آیا لامپ با شاخص رنگ بالا نور آبی کمتری دارد؟

با گسترش لامپ های LED، نگرانی نسبت به اثرات منفی بالقوه طول موج های نور آبی تولید شده توسط ال ای دی ها وجود دارد. یکی از ملموس‌ترین و رایج‌ترین جنبه‌های نور آبی، پتانسیل آن برای تأثیرگذاری بر ریتم شبانه‌روزی و تأثیرگذاری بر کیفیت خواب است. شاخص نمود رنگ یا همان CRI بالا در بین مشتریان بسیار محبوب هستند. سوالی ک پیش می آید این است که آیا آنها دارای نور آبی هستند یا خیر؟ آیا لامپ با شاخص رنگ بالا نور آبی کمتری دارد؟

ما محاسباتی را بر روی طیف نور محصولاتمان انجام دادیم و مقادیر نسبت M/P آنها را با سایر محصولات رقیب با رندر رنگ پایین‌تر مقایسه کردیم تا ببینیم چگونه روی هم قرار می‌گیرند.

نسبت M/P چقدر است؟

معیاری که اخیراً توسعه یافته است به نام نسبت M/P به عنوان روشی موثر برای اندازه‌گیری مقدار انرژی نور آبی موجود در یک منبع نور است. M/P مخفف عبارت melanopic lux / photopic lux است و تلاش می کند پتانسیل منبع نور را برای تأثیرگذاری بر ریتم های شبانه روزی مشخص کند. در اصل، نسبت M/P نسبت بین مقدار انرژی نوری که هوشیاری را افزایش می‌دهد (منحنی ملانوپیک) در مقابل مقدار انرژی نوری که درک روشنایی را ایجاد می‌کند (منحنی فوتوپیک) را توصیف می‌کند.

منحنی فوتوپیک در واقع همان منحنی است که در محاسبه مقادیر خروجی نور (لومن) که روشنایی لامپ را مشخص می کند، استفاده می شود. به طور کلی، روشنایی خوب به ما کمک می کند چیزها را به صورت بصری ببینیم و دلیل استفاده از لامپ ها در وهله اول همین است.

از سوی دیگر، منحنی ملانوپی کمتر در مورد روشنایی کلی یک منبع نور توضیح می دهد. بیشتر در مورد مقادیر نسبی انرژی نور آبی در منبع نور است. همانطور که انتظار دارید، این منحنی به طول موج های انرژی نور آبی نزدیک تر است (نمودار را ببینید). ممکن است فکر کردن نسبت M/P به عنوان راهی برای توصیف تعداد “لومن های روشنایی” در مقابل “لومن های هوشیاری” کمک کند. به عنوان مثال، نسبت M/P 0.50 نشان می دهد که به ازای هر 100 لومن روشنایی ساطع شده از لامپ، 50 لومن هوشیاری ساطع می شود. اگر به دنبال محدود کردن میزان ضربه شبانه‌روزی هستید، مقدار «لومن‌های هوشیاری» کمتر ترجیح داده می‌شود، بنابراین نسبت M/P کمتری نیز مورد نظر است.

نتایج محاسبه

ما داده های توزیع توان طیفی (SPD) را از سه لامپ LED با مقادیر CRI 82، CRI 91 و CRI 97 و همچنین یک لامپ هالوژن آزمایش و استخراج کردیم. همه لامپ ها دارای یک مقدار دمای رنگ نور مرتبط تقریباً 3000K (آفتابی) بودند.

• لامپ 1 – با X (CRI 82)

CCT: 2976 k
CRI / R9: 82/13
نسبت M/P: 0.513

• لامپ 2 – با Y (CRI 91)

CCT: 2947 k
CRI / R9: 91 / 56
نسبت M/P: 0.546

• لامپ 3 – شکل موج روشنایی  (CRI 97)

CCT: 2987 k
CRI / R9: 97 / 86
نسبت M/P: 0.548

• لامپ 4 – لامپ هالوژن (100 CRI)

CCT: 3000 هزار
CRI / R9: 100 / 100
نسبت M/P: 0.581

نتایج ما نشان می‌دهد که با افزایش CRI، نسبت M/P نیز افزایش می‌یابد. این نشان می‌دهد لامپ‌های ال ای دی با CRI بالا ممکن است تأثیر شبانه‌روزی قوی‌تری نسبت به لامپ ال ای دی با CRI پایین‌تر خود داشته باشند.

چرا لامپ با شاخص رنگ بالا تاثیر شبانه روزی قوی تری دارند؟

ما شاخص نمود رنگ بالا را تقریباً همیشه یک چیز خوب از منظر طیفی می‌دانیم. بنابراین به طور مشابه انتظار داریم که منابع نور CRI بالا نیز برای محدود کردن تأثیر شبانه‌روزی خوب باشند.

