Index farebného podania Ra (CRI)?

Index farebného podania Ra (CRI) verzus teplota chromatickosti (K).

Index podania farieb (CRI – Color Rendering Index) popisuje, ako dobre sa určitá množina štandardných farieb reprodukuje, keď ich osvetlí konkrétny zdroj svetla. Je to bezrozmerná jednotka v rozsahu od 0 do 100. Keď sa CRI približuje k 100, znamená to, že farby sa budú javiť s vysokou vernosťou a budú sa podávať presne, kým z nízkej hodnoty CRI vyplýva, že farby môžu nadobudnúť rôzne odtiene, alebo byť chromaticky nerozlíšiteľné pre pozorovateľa. Mnohé z našich denných rozhodnutí je veľmi ovplyvnených vnímaním farby, hlavne v maloobchodnom prostredí. Pod osvetľovacím telesom s vysokým CRI sa potraviny javia chutnejšie, produkty majú väčšiu vizuálnu príťažlivosť a ľudia vyzerajú zdravšie. Nie mnoho vecí vyzerá dobre, keď sa napríklad kúpu vo svetle vysokotlakovej sodíkovej lampy (CRI = 25).

Toto je dobrý okamih spomenúť, že CRI sa často pletie s farebnou teplotou. Je možné nájsť dve svetelné zdroje s rovnakou farebnou teplotou, ale s rôznymi CRI a naopak. Tieto dve jednotky sú vizuálne vzájomne spojené len v skutočnosti, že CRI má tendenciu uprednostňovať červenkasté odtiene a červenkasté odtiene nižších farebných teplôt sú výraznejšie.

CRI nie je tak komplikovaný ako môže znieť. V koncepcii sa určil spriemerovaním nameraného farebného posunu medzi skúšobným svetelným zdrojom a referenčným svetelným zdrojom pre množinu 8 alebo 14 štandardných testovacích farieb. Hoci v množine je 14 farieb, často sa pre meranie používa len prvých 8 (obrázok 1).

CRI bol vyvinutý po roku 1975, aby pomohol charakterizovať svetlo typicky vytvárané žiarovkami. Typicky sa v meraniach žiarovkový zdroj používa ako referenčný. V dôsledku toho žiarovky majú veľmi vysoký CRI, takmer 100. Toto vytvorilo určitú polemiku vo svete polovodičového osvetľovania, pretože naopak k tomu čo by sa predpokladalo, „vyššie CRI nie je vždy lepšie“. Spektrá bielych žiaroviek obsahujú relatívne malé množstvo modrej. (Vždy som si spomenul, keď som sa pokúšal zavčas rána oddeliť tmavomodré a čierne ponožky). Viac k tejto téme z experimentov s ľudskými faktormi, ktoré vykonalo Lighting Research Center (LRC) na Rensselaerovej technickej univerzite (RTI), vyplýva, že biele svetlo, vytvárané zmiešaním červených, modrých a zelených LED s vysokým jasom (HB LED) je uprednostňované pred halogénovými a žiarovkovými svetelnými zdrojmi, dokonca tými, ktoré majú vyššiu hodnotu CRI.

Vnímanie svetla

Bez ohľadu na to, či CRI je alebo nie je najférovejšou mierou podávania farieb pre svetelné zdroje na báze HB LED, je dôležitý pre účely špecifikácie, zhody a certifikácie. Nedávno som spomenul program Energy Star (energetická hviezda) amerického Ministerstva energetiky, ktorý ponúka štedré lákadlá pre výrobcov a spotrebiteľov kvôli vývoju a inštalácii vysokoúčinných osvetľovacích produktov. CRI je jedným z kritérií, avšak takto môžete potrebovať revidovať návrh ponuky, aby ste zabezpečili, že riešite otázky CRI a účinnosti v čase konštruovania. Napríklad, aby ste boli zahrnutí do programu Energy Star, kuchynské osvetľovacie telesá a prenosné stolné lampy musia mať CRI rovné 80, svetlá na vonkajších chodníkoch a stropné bodové svetlá si vyžadujú CRI rovné 70.

