Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) - czy umożliwia on jednoznaczną ocenę jakości barwnej oświetlenia uzyskiwanego przy użyciu dowolnego rodzaju źródła światła?

Color rendering index Ra (CRI) – does it allow a clear assessment of the ­color quality of any type of light source?
W artykule przedstawiono zestawienie wyników badań pokazujących niejednoznaczności i problemy występujące przy ocenie wskaźnikiem R<sub>a</sub>, jakości oddawania barw, współcześnie stosowanych źródeł światła.
W artykule przedstawiono zestawienie wyników badań pokazujących niejednoznaczności i problemy występujące przy ocenie wskaźnikiem Ra, jakości oddawania barw, współcześnie stosowanych źródeł światła.
Rys. redakcja EI

Od czasu opracowania w latach 70. XX wieku, kiedy to większość współcześnie użytkowanych energooszczędnych typów źródeł światła nie była jeszcze znana, ogólny wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) stał się najbardziej popularnym parametrem używanym do charakteryzowania jakości barwnej źródeł światła. Handlowa dostępność źródeł typu LED przeznaczonych do oświetlenia ogólnego wnętrz uwidoczniła pewne zagadnienia i problemy związane z tym, że w parze z popularnością stosowania do opisu jakości barwnej danego oświetlenia ogólnego wskaźnika Ra nie szło zrozumienie, co właściwie nim jest opisywane i jaka powinna być interpretacja tej wielkości. Główną przyczyną niejasności w interpretacji wartości Ra (ang. CRI) przez jego użytkowników jest przeważnie brak wiedzy o założeniach, przy których ta wielkość jest wyznaczana.

W artykule:

• Informacja o założeniach miary określania jakości oddawania barw przez źródła światła zawartych w raportach technicznych CIE Międzynarodowej Komisji Oświetleniowej
• Źródła światła współcześnie stosowane do celów oświetleniowych
• Parametry techniczne charakteryzujące jakość promieniowania optycznego emitowanego przez elektryczne źródła światła
• Matematyczna metoda opisu jakości oddawania barw źródeł światła – raport techniczny CIE 13.3-95
• Wnioski

Założenia te zostały opisane przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową w raporcie technicznym CIE 13.3 „Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources”, w 1995 roku.

Raport ten wskazuje na rodzaje źródeł światła, dla których można wyznaczać ich jakość barwną metodą Ra.

Uwzględniając wszystkie zalecenia wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) jest miarą użyteczną dla źródeł opisanych w dokumencie CIE, co potwierdziły również wyniki badań przedstawione w niniejszym artykule. Prezentuje on dane wskazujące na użyteczność stosowania wartości ogólnego wskaźnika oddawania barw Ra na potrzeby konkretnych źródeł światła i wykazuje brak możliwości adaptacji tej metody do określania jakości barwnej światła białego emitowanego przez źródła LED zbudowane na bazie mieszania barwnych promieniowań.

W artykule przedstawiono również informacje, iż Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa w dokumencie CIE 177:2007 „Colour Rendering of White LED Light Sources” pokazała istnienie potrzeby opracowania i wprowadzenia do powszechnego stosowania nowej miary określania jakości oddawania barw przez źródła światła. CIE wskazało, że istotnym jest, aby ta nowa miara zawierała więcej informacji o kierunku zachodzących zmian barwy oraz że powinna być ona uniwersalna dla wszystkich źródeł światła znanych współcześnie.

Na tak przedstawione wyzwanie metrologiczne w 2015 roku amerykańskie Illuminating Engineering Society zaproponowało nową miarę określania jakości oddawania barw źródeł światła, oznaczoną jako IES TM-30-15. Używa ona dwóch liczb jako wskaźników oceny oddawania barw – wierności barwy oraz jej nasycenia. Została ona obecnie wprowadzona do użytkowania na terenie USA jako dodatkowy, niezależny od wskaźnika Ra, parametr jakościowy oceny parametrów źródeł światła.

Źródła światła współcześnie stosowane do celów oświetleniowych

Człowiek ma możliwość wzrokowej percepcji obiektów znajdujących się w jego otoczeniu jedynie wtedy, gdy występuje różnica w jaskrawości (luminancji) lub barwie pomiędzy danym obiektem a tłem, na którym jest on obserwowany.

W związku z tym od zarania dziejów, poprzez używanie sztucznych źródeł światła, ludzkość stara się rozświetlać zapadające po zmroku ciemności. Do celów oświetleniowych stosowane są różnorodne typy elektrycznych źródeł światła (rys. 1.), a współcześnie coraz większą popularnością cieszą się energooszczędne rozwiązania oświetleniowe, np. typu LED.