همانطور که مشخص است، نسبت M/P هیچ جنبه ای از رندر رنگی منبع نور را در نظر نمی گیرد. در نهایت یک معادله ریاضی است که به سادگی میزان انرژی نوری تولید کننده روشنایی را با انرژی نوری تولید کننده هوشیاری مقایسه می کند. اگر منبع نوری واقعاً در تولید انرژی نوری مؤثر باشد که زیر منحنی فوتوپیک قرار می‌گیرد، اما انرژی خروجی نسبتاً کمی در منحنی ملانوپی دارد. این به تنهایی نسبت M/P پایینی به آن می‌دهد.

همانطور که قبلا بررسی کردیم، یک ال ای دی با CRI بالا در واقع در تولید روشنایی درک شده کارآمد نیست، یکی از دلایل اصلی این است که منابع LED با CRI بالا نور زرد کمتری ساطع می‌کنند و طول موج‌های آبی، فیروزه‌ای، قرمز و قرمز تیره بیشتری تولید می‌کنند.

چگونه یک منبع نور با CRI کم می تواند به نسبت M/P پایین منجر شود؟

در زیر یک مثال افراطی اما گویا از اینکه چگونه یک منبع نور CRI بسیار کم می تواند به نسبت M/P بسیار پایین منجر شود، آورده شده است. در نمودار زیر، یک منبع LED کهربایی 590 نانومتری را در مقایسه با منحنی ملانوپی (آبی) و منحنی فوتوپیک (سبز) می بینیم.

بیشتر انرژی نوری ال ای دی کهربایی در زیر منحنی فتوپیک (سبز) و مقدار بسیار کمی از منحنی ملانوپی (آبی) قرار می گیرد. در نتیجه نسبت M/P بسیار پایین 0.117 است. ناگفته نماند که LED کهربایی دارای CRI وحشتناکی است و برای روشنایی عمومی داخلی مناسب نیست. به طور دقیق، با این حال، ممکن است یک راه موثر برای محدود کردن اثرات چرخه شبانه روزی به دلیل نسبت M/P بسیار پایین آن باشد. به طور شهودی، ما همچنین می‌توانیم این را با تأیید اینکه انرژی نوری بسیار کمی توسط LED کهربایی در ناحیه زیر منحنی ملانوپی (آبی) تولید می‌شود تأیید کنیم.

نمودار بعدی طیف یک لامپ هالوژن را نشان می دهد که در برابر همان منحنی های ملانوپی و فتوپیک نمودار شده است. برخلاف LED کهربایی، طیف بسیار صاف و تدریجی است. مقدار انرژی با افزایش طول موج از بنفش، آبی، سبز، زرد و قرمز افزایش می یابد. به طور کلی، طول موج های نارنجی و قرمز بر توزیع غالب است (که مطابق با آنچه ما به صورت بصری در رنگ گرم و زرد مایل به زرد یک لامپ هالوژن مشاهده می کنیم) مطابقت دارد. منحنی (آبی). همچنین می بینیم که در مقایسه با LED کهربایی، مقدار انرژی نور زرد کمی کمتر است، اما میزان انرژی طول موج نارنجی عمیق و قرمز بسیار زیاد است. نتیجه این است که مقدار بیشتری از انرژی نور ملانوپی و مقدار کمتری از انرژی نور فوتوپیک وجود دارد که در نتیجه نسبت M/P بسیار بالاتر 0.581 است.

راه دیگری برای فکر کردن به این موضوع از منظر نور باریک در مقابل طیف کامل است. همانطور که در بالا دیدیم، شاخص رنگ LED کهربایی با طیف باریک می تواند با افزایش عرض طیف بهبود یابد. با افزایش عرض، باید انرژی طول موج قرمز و همچنین انرژی سبز، فیروزه ای و آبی را اضافه کنیم. به طور نسبی، این کاهش انرژی طول موج فوتوپیک و به صورت مطلق، افزایش مقدار انرژی طول موج ملانوپی است. همانطور که می بینید، افزایش مقادیر نسبت M/P با پر یا کامل شدن یک طیف تقریباً اجتناب ناپذیر است.

نتیجه پایانی

شاخص نمود رنگی بالا و منابع نور با طیف کامل اغلب با سلامتی مثبت همراه هستند، اما نتایج آزمایش ما نشان می‌دهد که ممکن است در چرخه‌های شبانه‌روزی تاثیر بیشتری نسبت به لامپ‌های CRI پایین‌تر داشته باشند.

به خاطر داشته باشید که مقادیر نسبت M/P بسیار مفید هستند، اما عوامل دیگری مانند زمان روز، نزدیکی و مدت زمان قرار گرفتن در معرض منبع نور احتمالاً تأثیر بسیار بیشتری بر چرخه‌های شبانه‌روزی دارند.

یکی از تشبیهاتی که ما اغلب از آن استفاده می کنیم، محتوای کافئین در قهوه است. نسبت M/P را می توان معادل محتوای کافئین در میلی گرم در هر فنجان قهوه در نظر گرفت. اگر نگران تأثیر کافئین بر کیفیت خواب هستید، نوشیدن قهوه با محتوای کافئین کمتر می تواند مفید باشد. همچنین می دانید که چه زمانی و چند فنجان قهوه را می نوشید نیز مهم است.