نوشته‌ها

مقایسه گرافیکی تاثیر تغییرات دیاگرام نوری منابع مختلف بر کیفیت دیداری حاصل از نورپردازی

مقایسه شاخص نمایش رنگ Rf از استاندارد TM-30 با CRI

مقایسه آزمون استاندارد TM-30-15  با شاخص CRI و بررسی آینده شاخص های نمود رنگ در نورپردازی

استاندارد Tm-30-15 استاندارد بررسی کیفیت نمایش رنگ در نورپردازی و روشنایی

استاندارد Tm-30 بیانگر چیست؟اکثر افراد مرتبط به نورپردازی با شاخص نمود رنگ CRI آشنایی دارند. توضیح این که این شاخص یک محاسبه عددی از قابلیت منبع نور مشخص، برای نمایش رنگ های اشیای مختلف در مقایسه با یک منبع نور طبیعی یا ایده آل است. هرچه مقدار CRI بالاتر باشد، رنگ نمایش داده شده از شیء دقیق تر است.البته مدتی است که یک شاخص جدید وارد گود شده است! TM-30 .TM-30 مشخصه کیفی جدیدی است که جدیدا توسط IES به وجود آمده و در نهایت جایگزین CRI (استاندارد از نوع CIE) برای راستی آزمایی در نشان دادن رنگ توسط منابع نور می شود.

مفاهیم اصلی TM30

  • Rf یک معیار مشابه استاندارد CRI (یا Ra) است که البته نمایش رنگ را بر اساس پالت 99 عددی رنگ مقایسه می کند (CRI تنها 9 رنگ در پالت داشت)
  • Rg مقدار متوسط جابجایی اشباع رنگ (شامل بن مایه Hue و سرشاری رنگ Saturation) منبع نور را اندازه می گیرد.
  • نمایش گرافیکی Rg به منظور بازنمایی این است که زیر نور این منبع نور چه رنگی کم حال می شود یا سرشاری مضاعف می گیرد.

 

مقایسه شاخص های کیفیت روشنایی و نورپردازی Rf Rg CRI استاندارد TM-30

چرا چنین مسئله ای مهم است؟

  • در شرایط کنونی در هر داده برگی می توان شاخص نمایش رنگ CRI را مشاهده کرد و لذا این شاخص سریعا جایگزین نخواهد شد. IES همچنان منتظر بازخورد ها است واحتمالا پیش از اجبار به استفاده از Tm30 در ازای CRI، اصلاحاتی صورت خواهد داد.
  • TM30فعلا بیشتر به صورت پراکنده مورد استفاده قرار میگیرد، مخصوصا در کاربردهایی که نمایش رنگ در اولویت است (مثلا فروشگاه های اقلام ظریف و رنگی).
  • در مقایسه با TM30 ، ممکن است شاخص CRI مورد بازنگری قرار بگیرد، چرا که فقط درمقایسه با 99 رنگ مورد بررسی در شاخص TM30 فقط 9 رنگ را مورد بررسی قرار می دهد. لذا اگر شما مهندسی خود را بر روی این 9 رنگ قرار بدهید،  ممکن است امتیاز بی دلیل بیشتری به منبع نوری بدهید در حالی که در واقع کیفیت بالاتری ندارد.

مشخصه ها :

  • Tm-30-15 یک روش تصویب شده است. از آن استفاده کنید و جهت رشد آن، بازخورد خود را اعلام کنید.
  • ممکن است استفاده از منبع نوری “بهتر” در نورپردازی ها، چالش برانگیز باشد، ولی در عوض نتیجه بهتری هم خواهد داشت.
  • تصاویر گرافیکی زیر نشان دهنده جزئیات تغییراتی است که هنگام تغییرات شاخص های مطرح شده فوق ، مانند Rf ، Rg و CRI و همین طور وکتورهای رنگی حاصل می شود.

 

مقایسه گرافیکی تاثیر تغییرات دیاگرام نوری منابع مختلف بر کیفیت دیداری حاصل از نورپردازی

  • اگر استاندارد Tm-30-15 بیشتر مورد استفاده قرار بگیرد و فیدبک کافی فراهم شود، IES قادر خواهد بود که به خوبی شاخص ها را تنظیم کند، تا تحلیل نمایش رنگ را بهبود دهد. این امکانی است که به صنعت نورپردازی و روشنایی داده شده که از شاخص های TM بهره برده و به بهود آن کمک کنند.