Rys. 1. Klasyfikacja elektrycznych źródeł światła; rys. I. Fryc, J. Kowalska

Odczuwane przez człowieka wrażenie barwy lub jaskrawości powstaje w wyniku współdziałania mózgu i wzroku. Percepcja światła możliwa jest dzięki temu, że na siatkówce ludzkiego oka znajdują się receptory jaskrawości zwane pręcikami oraz receptory barwy – czopki. Pełne rozróżnianie barw jest możliwe wtedy, kiedy na siatkówce ludzkiego oka luminancja L jest wyższa od 3,5 cd/m2. Wtedy mamy do czynienia z widzeniem czopkowym (fotopowym) i dla tego rodzaju widzenia definiowane są normy dotyczące parametrów oświetlenia.

Energia padającego fotonu determinuje w procesie widzenia chromatyczność (inaczej barwę), którą dalej rozpatruje się jako odcień nasycenie. Natomiast ilość padających fotonów związana jest z jaskrawością (luminancją) światła.

Psychofizjologiczna zdolność człowieka do identyfikowania barw jest oparta na rozróżnianiu trzech atrybutów barwy: odcienia, nasycenia i jasności, które w znacznej mierze zależą od parametrów źródeł światła używanych do oświetlenia.

Biorąc pod uwagę specyfikę działania ludzkiego wzroku, należy oczekiwać, że w zależności od rodzaju źródła światła można kreować w danym otoczeniu warunki oświetleniowe mniej lub bardziej sprzyjające komfortowi widzenia – w tym rozróżnianiu barw. W związku z czym z punktu widzenia użytkowników istotnym zagadnieniem jest możliwość jednoznacznej oceny jakości danego oświetlenia. Może być ona między innymi opisana przy użyciu wielkości fotometrycznych oraz kolorymetrycznych charakteryzujących źródła światła.

Parametry techniczne charakteryzujące jakość promieniowania optycznego emitowanego przez elektryczne źródła światła

Współcześnie do typowych parametrów charakteryzujących jakość elektrycznych źródeł światła emitujących promieniowanie o barwie białej zalicza się:

  • względny rozkład widmowy emitowanego promieniowania, np. mocy promienistej P(λ),
  • strumień świetlny Φ,
  • temperaturę barwową najbliższą Tb,
  • światłość I,
  • skuteczność świetlną η,
  • współrzędne trójchromatyczne barwowe, np. w układzie x, y CIE 1931,
  • ogólny wskaźnik oddawania barw Ra (CRI).

Większość wymienionych parametrów charakteryzujących źródła światła jest powszechnie znana, a ich interpretacja nie sprawia trudności. Jednak przy wyznaczaniu i podawaniu wartości ogólnego wskaźnika oddawania barw Ra, mimo że stosowany jest on popularnie do charakteryzowania jakości źródeł światła, nie wszyscy zdają sobie sprawę, jak prawidłowo należy interpretować tę wielkość i co właściwie jest opisywane za pomocą tego wskaźnika. Dlatego też warto poszukiwać odpowiedzi na pytanie, czy wskaźnik oddawania barw Ra (CRI) umożliwia jednoznaczną ocenę jakości barwnej oświetlenia uzyskiwanego przy użyciu dowolnego rodzaju źródła światła?

Na przełomie lat 40. i 50. XX wieku rozpoczęto prace zmierzające do liczbowego określenia jakości wrażenia barwnego powstającego podczas oglądania oświetlanego obiektu. Potrzeba liczbowego opisania tego efektu wynikała z zaobserwowanego faktu, że przy oświetlaniu przedmiotów barwnych świetlówkami emitującymi światło o takiej samej barwie (charakteryzującymi się taką samą wartością temperatury barwowej najbliższej Tb), ludzie, którzy te przedmioty obserwowali, wskazywali na odczuwanie różnicy we wrażeniu barwnym, które odbierali. Efekt ten miał miejsce mimo oglądania tych przedmiotów w tych samych warunkach oświetleniowych, tj. przy tej samej wartości luminancji oraz przy zachowaniu stałej geometrii obserwacji.
Jedynym parametrem, którym te badane źródła światła różniły się między sobą, był rozkład widmowy emitowanej przez nie mocy promienistej.

W 1955 roku Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa CIE powołała Komisję Techniczną, której celem było stworzenie metod pomiarowych umożliwiających określenie oddawania barw źródeł światła. W efekcie prac tej Komisji opublikowany został w 1965 roku dokument CIE 13-1965. Dokument ten rekomendował, do oceny oddawania barw przez źródła światła, metodę próbek testowych.