Mimochodom, pracuje sa na vytvorení aktualizovanej jednotky pre riešenie nedostatkov systému CRI. Nová mierka kvality farieb (CQS – Color Quality Scale) stavia na koncepcii CRI, avšak využíva odlišnú a väčšiu množinu testovacích farieb, okrem určitých modifikovaných zmien. Či a kedy sa CQS objaví ako nová jednotka pre podávanie farieb, predpokladáme, že uvidíme že výrobcovia HB LED a komunita polovodičového osvetľovania rýchlo naň naskočí.

Ako Teda oko naozaj funguje?

Oko je vlastne biologický optický pristroj. V priemere má asi 25 milimetrov. Každé váži asi 7 gramov. Oči sú uložené v očniciach, kde sú dobre chránené. Pracujú na podobnom princípe ako kamera. V bdelom stave zachytávajú všetko, čo sa okolo nás deje. Zachytávajú svetlo odrazené od okolitých predmetov a na spracovanie týchto zrakových vnemov sa potom využíva mozog. Mozog sám používa na pretlmočenie a pochopenie týchto signálov asi 10% mozgovej kôry. Týchto 10% je takzvaná zraková pamäť. V nej sa ukladajú tvary vecí, ktoré sme videli predtým. V oku aj v samotnom zrakovom ústredí sú mechanizmy, ktoré vedia zaostrovať obrysy, vypĺňať obrazce a ktoré vedia vytvoriť pre nás pochopiteľné symboly a tvary v čierno-bielej, ale aj vo farebnej podobe. Oko sa skladá z častí, ktoré prenášajú, zachytávajú alebo ináč upravujú obraz. Sú to teda: očná šošovka, očný mok, rohovka, sklovec, dúhovka, vráskovcové teleso, sietnica, cievovka, očné bielko, žltá škvrna, slepá škvrna, zrakový nerv. Optickú sústavu však tvoria iba: šošovka, očný mok, rohovka a sklovec.

Svetlo z vonkajších objektov vstúpi do očí cez zreničku. Ľudské oko má šošovku a clonu, ktoré pracujú podobne ako kamera alebo fotoaparát. Optika oka premietne obrátený obraz týchto objektov na zadnej strane na vnútornom povrch oka (sietnica). Tam je umiestnený hustý koberec svetlo-citlivých fotoreceptorov ktoré prevádzajú svetlo (fotóny) do elektro-chemickéhých signálov, ktoré sa potom spracúvajú do nervových obvodov v sietnici a odovzdávajú sa mozgu.

Tyčíky, ktorých počet je väčší ako kužeľov, sú zodpovedné za našu víziu v šere, ale nefungujú v jasnom svetle. Tyčíky slúžia pre naše nočné videnie, ale niesu schopnérozlíšiť farbu. Naše oči sú veľmi citlivé v noci, ale nevidíme dobrev širokom rozsahu a dohľade.

Kužele sú aktívne vo vysokej úrovni svetla a umožňujú nám vidieť farby a jemné detaily priamo pred nami. Môžu sa prispôsobiť veľmi rozdielnym farbám,odtieňom a hladine osvetlenia, ale nepracujú dobre za nízkej intenzite osvetlenia.

Gangliá sú typom neurónov nachádzajúcich sa v sietnici, ktoré dostávajú signály cez rôzne medziprodukty bunky z kužeľa a tyčiniek. Sú to bunky, ktoré prenášajú informácie do mozgu.

Počet tyčiniek a čapíkov sa striedajú po povrchu sietnice. Tyčíky sú umiestnené hlavne na okrajoch sietnice a nedostávajú  sa do stredu fovea (stred sietnice). Kužele sa nachádzajú po celej sietnici, ale sú sústredené prevažne v centre sietnice.