مقایسه دقت دو معیار IES Rf و CIE CRI Ra برای منابع نور مختلف

این مقاله ادامه خواهد داشت….

ترجمه شده از وبگاه : http://www.premierltg.com/tm30-vs-cri/

تفاوت تکنولوژی رایج تولید نور LED و تکنولوژی خورشیدگون نیمه هادی سئول برپایه فسفر

LED های خورشیدگون Sunlike

شرکت های قطعه سازی “نیمه هادی سئول” “Seoul Semiconductor” و  مواد اولیه توشیبا “Toshiba Materials” ، فناوری LED طول موج-گسترده Broad-Spectrum به نام خورشیدگون Sunlike را معرفی کردند.

پکیج های LED خورشیدگون SunLike ارائه شده در تابستان گذشته، توزیع طیفی خورشید را شبیه سازی می کنند و هدف از تولید این پکیج ها تولید نور مورد نیاز جهت برجسته تر کردن نورپردازی های دارای جزئیات (خصوصا رنگی) فراوان است.

شرکت های قطعه سازی “نیمه هادی سئول” از کره جنوبی و “مواد اولیه ی توشیبا” ژاپن طی کنفرانس مطبوعاتی در فرانکفورت آلمان اعلام کردند که پکیج های  LED ال ای دی دارای این تکنولوژی جدید که خورشیدگون Sunlike نامیده می شود، بر پایه تکنولوژی فسفر جدید توشیبا به نام TRI-R عمل می کنند. این LED ال ای دی ها لزوما یک توزیع طیفی یکپارچه گسترده  broad spectral power distribution (SPD) که بیشتر از LED های فسفردار دیگر شبیه نور خورشید است را ارائه می دهند. این LED ها به منظور پردازش بهتر و دقیق تر رنگ، از یک منبع نور بنفش رنگ و ترکیب فسفر های قرمز، سبز، و آبی (RGB) بهره می برند که در نهایت مشکل شدت (پیک) زیاد نور آبی در LED های مبتنی بر منبع نور آبی را مرتفع می کنند.

کاتسوهیرو شینوساوا Katsuhiro Shinosawa، سرپرست و مدیراجرایی تبلیغات توشیبا اعلام کرده است که LED های مبتنی بر فسفر TRI-P امتیازاتی نزدیک 100 در آیتم های اشباع رنگ Rg و راستی رنگ Rf مشخص شده در استاندارد TM-30 انجمن مهندسی روشنایی (IES) کسب می کند. این استاندارد منتشر شده در سال 2015 جایگزینی برای ضریب نمود رنگ CRI است ، هرچند که هنوز TM-30 به صورت جهانی مورد استفاده قرار نگرفته است. تصویر زیر شباهت به نور خورشید را برای LED های رایج (راستی) و LED های مبتنی بر TRI-R (چپ) را نشان می دهد.

تفاوت تکنولوژی رایج تولید نور LED و تکنولوژی خورشیدگون نیمه هادی سئول برپایه فسفر

تفاوت تکنولوژی رایج تولید نور LED و تکنولوژی خورشیدگون نیمه هادی سئول برپایه فسفر

همانطور که پیش تر متذکر شدیم، مزایای اعلام شده LED های خورشید گون، شامل “رفع پیک آبی” و “نمود رنگ فوق العاده” می شود. پیک نور آبی LED ها به عنوان یک خطر زیستی نیز شناخته می شود. فراتر از این باید گفت که انرژی نوری نور آبی برای سیستم دیداری بشر آن قدر ها بهینه نیست.

 

شرکت های نیمه هادی سازی سئول و  مواد اولیه توشیبا اعلام کرده اند که تکنولوژی پکیج LED جدیدی را ارائه می کنند که توزیع طیفی شبیه تری به نور خورشید را به نسبت LED های سفید پوشیده با فسفر سنتی تولید می کنند.

تکنولوژی خورشید گون مشابه تکنولوژی پکیج های LED فاقد نور آبی ارائه شده توسط Soraa است. البته تکنولوژی Soraa یک خلا انرژی در ناحیه آبی دارد. Soraa نیز از یک منتشر کننده نور بنفش بهره می برد که از طرف عده ای مورد این سوال بود که آیا نور نزدیک به فرابنفش باعث مسائل سلامتی می شود یا خیر، البته Soraa برای سال ها LED هایی مبتنی بر نور بنفش می فروشد.

