучателем с силой в 1 кд в рамках телесного угла в 1 стерадиан. Обозначается буквой Ф.

Для информации. Лампа с нитью накаливания в 100 Вт выдаст поток света, равный 1000 лм. Чем ярче светильник, тем он больше люмен выдаст.

Небольшой перечень приборов, которые применяются для измерения:

  • портативный люксметр;
  • сферический фотометр;
  • люксметр-пульсметр.

Самостоятельно проверить соответствие параметров приобретённого осветительного прибора можно люксметром CEM DT-1300. При помощи этого прибора определяют уровень освещения поверхности или помещения. В комплекте – выносной сенсор, который регистрирует интенсивность потока. Дисплей отображает показания в единицах – Lux или FC. На выполнение измерения необходимо 1,5 секунды.

Что касается точности измерения световых параметров, то сложность заключается в том, что световое излучение – это поток, движущийся во всех направлениях. В лабораторных условиях используют сферические фотометры. Источник помещают в сферу, имеющую высокое оптическое использование измерения.

Интересно. Любая лампочка при излучении имеет пульсацию. Завышенный коэффициент пульсации при тусклом освещении вызывает усталость глаз и со временем снижает зрение. Измерить пульсацию осветительных приборов можно с помощью люксметра – пульсметра.

Итоги: как сделать выбор

Выбор электрической лампочки для бытовых нужд не представляет сложности, если покупатель представляет себе, в каком осветительном приборе она будет использоваться, и какой уровень светоотдачи должна обеспечивать. Высокая светоотдача светодиодных ламп позволяют заменить любой из ранее существовавших источников света, значительно экономя при этом на потреблении электроэнергии.

Исключения составляют дизайнерские «лампы Эдисона», которые невозможно имитировать с использованием светодиодов, хотя, некоторые попытки к этому предпринимаются. Тонкую вольфрамовую нить заменяют филаментными светящимися стержнями.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookX
Напишите комментарий