Naša periférne videnie je veľmi dobré na detekciu pohybu v najrôznejších úrovniach osvetlenia, ale je zlé pri nízkom rozlíšení obrazu a poskytuje veľmi málo farebných informácií. Vďaka sietnicovej vrstve, ktorá pokrýva väčšinu oka vnútornej komory, je náš vizuálny systém ako snímač pohybu s takmer 180 stupňovým horizontálnym pokrytím. Táto detekcia pohybu bola užitočná pre ľudstvo už tisíce rokov a bola raz použitá ako systém včasného varovania pre agresorov a počas sledovania a kontroly prostredia počas lovu zvery.

Tyčiniek je asi 120 miliónov a uplatňujú sa predovšetkým pri videní zaslabého svetla, za šera. V mozgu sa signály z týchto buniek prenášanécez asi 800 tisíc nervových vlákien zrakového nervu premenia na vedoméobrazy, ktoré dokážeme analyzovať a zapamätať si.

Teória svetla

Viditeľné svetlo je časť elektromagnetického spektra s vlnovou dĺžkou viditeľného svetla vo vákuu 380 nm (fialová zložka) až 780 nm (červená zložka). Presnejšie povedané tento rozsah je viditeľným svetlom pre človeka. Niektoré druhy živočíchov vnímajú rozsah iný – napríklad včely ho majú posunutý smerom ku kratším vlnovým dĺžkam (ultrafialové svetlo), naopak niektoré plazy vnímajú ako viditeľné aj to, čo je pre človeka už infračervené žiarenie. Rôzne vlnové dĺžky mozog interpretuje ako farby, od červenej s najväčšou vlnovou dĺžkou (780 nm), po fialovú s najmenšou vlnovou dĺžkou (380 nm). Hneď vedľa viditeľného svetla sa nachádza ultrafialové (UV), smerom do kratších vlnových dĺžok, a infračervené žiarenie (IR), smerom do dlhších vlnových dĺžok. Napriek tomu, že ľudia nevidia infračervené žiarenie, môžu ho cítiť receptormi v pokožke ako teplo. Rozsah vnímaných vlnových dĺžok je daný predovšetkým tým, že v oblasti viditeľného svetla je maximum elektromagnetického žiarenia zo Slnka dopadajúceho na zemský povrch, to znamená, že v tomto rozsahu je najlepšie vidieť.

Index farebného podania

Je svetelný parameter, ktorý málokto pozná a väčšinou sa spája s teplotou chromatickosti. Slnečné svetlo má index farebného podania 100 Ra (CRI). A všetky umelé svetlené zdroje sú porovnávané s týmto denným svetlom a vyjadrujú percentuálne zastúpenie všetkých farieb oproti slnku. To znamená, že číselný údaj napr. 80 Ra (CRI) znamená, že umelý svetlený zdroj obsahuje 80% všetkých vlnových dĺžok oproti slnku. Normy STN hovoria o minimálnom Ra (CRI) pre určité priestory a s rôznym využitím týchto priestorov. Napríklad kancelárske priestory majú predpísaných minimálne 80 Ra (CRI). Základná podstata indexu farebného podania je pravidlo odrazu svetla od materiálov. Je to odraz žiarenia rôznych vlnových dĺžok od pozorovaných predmetov. Znamená to, že vnímame červený predmet len pre to lebo sa od neho odráža práve vlnová dĺžka červenej farby. Ak by táto vlnová dĺžka chýbala v svetelnom žiarení nevideli by sme ju a vnímali ju ako sivú. Parameter indexu farebného podania je často potláčaný a verejnosti nezverejňovaný pretože hromadne vyrábané trubice spĺňajú minimálne Ra (CRI) 80 a výroba kvalitnejších trubíc s vyšším indexom farebného podania je finančne podstatne náročnejšia – zdravie ľudí je aj tu na druhom mieste. Objavujú sa na žiarivkových trubiciach názvy ako „Day light“ „cool light“ ale je to len údaj o teplote chromatickosti (farby svetla – viď nižšie) a nie o kvalite svetla.