در جلسه پرسش و پاسخ برگزار شده در کنفرانس خبری فرانکفورت، مدیران اجرایی سئول و توشیبا مورد سوال هایی در خصوص LED های رقیب (با این که نام Soraa مستقیما ذکر نشد) قرار گرفتند، جواب به نظر مستقیما به محصولات Soraa اشاره کرد. پکیج های LED رقیب یک پیک در محدوده بنفش دارند و یک منحنی خورشیدگون یکپارجه ارائه نمی دهند. بیان شد که فسفر های TRI-R آن قدر بهیه هستند که توانسته اند شدت زیاد حوزه ی نور بنفش را مرتفع کنند.

صحبت کاربرد های LED های خورشیدگون شد که آندریاس وایل Andreas Weisl ، سرپرست مدیریتی و نائب رئیس فروش شرکت نیمه هادی سئول در اروپا، بیان کرد که اهداف ابتدایی، بیان جزئیات رنگی، مقاصد هتل داری، معماری، بهداشتی، و مسکونی هستند. وایل گفت “این جا است که کیفیت نور مهم می شود!” و طیف طول موجی وسیع، نیازهای کیفی ما را تامین می کند.

وایل همین طور اشاره به شانس های فروش بالقوه این تکنولوژی کرد.  او بیان کرد که هدف سئول برای تکنولوژی خورشیدگون 4 میلیاد دلار از بازاز جهانی روشنایی و نورپردازی است. او همچنین بیان کرد که سئول معتقد است می تواند 3 درصد از این بخش بازار را در سال 2017 به دست بیاورد.

وایل همین طور گفت که تکنولوژی خورشیدگون بازار هدفی از خلا کاربردی که میلی به استفاده از منابع LED نداشتند را دارد. یک نمونه نورپردازی با هدف باغبانی است، جایی که LED ها به خوبی در تامین روشنایی بعضی محصولات زراعی عمل می کنند، ولی فاقد یک طیف وسیع و دارای نور سبز-زرد، مانند نور های HID تخلیه الکتریکی هستند. تفکرات کنونی نشان می دهد که محصولات زراعی با هدف زیست توده، علاوه بر نورهای آبی و قرمز نیازمند طیف طول موج سبز و زرد نیز هستند. ما این زمینه را در تعدادی از مقالات روشنایی باغبانی خود مورد توجه قرار دادیم که موضوع بحث ما در کنفرانس نورپردازی کشاورزی آکتبر خواهد بود.

سئول بیان کرد در حال حاضر برخی از سردمداران صنعت روشنایی و نورپردازی، LED های خورشید گون را مورد بررسی قرار می دهند و سئول قول داده است نمونه های فراوانی را در طول تابستان در اختیار قرار دهد. در ابتدا سئول تکنولوژی خورشیدگون خود را در COB LED ها ارائه خواهد کرد. وایل گفت که COB LED ها در محصولات نورپردازی جهت دار با اهداف نمایش جزئیات مورد استفاده قرار میگیرند و لذا COB های خورشیدگون می توانند به سرعت تحولی در فضا ایجاد کنند. در ادامه نیز این شرکت این تکنولوژی را در اختیار پکیج های توان-متوسط مانند LED های ولتاژ بالای مبتی بر تکنولوژی MJT سئول (تکنولوژی چند پیوند Junction) که چند منبع نور را به صورت سری در پروسه نهایی تولید LED با هم سری می کنند قرار خواهد داد.

سئول جزئیاتی از عملکرد LED ها تحت معیار TM-30 در اختیار قرار نداد. این شرکت گفت که بازده نوری ممکن است افت 10% نسبت به منابع پربازده به همراه داشته باشد. البته باید متذکر شد که LED های دارای نمود رنگ بالا، معمولا افت بازده مشابهی را نشان می دهند.

