Högt CRI och lågt M/P-förhållande: Kan du ha båda i LED-belysning?
Nyligen berättade en ljusdesigner om ett jobb där kunden hade två önskemål. För att korrekt återge konstverk måste galleribelysningen vara minst 95 CRI. För att skydda besökarnas hälsa var den tvungen att minska exponeringen för blått ljus. Dessa två förfrågningar står i strid med varandra. Den här artikeln diskuterar varför det är fallet och erbjuder lösningar.
Oenigheten mellan två användbara åtgärder
Både ett lågt M/P-förhållande och ett högt CRI är idealiska. Problemet är att det är fysiskt utmanande att åstadkomma båda i en enda statisk ljuskälla. Du måste förstå vad varje mätvärde faktiskt mäter för att förstå varför.
När en ljuskälla har en hög CRI avslöjar den exakt objekts färger jämfört med ett referensljus. En poäng på mer än 90 betraktas som exceptionell. Detta är avgörande för situationer där färgtrohet är viktigt, som konstutställningar, detaljhandelsvisningar och medicinska undersökningar.
Ett ljuss möjliga effekt på dygnsrytmen mäts av M/P-förhållandet, som står för melanopisk lux till fotopisk lux. Mindre blåljusenergi i förhållande till upplevd ljusstyrka indikeras av ett lägre M/P-förhållande. Detta gäller sjukhusavdelningar, sovrum och alla områden som används på natten.
The Trade-Off's Physics
Tillverkningsprocessen för LED-ljus är källan till konflikten. Ett mycket lågt M/P-förhållande på cirka 0,12 kan uppnås med en LED med låg CRI, såsom en bärnstensfärgad LED med ensmalt 590nm spektrum. Den fotopiska kurvan, som mäter ljusstyrka, står för majoriteten av dess energi, medan den melanopiska kurvan, som mäter blått ljus som orsakar vakenhet, står för mycket lite. Denna bärnstensfärgade LED är dock inte lämplig för allmänbelysning på grund av dess dåliga färgåtergivning.
Tillverkare måste lägga till fler våglängder för att öka CRI. Varm färgåtergivning förstärks av rött och djupt rött. Kalla toner påverkas av luckor i spektrumet som fylls av cyan och blå våglängder. Spektrum blir fylligare och CRI stiger när ytterligare våglängder läggs till. Men det finns också en ökning av energin under den melanopiska kurvan.
Detta var direkttestad av Waveform Lighting. De kontrasterade en halogenlampa med en perfekt CRI på 100 med tre 3000K LED-lampor med CRI-värden på 82, 91 och 97. M/P-förhållanden på 0,513, 0,546, 0,548 och 0,581 hittades i data. M/P-kvoten steg i takt med CRI. Det kommer alltid att finnas mer blåljusenergi i ett större spektrum.
Begränsningen av statiskt val
Varje enskild statisk ljuskälla kräver en kompromiss på grund av denna fysiska begränsning. Utmärkt färg och större dygnsstimulering tillhandahålls av en hög-CRI, hög-M/P-lampa. Även om blått ljus reduceras med en låg-CRI, låg-M/P-lampa, verkar färgerna felaktiga och livlösa.
Vikten av detta demonstreras i ett sjukhuspatientrum. För att effektivt analysera hudton och sårläkning klockan 10, behöver en läkare95 CRIljus vid 4000K. För att uppmuntra uppmärksamhet bör ljuset ha ett större M/P-förhållande. För att främja bekväm sömn klockan 22.00 behöver samma patient 95 CRI-ljus vid 2700K med ett lågt M/P-förhållande. I samma rum samma dag finns det två helt distinkta spektrala krav.
Dynamisk vit belysning är svaret
Lösningen på detta dilemma är att sluta betrakta ljus som statiskt. Kalla och varmvita lysdioder kombineras i flerkanals LED-system för att skapa dynamiskt vitt, även känt som tunable white. För att skapa valfri färgtemperatur längs Planck-kurvan, modifierar ett kontrollsystem blandningen.
Det blå spektralinnehållet minskar avsevärt när ett avstämbart vitt system dämpas från 4000K till 2700K. Eftersom mindre kort-våglängdsenergi frigörs, sjunker M/P-förhållandet naturligt. Ljuset har en betydligt mindre dygnseffekt och är visuellt varmt vid 2700K. Den är mer visuellt tilltalande och svalare vid 4000K.
Den största fördelen är att CRI förblir hög över hela spektrumet. M/P-förhållandet ändras i takt med färgtemperaturen, och ett väl-designat inställbart vitt system kan hålla 90 CRI eller mer från 2700K till 5000K.
Ett ramverk för cirkadisk design
Olika belysningsscheman krävs för olika platser. Rekommendationerna nedan fungerar som en grund för designspecifikationer.
För vakenhet kan kontorsmiljöer dra nytta av 4000K vid 90 CRI minimum på morgonen och 3000K på sen eftermiddag. Sjukvårdsinrättningars patientrum bör använda 4000K till 5000K under undersökningar under hela dagen och 2700K efter 20.00, med ett minimum av 90 CRI under hela dagen. Under kontorstid kan konstgallerier och butiker använda mellan 3500K och 4000K, och byta till varmare toner om evenemang genomförs på kvällen. Med alla inställningar på 90 CRI eller högre, bör bostadsrum använda 4000K på morgonen och 2700K eller mindre efter solnedgången.
Se till att CRI förblir över 90 över hela färgtemperaturområdet när du väljer varor för en dynamisk vit installation. Kontrollera om det är kompatibelt med ditt kontrollsystem (DALI, DMX eller trådlösa protokoll) och bekräfta dimningsområdet. Se dessutom till att drivrutinen och LED-kombinationen vid alla dimningsinställningar ger verklig flimmerfri prestanda.
Valet mellan ett lågt M/P-tal och ett högt CRI är inte längre uppe för debatt. Båda kan inte levereras samtidigt av en enda statisk glödlampa. Ett intelligent system kan emellertid tillhandahålla båda vid olika perioder av dygnet, vilket matchar lämpligt spektrum till lämplig aktivitet vid lämplig tidpunkt.
FAQ
F: Ger hög CRI LED verkligen mer blått ljus?
S: En högre CRI LED har vanligtvis ett mer komplett spektrum, som inkluderar mer energi över alla synliga våglängder, vid samma färgtemperatur. Tester har visat att detta ofta leder till ett något högre M/P-förhållande jämfört med en lägre CRI LED. Även om skillnaden inte är signifikant är den mätbar.
F: Är det möjligt att få en enda LED-lampa med extremt lågt M/P-förhållande och 95 CRI?
A: Inte alls. Energi tillförs oundvikligen i det blå området genom mekaniken för att producera ett fullt spektrum för hög CRI. En glödlampa med hög CRI 2700K kan ha ett ganska lågt M/P-förhållande eftersom det blå innehållet redan är ganska lågt vid en varm färgtemperatur som 2700K. Detta blir mycket svårare att åstadkomma runt 4000K.
F: Vad är det ideala M/P-förhållandet för ett sovrum?
S: Välj varmvita lökar med en temperatur på 2700K eller lägre för användning på kvällen. M/P-förhållandet är naturligtvis lägre vid dessa färgtemperaturer, vanligtvis mindre än 0,45. Hemligheten är att använda varmare, lägre M/P-ljus när natten närmar sig och svalare, högre M/P-ljus under dagen.
F: Löser smarta lampor problemet mellan M/P och CRI?
S: Metoden dämpad-till-varm som används av de flesta smarta glödlampor för konsumenter minskar färgtemperaturen när den är nedtonad men säkerställer inte utmärkt CRI vid alla inställningar. Ett specialiserat avstämbart vitt system med en specificerad CRI genom hela spektrumet är den pålitliga metoden för att kontrollera både färgkvalitet och dygnsrytminflytande i professionella projekt.
Kontakta
Kevin Rao
E-post:bwzm12@benweilighting.com
Tel/Whatsapp:+8619972563753
