Spectroscopische correlatieanalyse van M/P-verhouding en LED-armaturen met hoge kleurweergave-index

Spectroscopische correlatieanalyse van M/P-verhouding en LED-armaturen met hoge kleurweergave-index

Door Kevin Rao, 1 december 2025

De evaluatie van de spectrale distributie in verlichtingsproducten vereist de opname van biologische effectparameters. De M/P-verhouding dient als indicator voor het meten van de niet-visuele biologische effecten van lichtbronnen, en de correlatie ervan met de Color Rendering Index (CRI) is een centraal punt geworden bij technische beoordelingen.

Berekeningsprincipe van M/P-ratio

De M/P-verhouding wordt gedefinieerd als het quotiënt van melanopische lux gedeeld door fotopische lux. De berekening is gebaseerd op de melanopische actiefunctie mel(λ) en de fotopische functie V(λ) gedefinieerd in de CIE S 026/E:2018 standaard. Meetinstrumenten moeten voldoen aan de ISO/CIE 19476:2014-norm, die een spectraal golflengte-interval van 1 nm vereist.

De M/P-ratio kwantificeert de potentiële impact van een lichtbron op de onderdrukking van melatonine. De industriële verlichtingsnorm ANSI/IES TM-18-20 bepaalt dat de M/P-verhouding voor nachtelijke werkomgevingsverlichting lager dan 0,6 moet zijn.

Aangeleverd door Excel-tools van het WELL Building Institute.

Spectrale kenmerken van LED's met hoge-CRI

LED's met een hoge kleurweergave-index bereiken hun prestaties via multi-band spectrale verbetering. Een typische CRI 97 LED vormt drie stralingspieken bij ongeveer 450 nm, 540 nm en 610 nm. Deze spectrale structuur verhoogt het aandeel stralingsenergie in de 450-480 nm-band terwijl de R9-waarde wordt verbeterd.

Uit testgegevens blijkt dat bij een gecorreleerde kleurtemperatuur (CCT) van 3000 K, wanneer de CRI toeneemt van 80 naar 95, het aandeel van de stralingsflux in de 450-480 nm-band toeneemt van 12% naar 18%. Deze band komt overeen met het gevoelige gebied van de melanopische actiefunctie.

Screenshot van de Excel-tool van het WELL Building Institute

Vergelijkende spectrale parametergegevens

*Gegevensbron: IES TM-30-20 teststandaard, meetomstandigheden 25 graden ±1 graad *

                                                    Screenshot van de Excel-tool van het WELL Building Institute

Analyse van de impact van engineeringtechnologie

Spectrale ontwerptegenstrijdigheid
Het bereiken van een hoge CRI vereist een continue spectrale distributie in de 600-700 nm-band. De huidige technologie verbetert de intensiteit van de450 nm blauwe chipom rode fosforen te exciteren, wat leidt tot een toename van de blauwe straling met korte- golflengte. Uit tests blijkt dat voor elke 10-punts toename van de R9-waarde de stralingsstroom bij 450 nm met ongeveer 3,2% toeneemt.

Optimalisatieschema voor biologische effecten
Het gebruik van violette chip-excitatietechnologie kan de M/P-verhouding verminderen. Door gebruik te maken van een violette chip van 405 nm met tri-fosforen kan een CRI boven de 95 worden gehouden, terwijl de M/P-verhouding wordt verlaagd tot 0,48. Deze technologie wordt al toegepast in medische verlichtingsscenario’s.

Strategie voor lichtregeling
Intelligente verlichtingssystemen passen het spectrum dynamisch aan op basis van circadiane ritmes. De nachtmodus beperkt het aandeel van de 450 nm-straling tot minder dan 12%, terwijl de verlichtingssterkte wordt aangevuld met590 nm oranje LED's. Dit systeem voldoet aan de WELL Building Standard L03-clausulevereisten.

Richtlijnen voor toepassingsscenario's

Configuratie kantoorverlichting
Werkplekken overdag maken gebruik van lichtbronnen metCRI boven 90, waarbij de M/P-verhoudingen binnen het bereik van 0,55-0,65 worden geregeld. De verlichting van de conferentieruimte beschikt over instelbare spectrummodi: de presentatiemodus verbetert de kleurweergaveprestaties, terwijl de nachtelijke vergadermodus de M/P-verhouding verlaagt.

Medische verlichtingsoplossingen
Bij de nachtelijke verlichting van patiëntenkamers wordt gebruik gemaakt van speciale lichtbronnen met een CRI van 80 en een M/P-verhouding van minder dan 0,4. Chirurgische verlichting maakt onderscheid tussen algemene omgevingsverlichting en chirurgische veldverlichting, waarbij de laatste hoge kleurweergave-eigenschappen behoudt, terwijl omgevingsverlichting bronnen met een lage M/P-verhouding gebruikt.

Normen voor industriële verlichting
Locaties met continu gebruik implementeren tijd-gebaseerde verlichtingsstrategieën. De eerste helft van de nacht wordt gebruik gemaakt van hoge-CRI-verlichting en na middernacht wordt overgeschakeld naar de lage M/P-verhoudingsmodus. De behoudfactor van de verlichtingssterkte blijft ongewijzigd, terwijl de spectrale vermogensverdeling volgens een vast programma wordt aangepast.

Veelgestelde vragen

Meetmethode M/P-verhouding
Gebruik een spectroradiometer om de spectrale vermogensverdeling te meten, berekend volgens de CIE 218-2016-standaard. Voor een snelle beoordeling ter plaatse kunnen gekalibreerde blauwlichtgevarentesters worden gebruikt, waarbij de resultaten worden vermenigvuldigd met een conversiefactor van 0,82.

Productspecificatie etiketteringsvereisten
Technische documentatie voor verlichtingsproducten moet M/P-verhoudingswaarden bevatten voor drie CCT-punten: 3000K, 4000K en 5000K. Testrapporten moeten de gebruikte standaard en de meetonzekerheid specificeren, die minder dan 8% moet zijn.

Bestaande systeemretrofitoplossingen
Zonder de armaturen te vervangen, kan het installeren van optische filters met een afsnijding van 475 nm- de M/P-verhouding met 35%-40% verminderen. Het filterlichtverlies bedraagt ​​ongeveer 12%, wat een overeenkomstige verhoging van de ontwerpwaarde van de basisverlichting vereist.

Standaard nalevingsverificatie
Voor de verlichting van medische gebouwen is een 24-uursrapport over de impact van het melatonineritme vereist. Het rapport moet MLT-berekeningen van de gebiedswaarde en analyse van spectrale tijdreeksen bevatten, in overeenstemming met bijlage H van GB 50034-2021.

Beslissingsbasis voor productselectie
Prioritize compromise solutions with CRI 90-93 and M/P ratios of 0.50-0.55. For special scenarios, use tunable spectrum products with daytime mode CRI >95 en nachtmodus M/P<0.45.

Referentiestandaarden en literatuur

CIE S 026/E:2018Meetsysteem voor optische straling op ipRGC-Beïnvloede reacties

ANSI/IES TM-18-20Ontwerprichtlijnen voor circadiane verlichting

WELL Building Standard v2 L03-clausule

GB 50034-2021Norm voor het lichtontwerp van gebouwen