Na podstawie porównania barwy próbek testowych oświetlonych raz wzorcowym, a następnie badanym źródłem światła określano wartość wskaźnika oddawania barw badanego źródła światła Ra (CRI). Ustalono, że wskaźnik ten będzie wyrażony liczbą z przedziału od 0 do 100.

 

Druga edycja dokumentu CIE 13 została opublikowana w 1974 roku. Zawierała ona informacje, że przy obliczaniu wartości ogólnego wskaźnika oddawania barw Ra (CRI) należy uwzględniać adaptacyjną korekcję różnic barwnych (adaptacja chromatyczna von Kries) oraz należy dopasować położenie punktu chromatyczności źródła wzorcowego do źródła badanego.

Po 20 latach od publikacji CIE 13.2 stwierdzono, że terminologia używana w technice świetlnej uległa zmianie i postanowiono rozpocząć prace nad nową edycją dokumentu CIE poświęconego zagadnieniu oddawania barw źródeł świtała, nie zmieniając metody obliczeń ogólnego wskaźnika Ra (CRI) [1].

W związku z zaobserwowanym dynamicznym rozwojem typów oraz powstawania nowatorskich konstrukcji źródeł światła, w 1995 roku CIE przedstawiła raport techniczny 13.3‑95, w którym wskazała źródła światła, dla których oddawanie barw można określać metodą Ra (CRI). Wymieniono źródła żarowe, świetlówki liniowe, świetlówki kompaktowe oraz inne typy lamp wyładowczych, wykluczając źródła o dominującym monochromatycznym promieniowaniu, np. niskoprężne lampy sodowe.

Ponadto w dokumencie tym CIE wskazuje, że w metodzie obliczania wskaźnika Ra nie został uwzględniony kierunek zmian barwnych. Jako przykład przytoczono informację o możliwości zaistnienia sytuacji, w której dwa źródła światła charakteryzujące się taką samą temperaturą barwową Tb oraz wskaźnikiem oddawania barw, np. Ri = 95, będą inaczej oddawać barwę konkretnej oświetlanej barwnej próbki testowej. Spowodowane to będzie innym kierunkiem zmiany barwy (przeciwnie skierowane wektory przesunięć barwnych w przestrzeni barw) jeden w kierunku fioletu, a drugi w kierunku zieleni.

Jako że LED-owe źródła światła do ogólnych celów oświetleniowych zaczęto stosować dopiero od roku 2000, to w dokument CIE z 1995 roku nie odnosił się w jakikolwiek sposób do tego rodzaju lamp.

Czytaj też: Wpływ dźwiękowego systemu ostrzegawczego oraz instalacji sygnalizacji pożarowej na warunki ewakuacji >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak czyścić i konserwować urządzenia elektryczne pod napięciem?

czyszczenie urządzeń pod napięciem Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Nowe wtykowe złącza silnoprądowe przystosowane do podłączania mobilnych zespołów prądotwórczych do rozdzielnic nn»

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Złącza silnoprądowe wtykowe Rola miedzi w energetyce słonecznej
Wykonane z tworzywa sztucznego odpornego na wysokie temperatury z kolorowymi oznaczeniami i znacznikami kodowymi uniemożliwiającymi błędne połączenie(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Przeciwpożarowa kontrola instalacji elektrycznej »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Miejskie stacje ładowania pojazdów elektrycznych - jakie mogą mieć funkcjonalności»

Licznik zużycia energii elektrycznej - na jakie parametry zwrócić uwagę?

miejska stacja ładowania Liczniki energii elektrycznej
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Rozwój technologii przemysłowych oraz rozwój budownictwa powodują coraz większe zapotrzebowanie na moc (...) czytam dalej »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »
Magazyny energi w polsce

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Co się stało z tymi kablami?»

Jakie bezpieczniki wybrać do projektu?

Plątanina kabli  jak sobie z nią poradzić Bezpieczniki siba
Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym zwiększając koszty ... czytam dalej » "Okazało się, że bezpiecznik przegrzał się, ponieważ zamontowano go w miejscu gdzie nie miał wystarczającego chłodzenia. Byliśmy w stanie znaleźć rozwiązanie tego problemu - także (...) czytam dalej»

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Instalacja elektryczna znajduje się w każdym budynku i jest częścią układu niskiego napięcia. Powinna być wykonana z niezwykłą starannością oraz dokładnością. Co...
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl