Hoge CRI en lage M/P-ratio: kun je beide hebben in LED-verlichting?
Onlangs vertelde een lichtontwerper ons over een klus waarbij de klant twee wensen had. Om kunstwerken nauwkeurig weer te geven, moest de galerijverlichting minimaal 95 CRI zijn. Om de gezondheid van bezoekers te beschermen, moest de blootstelling aan blauw licht worden verminderd. Deze twee verzoeken staan op gespannen voet met elkaar. Dit artikel bespreekt waarom dit het geval is en biedt oplossingen.
Het meningsverschil tussen twee nuttige maatregelen
Zowel een lage M/P-ratio als een hoge CRI zijn ideaal. Het probleem is dat het fysiek uitdagend is om beide te verwezenlijken in één enkele statische lichtbron. Je moet begrijpen wat elke metriek feitelijk meet om te begrijpen waarom.
Wanneer een lichtbron een hoge CRI heeft, onthult deze de objectkleuren nauwkeurig in vergelijking met referentielicht. Een score van boven de 90 wordt als uitzonderlijk beschouwd. Dit is van cruciaal belang voor situaties waarin kleurgetrouwheid belangrijk is, zoals bij kunsttentoonstellingen, displays in de detailhandel en medische onderzoeken.
Het mogelijke effect van licht op het circadiane ritme wordt gemeten aan de hand van de M/P-verhouding, wat staat voor melanopische lux tot fotopische lux. Minder blauwe lichtenergie in verhouding tot de waargenomen helderheid wordt aangegeven door een lagere M/P-verhouding. Dit geldt voor ziekenhuisafdelingen, slaapkamers en alle ruimtes die 's nachts worden gebruikt.
De natuurkunde van de trade-
Het productieproces van LED-licht is de bron van het conflict. Een zeer lage M/P-verhouding van ongeveer 0,12 kan worden bereikt met behulp van een LED met lage CRI, zoals een oranje LED met eensmal 590nm-spectrum. De fotopische curve, die de helderheid meet, is verantwoordelijk voor het grootste deel van de energie, terwijl de melanopische curve, die blauw licht meet dat alertheid veroorzaakt, heel weinig voor zijn rekening neemt. Deze oranje LED is echter vanwege de slechte kleurweergave niet geschikt voor algemene verlichting.
Fabrikanten moeten meer golflengten toevoegen om de CRI te verhogen. Warme kleurweergave wordt versterkt door rood en dieprood. Koele tonen worden beïnvloed door gaten in het spectrum die worden opgevuld door cyaan- en blauwe golflengten. Het spectrum wordt voller en de CRI stijgt wanneer extra golflengten worden toegevoegd. Er is echter ook een toename van de energie onder de melanopische curve.
Dit was directgetest door Waveform Lighting. Ze contrasteerden een halogeenlamp met een perfecte CRI van 100 met drie 3000K LED-lampen met CRI-waarden van 82, 91 en 97. M/P-verhoudingen van 0,513, 0,546, 0,548 en 0,581 werden in de gegevens gevonden. De M/P-ratio steeg samen met de CRI. Er zal altijd meer blauwe lichtenergie zijn in een groter spectrum.
De beperking van statische keuze
Elke afzonderlijke, statische lichtbron vereist een compromis vanwege deze fysieke beperking. Uitstekende kleuren en een grotere circadiane stimulatie worden geleverd door een hoge-CRI, hoge-M/P-lamp. Hoewel blauw licht wordt verminderd met een lamp met een lage-CRI en lage-M/P, zien de kleuren er foutief en levenloos uit.
Het belang hiervan wordt gedemonstreerd in een patiëntenkamer in een ziekenhuis. Om de huidskleur en wondgenezing om 10.00 uur effectief te analyseren, heeft een arts nodig95 CRIlicht bij 4000K. Om de aandacht te bevorderen moet het licht een grotere M/P-verhouding hebben. Om een comfortabele slaap om 22.00 uur te bevorderen, heeft dezelfde patiënt 95 CRI-licht van 2700K met een lage M/P-verhouding nodig. In dezelfde kamer op dezelfde dag zijn er twee totaal verschillende spectrale eisen.
Dynamische witte verlichting is het antwoord
De oplossing voor dit dilemma is om licht niet langer als statisch te beschouwen. Koel- en warmwitte LED's worden gecombineerd in meer--kanaals LED-systemen om dynamisch wit te creëren, ook wel tunable white genoemd. Om een kleurtemperatuur langs de Planckiaanse curve te creëren, past een regelsysteem het mengsel aan.
