Pełny numer elektro.info 9/2015 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.

streszczenie

Międzynarodowa Komisja Oświetleniowa CIE w kwietniu 2017 dokumentem 224:2017 „CIE 2017 Colour Fidelity Index for accurate scientific use” zarekomendowała, że do określania jakości barwnej źródeł światła powinny być używane dwa parametry. Wskazano w nim, że przy charakteryzowaniu źródeł światła, oprócz stosowanego dotychczas wskaźnika oddawania barw Ra, należy określać także dodatkowo wskaźnik wierności barwy Rf.
Sposób wyznaczania wskaźnika wierności barwy Rf został przez CIE zaczerpnięty z metody TM-30-15, opracowanej przez Północnoamerykańskie Stowarzyszenie Oświetleniowców IES.
Aby przybliżyć czytelnikom przyczyny, które skłoniły CIE do rekomendowania do użycia dodatkowego wskaźnika, autorzy artykułu wskazują, dlaczego wskaźnik Ra nie umożliwia jednoznacznej oceny jakości barwnej oświetlenia uzyskiwanego przy użyciu dowolnego rodzaju źródła światła.
W artykule przedstawiono zestawienie wyników badań pokazujących niejednoznaczności i problemy występujące przy ocenie wskaźnikiem Ra, jakości oddawania barw, współcześnie stosowanych źródeł światła.
W kolejnym opracowaniu autorzy przedstawią, dla współcześnie stosowanych w praktyce oświetleniowej źródeł światła, wyniki oceny barwnej ich promieniowania, przeprowadzone metodą CIE 224:2017.



abstract

In April 2017 International Commission on Illumination published document 224: 2017 “CIE 2017 Colour Fidelity Index for accurate scientific use”, which recommends that two parameters should be used to determine the color quality of light sources. It has been pointed out that in addition to the previously used color rendering index Ra, the color fidelity index Rf should also be specified in the characterization of the light sources.
The method of determining the Rf color fidelity index was taken by CIE from TM-30-15 document developed by the Illuminating Engineering Society of North America (IES).
To bring readers closer to the reasons that have led CIE to recommend the use Rf index, the authors of this article provide information why the Ra does not allow a clear assessment of the color quality of light any type of light source.
The article presents the results of studies showing ambiguity and problems with the Ra, calculated for contemporary light sources.
In the next article, the authors are going to present, the results of light sources color rendering evaluation by method recommended in CIE 224: 2017 document.

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 i 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.

Literatura

1. Publikacja CIE 13.3-1995 Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of  Light Sources
2. Fryc I., Fryc J., Wąsowski K., Rozważania o jakości oddawania barw źródeł światła, wyrażanej wskaźnikiem Ra (CRI), uwzględniające fizjologię widzenia oraz zagadnienia techniczno-prawne, Przegląd Elektrotechniczny, 92 (2016), nr.2, 218-223
3. Houser K., Mossman M., Smet K., Whitehead L., Tutorial: Color Rendering and Its Applications in Lighting, Leukos, 12:7-26, 2016
4. Wiśniewski A.: Elektryczne Źródła Światła, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2010
5. Publikacja CIE 177:2007 Colour Rendering of White LED Light Sources
6. Royer M.P., IES TM-30-15 Is Approved-Now What?, Leukos, 12:3-5, 2016

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

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
W celu uzyskania dostępu do pełnego tekstu
niniejszego artykułu wyślij SMS o treści:
AP.EL4ZL na nr 74068
Opłata za wysłanie SMS-a: 4 zł + VAT (4,92 zł brutto)
Serwis SMS obsługiwany przez Dotpay
Usługa dostępna jest w sieciach: T-mobile, Orange, Plus GSM, Play, Heyah, Sami Swoi. Usługę Premium SMS obsługuje Dotpay.
Właścicielem portalu jest Grupa MEDIUM Sp. z o.o. S.K.A., z siedzibą w Warszawie, przy ul. Karczewskiej 18.
Zwrotnym sms-em otrzymasz Kod Dostępu, który wpisz w poniższe okienko. Kod będzie aktywny przez 24 godziny od pierwszego zalogowania.
Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 105,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 20,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Oto dlaczego warto stosować ograniczniki przepięć SPD »
Czy warto stosować ograniczniki przepięć SPD

Zobacz możliwości zastosowania ograniczników SPD w mieszkaniach i w przemyśle i korzyści (...) czytaj dalej »


Norma N SEP-E-007:2017-09

Badanie oświetlenia

Norma N SEP-E-007:2017-09 Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień Badanie oświetlenia ksiązka - Filipek, Cyrynger
Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach »
czytaj dalej »
Oświetlenie stanowisk pracy, oświetlenie awaryjne, oświetlenie dróg, oświetlenie w sporcie, oświetlenie w górnictwie(...) czytaj dalej »

Światło na szóstkę - jak efektywnie oświetlić biurko ucznia »

Jak magazynować energię dla samochodów elektrycznych?

oświetlenie biurka ucznia E-mobilność - magazynowanie energii
Wybór odpowiedniej lampki biurkowej dla naszego dziecka może okazać się trudną lekcją. Źle dobrane oświetlenie może powodować brak koncentracji i mniejszą precyzję wykonywanych zadań. czytaj dalej » Potencjalne koncepcje postępu w technologii magazynowania energii są jednym z tematów raportu(...) czytaj dalej »

Projektowanie instalacji, nadzór i kosztorysowanie »

Projektowanie instalacji, nadzór i kosztorysowanie Zobacz gdzie szukać pomocy »  czytaj dalej »


Usługi materiałowe dla instalatorów - poznaj zalety rozwiązania »
Usługi materiałowe dla instalatorów

Poznaj zintegrowane usługi materiałowe dla instalatorów, detalistów, przemysłu, instytucji publicznych w zakresie branży elektrotechnicznej, instalacyjno-sanitarnej, grzewczej, wentylacyjnej i klimatyzacyjnej(...) czytaj dalej »


Zobacz jaki switch wybrać i sprawdź porównanie » Powstała nowa generacja urządzeń zasilania bezprzerwowego - zobacz »
Switche przemysłowe zestawienie nowa generacja urządzeń ups kompensacyjne
Elementy pozwalające na wymianę danych pomiędzy urządzeniami komunikującymi się z użyciem sieci np. Ethernet, czyli switche przemysłowe, stanowią niezwykle (…) czytaj dalej »
Do doskonałych parametrów wyjściowych specjalistycznego UPS-a dochodzi funkcjonalność kompensacji mocy biernej „pobieranej” przez UPS-a z sieci zasilającej (...) czytaj dalej»

Nowy obowiązek audytu energetycznego dla dużych przedsiębiorstw »

Audyt energetyczny - system zarządzania energią Zgodnie z ustawą z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej, wszystkie „duże” przedsiębiorstwa mają obowiązek wykonania(...) czytaj 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 »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:
9/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Jakość zasilania odbiorców - aktualny stan w polskich sieciach elektroenergetycznych
  • - Analiza perspektyw rozwoju klastrów energetycznych w Polsce
Zobacz szczegóły
Valena Allure – ikona designu

Valena Allure – ikona designu

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych...
Brother Polska Sp. z o.o. Brother Polska Sp. z o.o.
      Jedyne na rynku właściwości !!! Drukarki...
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