Alto CRI e basso rapporto M/P: si possono avere entrambi nell'illuminazione a LED?
Recentemente un lighting designer ci ha parlato di un lavoro in cui il cliente aveva due richieste. Per riprodurre accuratamente l'opera d'arte, l'illuminazione della galleria doveva essere almeno 95 CRI. Per proteggere la salute dei visitatori è stato necessario ridurre l'esposizione alla luce blu. Queste due richieste sono in contrasto tra loro. Questo articolo spiega perché è così e offre soluzioni.
Il disaccordo tra due misure utili
Sia un rapporto M/P basso che un CRI elevato sono ideali. Il problema è che è fisicamente impegnativo realizzare entrambe le cose con un’unica fonte di luce statica. È necessario comprendere cosa misura effettivamente ciascuna metrica per comprenderne il motivo.
Quando una sorgente luminosa ha un CRI elevato, rivela con precisione i colori degli oggetti rispetto a una luce di riferimento. Un punteggio superiore a 90 è considerato eccezionale. Ciò è fondamentale per le situazioni in cui la fedeltà dei colori è importante, come mostre d'arte, esposizioni di negozi ed esami medici.
Il possibile effetto della luce sul ritmo circadiano viene misurato dal rapporto M/P, che sta per lux melanopico rispetto a lux fotopico. Una minore energia della luce blu in relazione alla luminosità percepita è indicata da un rapporto M/P inferiore. Questo vale per i reparti ospedalieri, le camere da letto e qualsiasi area utilizzata durante la notte.
La fisica del compromesso-
Il processo di produzione della luce LED è la fonte del conflitto. È possibile ottenere un rapporto M/P molto basso di circa 0,12 utilizzando un LED CRI basso, come un LED ambrato con unspettro stretto di 590 nm. La curva fotopica, che misura la luminosità, rappresenta la maggior parte della sua energia, mentre la curva melanopica, che misura la luce blu che provoca la vigilanza, conta molto poco. Tuttavia, questo LED color ambra non è adatto all'illuminazione generale a causa della sua scarsa resa cromatica.
I produttori devono aggiungere più lunghezze d'onda per aumentare l'IRC. La resa cromatica calda è esaltata dal rosso e dal rosso intenso. I toni freddi sono influenzati dalle lacune nello spettro che vengono riempite dalle lunghezze d'onda del ciano e del blu. Lo spettro diventa più completo e l'IRC aumenta quando vengono aggiunte ulteriori lunghezze d'onda. Tuttavia si riscontra anche un aumento dell’energia al di sotto della curva melanopica.
Questo è stato direttamentetestato da Waveform Lighting. Hanno confrontato una lampada alogena con un CRI perfetto di 100 con tre lampade LED da 3000 K con valori CRI di 82, 91 e 97. Nei dati sono stati trovati rapporti M/P di 0,513, 0,546, 0,548 e 0,581. Il rapporto M/P è aumentato di pari passo con il CRI. Ci sarà sempre più energia di luce blu in uno spettro più ampio.
La limitazione della scelta statica
Qualsiasi singola sorgente luminosa statica necessita di un compromesso a causa di questa limitazione fisica. Colori eccellenti e maggiore stimolazione circadiana sono forniti da una lampada ad alto-CRI e alto-M/P. Sebbene la luce blu venga ridotta con una lampada a basso-CRI e basso-M/P, i colori appaiono errati e senza vita.
L'importanza di ciò è dimostrata in una stanza di paziente ospedaliero. Per analizzare efficacemente il tono della pelle e la guarigione delle ferite alle 10 del mattino, è necessario un medico95 IRCluce a 4000K. Per incoraggiare l'attenzione, la luce dovrebbe avere un rapporto M/P maggiore. Per favorire un sonno confortevole alle 22:00, lo stesso paziente necessita di una luce con CRI di 95 a 2700K con un rapporto M/P basso. Nella stessa stanza, nello stesso giorno, ci sono due esigenze spettrali del tutto distinte.
L'illuminazione bianca dinamica è la risposta
La soluzione a questo dilemma è smettere di considerare la luce statica. I LED bianchi freddi e caldi vengono combinati in sistemi LED multi-canale per creare il bianco dinamico, noto anche come bianco dinamico. Per creare qualsiasi temperatura di colore lungo la curva di Planck, un sistema di controllo modifica la miscela.