Teplota chromatickosti

Je farba bieleho svetla. Tento parameter vychádza zo žiarovky pri ktorej sa vlákno zohreje na 2500K (Kelvinov). Tento parameter sa následne prevzal na určovanie farby bieleho svetla aj keď už nepopisuje teplotu svetleného zdroja ale prejav farby svetla. A preto aj teplota chromatickosti žiariviek sa udáva v Kelvinoch. To znamená že žiarovka vyžaruje teplé – žlté svetlo – alebo aj poobedňajšie svetlo. Denné svetlo je v oblasti 4.000K a studená biela 6.500K.

Biela je biela, skutočne?

Platí hádam pre chlieb, alebo nie pre svetlo. V mnohých aplikáciách, ktoré zahŕňajú biele svetlo, sa stretnete s pojmom „farebná teplota“. Farebná teplota (CT – Color Temperature) zodpovedá charakteristickému odtieňu bieleho svetla, vyžarovaného idealizovaným čiernym telesom, zohriatym na konkrétnu teplotu. Tu je užitočná analógia. Predstavme si kovovú tyč držanú nad plameňom. Ako sa kov zohrieva, začne žiariť tmavočervenou, potom postupuje k oranžovej, žltej, bielej a nakoniec k modrej. Všeobecne považujeme žiarenie čierneho telesa pri teplotách od 2 500 K do 10 000 K za bielu oblasť. Práve tu nastáva, keď sa veci trošku mätú – na chladnejšom konci tohto rozsahu biela nadobúda červenkastý odtieň, ale sme kultúrne podmienení považovať červenú za teplú farbu. Preto nízke farebné teploty 3 500 K a menej sa považujú za teplú bielu a vyššie farebné teploty vedú ku chladnejším bielym. Dopad farebnej teploty je fascinujúci. Chladná biela je uprednostňovaná v situáciách, ktoré si vyžadujú intenzívnu a úplnú koncentráciu, ako sú laboratóriá a operačné sály nemocníc. Na druhom extréme, teplá biela zvyšuje vizuálnu príťažlivosť potravín, obchodného tovaru a tónu pokožky. Je viacero metód používaných na vytvorenie bieleho svetla pomocou LED a ešte viac na horizonte výskumu a vývoja. Väčšina bielych LED je vytvorených z čipu modrej LED, pokrytého špeciálnym fosforom. Pri prevádzke sa veľa modrého svetla premení na žlté a zmes modrého a žltého sa zdá oku ako biela. Výrobcovia poskytujú rozsah dostupných farebných teplôt tým, že robia zmeny v zložení fosforu. Keď je požiadavka na dynamickú farbu alebo farebnú teplotu, použije sa čipom ovládaná zostava RGB LED. Konštrukcia by mala zahŕňať opticky spojenú spätnoväzobnú slučku, aby sa synchronizovala konkrétna farba alebo farebná teplota a skompenzovala pre postupný posun farieb jednotlivých LED. Pre rozšírenú stupnicu teplej bielej možno uprednostniť polia RGBA (RGB + žltá (A – amber)).

Sezónna afektívna porucha (SAD)

Je charakterizovaná epizódami depresie v priebehu roka v období na jeseň alebo v zime s remisiami na jar alebo v lete, ktoré môžu prejsť do manickej fázy. Medzi iné príznaky patrí únava alebo tendencia k prejedaniu, zvlášť potom uhľohydráty, a tiež sklon k nadmernému spánku v zime. (Menšia časť jedincov postihnutých syndrómom SAD je postihnutá častejším depresívnym príznakom ako je nechutenstvo a nespavosť.) U obyvateľov severnej časti Ameriky syndróm SAD väčšinou pretrváva počas približne piatich mesiacov. Je nutné poznamenať, že sezónne zmeny postihujú náladu u každého, bez rozdielu pohlavia a toho, či majú alebo nemajú syndróm SAD. Keď je niekto postihnutý miernou depresiou v zime, ešte to neznamená, že je postihnutý syndrómom SAD.

(Zdroj: www.uspornaziarovka.sk, www.wikipedia.sk, ŽILA Bohuš, www.medicentrum.sk)