Цветопередача напрямую влияет на стоимость светодиодов и строго нормируется техническими стандартами. Нельзя использовать светильники с плохой цветопередачей в общественных местах, особенно в детских садах и учебных заведениях.
В белых светодиодах используются синие полупроводниковые кристаллы, а белый цвет формируется за счет люминофора – специального вещества желтого или оранжевого оттенка, нанесенного на поверхность кристалла.
Почему цветопередача — это проблема для светодиодов
Среди всех популярных источников света настоящим белым светом светят только лампы накаливания и их галогенные версии. Остальные типы освещения – люминесцентные, ртутные и натриевые лампы – создают свет в широком спектре благодаря использованию люминофоров. Аналогичный принцип применяется и в светодиодах — в них используются синие полупроводниковые кристаллы, а белый цвет формируется за счет люминофора – специального вещества желтого или оранжевого оттенка, нанесенного на поверхность кристалла.
Люминофор — это жёлтое покрытие светящейся части светодиодов, под ней расположен сам кристалл.
Принцип работы люминофора заключается в следующем: часть синего света проходит через него без изменений, а другая часть поглощается и преобразуется в широкий спектр цветов с преобладанием жёлтого и красного оттенков. Спектральные характеристики светодиода напрямую зависят от состава используемого люминофора.
Спектр излучения представляет собой графическое отображение распределения различных длин волн в видимом диапазоне света. Проще говоря, это диаграмма, показывающая, сколько каждого цвета содержится в световом потоке.
Видимый цвет предмета формируется за счет отражения определенных длин волн от его поверхности. Если в исходном световом потоке отсутствует какой-либо цветовой компонент, то соответствующий оттенок не будет правильно отображаться, что приведет к искажению восприятия цвета.
Для наглядности еще раз покажем картинку из предыдущей статьи с примерами спектра светодиодов с разной цветовой температурой.
Спектр излучения светодиодов характеризуется неравномерным распределением цветов: наблюдаются ярко выраженные максимумы в синей и оранжевой областях, при этом заметны существенные провалы в голубом, сине-зеленом и красном диапазонах.
Интересно, что даже солнечный свет не имеет идеально ровного спектра, однако благодаря особенностям человеческого зрения нам не требуется абсолютно равномерное распределение всех цветов. Наши глаза способны корректно воспринимать цвета даже при наличии неравномерностей в спектре освещения.
Что такое индекс цветопередачи
Определение можно найти в ГОСТ 34819—2021, пункт 3.23:
Общий индекс цветопередачи Rа: величина, предназначенная для определения степени соответствия цвета объектов, освещенных исследуемым осветительным прибором, цвету этих объектов при эталонном освещении. Общий индекс цветопередачи характеризуется степенью соответствия визуального восприятия цвета восьми эталонных образцов, освещенных исследуемым осветительным прибором, с цветом тех же образцов, освещенных эталонным источником света, учитывая цветовую адаптацию.
Индекс цветопередачи — это безразмерная величина, измеряемая в условных единицах (например, Ra 90). Чем выше значение этого показателя, тем более точно человеческий глаз воспринимает цвета при данном источнике освещения. В качестве эталона используется солнечный свет, которому присвоен максимальный индекс цветопередачи — 100.
В международной практике этот показатель обозначается как CRI (Color rendering index).
Для искусственных источников света величина индекса цветопередачи напрямую зависит от их конструктивных особенностей и принципа действия. Как в люминесцентных лампах, так и в светодиодных светильниках этот параметр определяется спецификой используемого люминофора, который отвечает за преобразование исходного излучения в необходимый световой поток.
Важно отметить, что спектр излучаемого светодиодом света формируется именно составом люминофора, который может включать различные компоненты в разных пропорциях.
Интересный факт: существует визуальная связь между цветовой температурой светодиода и цветом люминофора. У «теплых» светодиодов люминофор имеет оранжевый цвет, в то время как у «холодных» — желтый.
Пример RGBWW светодиода и светодиодной полосы со светодиодами тёплого и холодного свечения
Для повышения индекса цветопередачи производители светодиодов проводят эксперименты не только с составом люминофора, но и с конструкцией самих белых светодиодов.
В качестве примера можно привести технологию Sunlike от южнокорейской компании Seoul Semiconductor. В этих светодиодах применяется кристалл, излучающий фиолетовый свет, который работает в сочетании с трёхкомпонентным люминофором.
Благодаря такой инновационной конструкции удалось существенно уменьшить долю вредного синего излучения в спектре. В результате был достигнут впечатляющий показатель индекса цветопередачи — Ra 97, что является одним из лучших результатов в индустрии.
Сравнение спектров излучения обычных светодиодов и Sunlike
Но это новая технология новая и еще не успела получить широкое распространение.
Каким он должен быть
Согласно действующим санитарным нормам (пункты 84 и 162 СанПиН 1.2.3685-21), для освещения жилых помещений, рабочих мест и общественных пространств необходимо использовать светильники с индексом цветопередачи (CRI или Ra) выше 85%.
Однако в некоторых случаях требуются более высокие показатели индекса цветопередачи. Это зависит от конкретной сферы применения. Например, в ГОСТ 34819—2021, который регламентирует методы испытаний светильников, установлены следующие требования к индексу цветопередачи:
- 95 — для светильников местного освещения реставрационных мастерских, операционных и процедурных кабинетов медицинских учреждений;
- 90 — для светильников, предназначенных для общего освещения общеобразовательных, лечебно-профилактических, медицинских учреждений, и экспозиционных светильников…
А в СП 52.13330.2016 высокий индекс цветопередачи(более 90) рекомендуют использовать для освещений мест где работают с тканями, красками, кожей, а также в медкабинетах, магазинах одежды и прочих.
Еще одно требование встречается в Постановлении Правительства РФ №2255 в пункте 26 (в), указан индекс цветопередачи не менее 90 «для светильников, применяемых в целях освещения в дошкольных, общеобразовательных, профессиональных образовательных организациях и образовательных организациях высшего образования…» и остальных перечисленных выше.
Подведем итоги
Индекс цветопередачи является критически важным параметром при выборе осветительных приборов, однако его повышение существенно влияет на стоимость продукции.
Разница в цене между обычными и высококачественными светодиодными источниками света может быть значительной. Например, светодиодная лента со светодиодами типа 2835 (60 шт/м):
- Обычная версия: от 200 рублей за метр
- Версия с высоким CRI: около 540 рублей за метр (на примере бренда UnvarySam)
Бюджетные решения обычно имеют индекс цветопередачи не выше 80 Ra, что недостаточно для многих помещений согласно санитарным нормам. При этом существует важный нюанс: даже при формально приемлемом индексе цветопередачи дешевые светодиоды часто искажают цвета, придавая им зеленоватый оттенок, особенно в отображении красных тонов и цвета человеческой кожи.
При выборе освещения не стоит экономить на индексе цветопередачи, так как низкое качество освещения может негативно повлиять на комфорт и здоровье людей, а также исказить восприятие цветов в помещении.