Il contenuto spettrale del blu diminuisce considerevolmente quando un sistema Tunable White viene regolato da 4000K a 2700K. Poiché viene rilasciata meno energia a lunghezza d'onda-corta, il rapporto M/P diminuisce naturalmente. La luce ha un effetto circadiano significativamente inferiore ed è visivamente calda a 2700K. È visivamente più accattivante e più fresco a 4000K.
Il vantaggio più grande è che l’IRC rimane elevato su tutto lo spettro. Il rapporto M/P cambia di pari passo con la temperatura del colore e un sistema di bianco sintonizzabile-ben progettato può mantenere un CRI di 90 o più da 2.700 K a 5.000 K.
Un quadro per la progettazione circadiana
Sono necessari programmi di illuminazione diversi per luoghi diversi. Le raccomandazioni elencate di seguito fungono da base per le specifiche di progettazione.
Per quanto riguarda la vigilanza, gli ambienti d'ufficio beneficiano di 4000K a 90 CRI minimo al mattino e 3000K nel tardo pomeriggio. Le stanze dei pazienti delle strutture sanitarie dovrebbero utilizzare da 4.000 a 5.000.000 durante gli esami durante il giorno e 2.700.000 dopo le 20:00, con un minimo di 90 CRI durante tutta la giornata. Durante l'orario lavorativo, le gallerie d'arte e gli esercizi commerciali possono utilizzare tra 3500K e 4000K, passando a toni più caldi se gli eventi si svolgono di sera. Con tutte le impostazioni a 90 CRI o superiore, le camere da letto residenziali dovrebbero utilizzare 4000K al mattino e 2700K o meno dopo il tramonto.
Assicurati che l'IRC rimanga superiore a 90 nell'intero intervallo di temperature di colore quando scegli i prodotti per un'installazione bianca dinamica. Verifica la compatibilità con il tuo sistema di controllo (protocolli DALI, DMX o wireless) e conferma l'intervallo di regolazione. Inoltre, assicurati che con tutte le impostazioni di attenuazione, la combinazione di driver e LED produca prestazioni reali-senza sfarfallio.
La scelta tra un rapporto M/P basso e un CRI elevato non è più oggetto di dibattito. Entrambi non possono essere forniti contemporaneamente da una singola lampadina statica. Tuttavia, un sistema intelligente può fornire entrambi in vari periodi della giornata, abbinando lo spettro appropriato all'attività appropriata al momento opportuno.
Domande frequenti
D: I LED con CRI elevato producono davvero più luce blu?
R: Un LED CRI più elevato ha in genere uno spettro più completo, che include più energia su tutte le lunghezze d'onda visibili, alla stessa temperatura di colore. I test hanno dimostrato che ciò porta spesso a un rapporto M/P leggermente maggiore rispetto a un LED CRI inferiore. Anche se non significativa, la differenza è misurabile.
D: È possibile ottenere una singola lampadina LED con un rapporto M/P estremamente basso e 95 CRI?
R: Niente affatto. L'energia viene inevitabilmente aggiunta nella regione blu dai meccanismi di produzione di uno spettro completo per un CRI elevato. Una lampadina con CRI elevato di 2700K può avere un rapporto M/P ragionevolmente basso perché il contenuto di blu è già piuttosto basso a una temperatura di colore calda come 2700K. Questo diventa molto più difficile da realizzare intorno a 4000K.
D: Qual è il rapporto M/P ideale per una camera da letto?
R: Scegli lampadine a luce bianca calda con una temperatura di 2700 K o inferiore per l'utilizzo serale. Il rapporto M/P è naturalmente più basso a queste temperature di colore, solitamente inferiore a 0,45. Il segreto è utilizzare una luce M/P più calda e più bassa quando si avvicina la notte e una luce M/P più fredda e più alta durante il giorno.
D: Le lampadine intelligenti risolvono il problema tra M/P e CRI?
R: Il metodo di attenuazione-a-caldo utilizzato dalla maggior parte delle lampadine intelligenti di consumo riduce la temperatura del colore quando viene attenuato, ma non garantisce un CRI eccellente a tutte le impostazioni. Un sistema tunable white specializzato con un CRI specifico nell'intero spettro è il metodo affidabile per controllare sia la qualità del colore che l'influenza circadiana nei progetti professionali.
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Kevin Rao
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