De blauwe spectrale inhoud neemt aanzienlijk af wanneer een Tunable White-systeem wordt gedimd van 4000K naar 2700K. Omdat er minder kortegolflengte-energie vrijkomt, daalt de M/P-verhouding natuurlijk. Het licht heeft een aanzienlijk minder circadiaans effect en is met 2700K visueel warm. Het is visueel aantrekkelijker en koeler bij 4000K.
Het grootste voordeel is dat de CRI over het hele spectrum hoog blijft. De M/P-verhouding verandert afhankelijk van de kleurtemperatuur, en een goed-ontworpen Tunable White-systeem kan 90 CRI of meer behouden van 2700 K tot 5000 K.
Een raamwerk voor circadiaans ontwerp
Voor verschillende locaties zijn verschillende verlichtingsschema’s nodig. De onderstaande aanbevelingen dienen als basis voor ontwerpspecificaties.
Voor alertheid profiteren kantooromgevingen van 4000K bij minimaal 90 CRI in de ochtend en 3000K in de late namiddag. De patiëntenkamers van gezondheidszorginstellingen moeten gedurende de dag 4000K tot 5000K gebruiken tijdens onderzoeken en 2700K na 20.00 uur, met een minimum van 90 CRI gedurende de hele dag. Tijdens kantooruren kunnen kunstgalerijen en winkels tussen de 3500K en 4000K gebruiken, waarbij ze overschakelen naar warmere tinten als er 's avonds evenementen plaatsvinden. Met alle instellingen op 90 CRI of hoger moeten slaapkamers in woonhuizen 's ochtends 4000 K en na zonsondergang 2700 K of minder gebruiken.
Zorg ervoor dat de CRI over het hele kleurtemperatuurbereik boven de 90 blijft wanneer u goederen kiest voor een dynamische witte installatie. Controleer de compatibiliteit met uw besturingssysteem (DALI, DMX of draadloze protocollen) en bevestig het dimbereik. Zorg er bovendien voor dat de combinatie van driver en LED bij alle diminstellingen echte flikkervrije prestaties levert.
De keuze tussen een lage M/P-ratio en een hoge CRI staat niet langer ter discussie. Beide kunnen niet gelijktijdig worden geleverd door één enkele statische lamp. Een intelligent systeem kan echter beide op verschillende tijdstippen van de dag bieden, waarbij het juiste spectrum op het juiste moment wordt afgestemd op de juiste activiteit.
Veelgestelde vragen
Vraag: Produceren LED's met een hoge CRI echt meer blauw licht?
A: Een LED met een hogere CRI heeft doorgaans een completer spectrum, dat meer energie omvat over alle zichtbare golflengten, bij dezelfde kleurtemperatuur. Uit tests is gebleken dat dit vaak leidt tot een wat grotere M/P-verhouding in vergelijking met een LED met een lagere CRI. Hoewel niet significant, is het verschil wel meetbaar.
Vraag: Is het mogelijk om één enkele LED-lamp te verkrijgen met een extreem lage M/P-verhouding en 95 CRI?
EEN: Helemaal niet. Energie wordt onvermijdelijk toegevoegd in het blauwe gebied door de mechanismen van het produceren van een volledig spectrum voor hoge CRI. Een lamp met een hoge CRI 2700K kan een redelijk lage M/P-verhouding hebben, omdat het blauwgehalte al vrij laag is bij een warme kleurtemperatuur zoals 2700K. Dit wordt veel moeilijker om rond de 4000K te bereiken.
Vraag: Wat is de ideale M/P-verhouding voor een slaapkamer?
A: Kies warmwitte lampen met een temperatuur van 2700K of minder voor gebruik in de avond. De M/P-verhouding is bij deze kleurtemperaturen uiteraard lager, meestal minder dan 0,45. Het geheim is om warmer licht met een lagere M/P te gebruiken naarmate de nacht nadert, en overdag koeler licht met een hogere M/P.
Vraag: Kunnen slimme lampen het probleem tussen M/P en CRI oplossen?
A: De methode van dim{0}}naar-warm die door de meeste slimme consumentenlampen wordt gebruikt, verlaagt de kleurtemperatuur wanneer deze wordt gedimd, maar garandeert niet bij alle instellingen een uitstekende CRI. Een gespecialiseerd Tunable White-systeem met een gespecificeerde CRI over het gehele spectrum is de betrouwbare methode voor het beheersen van zowel de kleurkwaliteit als de circadiaanse invloed in professionele projecten.
Contact
Kevin Rao
E-mail:bwzm12@benweilighting.com
Telefoon/Whatsapp:+8619972563753