مقایسه اسپکتروم لامپ های مختلف (مربوط به CRI)

CRI (Color Rendering Index) یا اندیس نمود رنگ چیست؟

CRI یا اندیس نمود رنگ چیست؟

CRI  به واقع مخفف “Color Rendering Index” به معنای اندیس نمود رنگ می باشد.برای درک بهتر این مفهوم ، باید بگوییم که انسان چون موجودی زمینی است و در زندگی پایه خود از نور خورشید به عنوان منبع اصلی نور استفاده می کند ، لذا بهترین و طبیعی ترین حالت دید برای بشر در زیر نور خورشید است.از این رو ، بهترین منابع نوری از لحاظ بصری ، منابعی هستند که شبیه ترین طیف نور را به طیف نور طبیعی خورشید داشته باشند.در همین راستا،برای نشان دادن کیفیت یک منبع نور از درصدی به نام اندیس نمود رنگ استفاده می کنند که بین صفر تا صد متغیر است و مقدار آن با کیفیت تولید نور سفید متناسب است.

همانطور که می دانید ، طیف نور خورشید دارای طیف طول موج کاملی (غیر طول موج هایی که در طی مسیر خود تا زمین تضعیف می شوند) از رنگ ها است و این موضوع باعث می شود ، که هر رنگی، در زیر نور خورشید جلوه و نمای خود را به خوبی نشان دهد.منابع نوری مختلف نیز هر کدام طیف های خاصی از رنگ های متفاوت را تولید می نمایند.در زیر به بررسی چند منبع نور رایج می پردازیم:

CRI در لامپ های التهابی (رشته ای – تنگستن) و لامپ های هالوژن :

منحنی اسپکتروم لامپ التهابی (رشته ای) (مربوط به CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ التهابی (رشته ای) (مربوط به CRI)

لامپ های التهابی و هالوژن – که هر دو بر پایه یک فرآیند فعالیت می نمایند – از فرآیند التهاب ماده سایه بهره می برند.توضیح این که این لامپ ها ، با افزایش دمای یک رشته فلزی (مثل تنگستن) و التهابی آن ، اقدام به تولید نور سفید می نمایند.این فرآیند مشابه فرآیندی است که در خورشید نیز بر اثر گرمایش سطح آن اتفاق می افتد ، با این تفاوت که  در اینجا دمای جسم سیاه بسیار پایین تر است.لذا در این لامپ ها ما نوری مشابه نور خورشید ، اما با دمای رنگ نور پایین تر تولید می کنیم.این لامپ ها (خصوصا نوع هالوژن،چون دمای نور پایین تری دارد) به واقع شبیه ترین نور ساخته دست بشر را به نور خورشید تولید می کنند ، و بهترین نوع منابع نوری برای روشنایی فروشگاه ها،آزمایشگاه ها ، کارگاه ها ، موسسات طراحی ، چاپخانه ها و غیره هستند ، هر چند قیمت تولید نور بسیار بالایی دارند.

CRI در لامپ های فلورسنت (مهتابی)، فلورسنت فشرده (کم مصرف)،بخار جیوه پوشیده:

این لامپ ها ، که به واقع رایج ترین لامپ های روز دنیا و ایران هستند ، بر پایه تولید نور ماوراء بنفش ، و تبدیل آن به نور سفید کار می کنند.این لامپ ها برای این کار از دو یا سه ماده فلورسنس (فسفرسانس) و ترکیب رنگ نور آنها برای رسیدن به نور سفید فعالیت می نمایند.لذا می بینیم که نور این لامپ ها به نسبت رنگ نور کم کیفیتی را تولید می نمایند و طیف نور آنها از دو یا چند رنگ بهره می برد.البته باید ذکر کنیم که در سالهای اخیر ، با آمدن لامپ های فلورسنت جدیدتر ، این مشکل تا حدود بسیار زیادی رفع شده است (همچون لامپ های دولوکس اسرام و لامپ لومیلوکس در ایران).لامپ بخار جیوه پوشیده نیز فرآیند تولید نور مشابهی دارد.

منحنی اسپکتروم لامپ کم مصرف (CFL) (مربوط به CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ کم مصرف (CFL) (مربوط به CRI)

CRI در لامپ های سالید استیت – ال ای دی (LED):

این لامپ ها که در حال حاضر در گسترش هستند و در بسیاری از محیط های بسته در جهان مورد استفاده قرار می گیرند.تحلیل کیفت نمود رنگ این لامپ ها کمی پیچیده تر است، زیرا بر خلاف لامپ های دیگر ، ما در اینجا سه روش برای تولید نور را بررسی می کنیم:

تولید نور به روش تولید و ترکیب چند رنگ : این نوع از تولید نور سفید ، بهترین نوع تولید نور است ، اما پیچیدگی ساخت آن بسیار بیشتر است.در این روش ، نور سفید با تولید چندین رنگ مختلف و ترکیب آن ها به نور سفید حاصل می گردد.

تولید نور به روش تولید رنگ آبی و تولید رنگ های مکمل به وسیله ماده فلورسنس: این روش معمولا نوری با CRI پایین تر تولید می کند.

تولید نور به روش تولید نور ماوراء بنفش و تولید چند رنگ مکمل هم: این روش نیز مشابه روش قبل ، نوری با CRI پایین تر تولید می کند.

منحنی اسپکتروم لامپ ال ای دی (LED) (مربوط به CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ ال ای دی (LED) (مربوط به CRI)

لامپ های بخار سدیم کم فشار ، لامپ های بخار جیوه بدون پوشش :

این نوع لامپ های تخلیه الکتریکی به صورت مشابه لامپ فلورسنت عمال می کنند ، با این تفاوت که در این لامپ ها از ماده فلورسنت به صورت پوششی استفاده نمی شود و عملا خود گاز اقدام به تولید رنگ خروجی می نماید.لذا این لامپ ها دارای یک طیف موج خطی باریک و کم کیفیت هستند (در ازای بازده انرژی فوق العاده) و عملا کمترین مقدار CRI را در میان انواع لامپ ها دارا هستند.البته بازده بسیار بالای این لامپ ها باعث شده است که همچنان این لامپ های به عنوان منابع نوری در بزرگراه ها و امثال آن مورد استفاده قرار گیرند.

منحنی اسپکتروم لامپ متال سدیم کم فشار (LPS) (Low Pressure Sodium) مربوط به (CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ متال سدیم کم فشار (LPS) (Low Pressure Sodium) مربوط به (CRI)

CRI در لامپ های متال هالاید و سدیم پر فشار:

لامپ های متال هالید و بخار سدیم پر فشارهم شرایطی مشابه لامپ های بخار سدیم کم فشار دارند ، با این تفاوت که در اینجا به جای یک گاز ، از چند گاز متفاوت با طیف نور خروجی متفاوت استفاده می شود.در نتیجه این لامپ ها علاوه بر دارا بودن بازده نور مناسب دارای CRI بالاتری نیز هستند.

منحنی اسپکتروم لامپ متال هالاید (Metal Halide) (مربوط به CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ متال هالاید (Metal Halide) (مربوط به CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ بخار سدیم پرفشار (HPS) (High Pressure Sodium) (مربوط به CRI)

منحنی اسپکتروم لامپ بخار سدیم پرفشار (HPS) (High Pressure Sodium) (مربوط به CRI)

CRI در لامپ های IEFL  و LVD ها:

این لامپ ها که در واقع نوع القای مغناطیسی لامپ های دیگر هستند ، در عمل تفاوت چندانی با اصل لامپ ندارند ، الا این که در این لامپ ها به دلیل عمر بالای آنها ، استفاده از مواد فلورسنت با کیفیت تر و یا گازهای متناسب مقرون به صرفه تر بوده و این عامل باعث بهبود کیفیت نور خروجی می گردد.

مقایسه اسپکتروم لامپ های مختلف (مربوط به CRI)

مقایسه اسپکتروم لامپ های مختلف (مربوط به CRI)

جدول اندیس نمود رنگ برای منابع نوری مختلف :

اندیس نمود رنگ CRI
دمای رنگ نور(CCT)(K)
نوع منبع نور

~5

1800

بخار سدیم کم فشار (LPS/SOX)

17

6410

بخار جیوه شفاف

24

2100

بخار سدیم کم فشار (HPS/SON)

49

3600

بخار جیوه پوشش داده شده

51

2940

فلورسنت سفید گرم هالوفسفات

64

4230

فلورسنت سفید سرد هالوفسفات

73

2940

فلورسنت سفید گرم سه فسفره

76

6430

فلورسنت سرد(نور روز) هالوفسفات

82

2700

بار سدیم مخصوص سفید “White” SON

85

4200

متال هالید کوارتز

89

4080

فلورسنت سفید سرد سه فسفره

96

5400

متال هالید سرامیکی

100

3200

لامپ التهابی/لامپ هالوژن