TM-30: غير كافٍ في درجات اللون الأبيض ومسألة الأشعة فوق البنفسجية

فن إظهار الفروق الدقيقة بين درجات الأبيض من دون أشعة فوق بنفسجية...

أوضحت في مقالات مختلفة هنا في مدونة الإضاءة من danholt معنى مؤشرات TM-30 المختلفة، وكيف يمكن لمصممي الإضاءة ومستخدميها الاسترشاد بها.

لكن TM-30 مفيد أيضًا لأطراف أخرى في عالم الإضاءة، بما فيها الشركات المصنعة نفسها. فكثيرًا ما ينطوي تطوير مصدر ضوء على موازنات، مثل تحديد أولوية اللومن (لومن/واط) أو تجسيد الألوان. ومن الضروري أن تكون مقاييس تقييم هذه الموازنات دقيقة قدر الإمكان، لتحسين خصائص المنتج الفعلية بدلًا من أرقام مجردة.

أود اليوم، باستخدام مثال مصابيح SORAA Vivid LED كاملة الطيف ، توضيح كيف يمكن لهذه الموازنات أن تحدد تصميم منتج.

إن SORAA Vivid تسعى السلسلة إلى تجسيد الأبيض وجميع ألوان الطيف المرئي بالطبيعية نفسها، كما تبدو تحت مصدر ضوء طبيعي بدرجة حرارة اللون (CCT) نفسها، مثل الهالوجين أو ضوء الشمس.

تجمع تقنية الطيف الكامل من SORAA بين تعزيز البنفسجي وثلاث مواد مضيئة أخرى، فتنتج طيفًا متصلًا على نحو طبيعي. وبموازنة الأطياف الفردية بعناية، يمكن الاقتراب إلى أقصى حد من طيف الضوء الطبيعي المرئي بأكمله، كما يوضح الشكل 1.

ينتج عن ذلك ألوان طبيعية تُقاس بقيمة عالية لمؤشر دقة الألوان Rf في TM-30. فبالضبط الصحيح، يمكن مثلًا الوصول إلى Rf = 95.

الشكل 1 يتيح نهج الطيف الكامل من SORAA الاقتراب كثيرًا من ضوء الشمس الطبيعي، مما يؤدي إلى مؤشر دقة ألوان Rf مرتفع. وهنا تتراكب قمم معزز البنفسجي والمواد الفسفورية الثلاث، الأزرق والأخضر والأحمر، لتشكيل الطيف الكامل.

لكن يبقى حتى الآن سؤال حاسم بلا إجابة:

كيف نحقق تجسيدًا واضحًا ومتميزًا لدرجات الأبيض؟

لماذا تختلف درجات الأبيض أصلًا عن الألوان؟

لأن كثيرًا من المواد البيضاء تحتوي على مواد مبيضة فلورية تُسمى المبيضات البصرية.

تمتص هذه المواد الضوء فوق البنفسجي غير المرئي، ثم تصدر ضوءًا مرئيًا مائلًا إلى الأزرق. وتدرك العين بالتعاون مع الدماغ هذا بوصفه تعزيزًا لدرجة البياض.

المبيضات البصرية موجودة في كل مكان: في كثير من المواد البيضاء المصنعة، كالأقمشة والورق والبلاستيك، كما توجد طبيعيًا في أسناننا. وهي تمتص الأشعة فوق البنفسجية وتحولها إلى أزرق.

ورغم أننا نحب الأبيض الساطع والواضح، فإننا لا نريد في معظم الاستخدامات الأشعة فوق البنفسجية الضارة التي تتيح إدراك درجات الأبيض هذه.

تتجنب منتجات LED التقليدية الأشعة فوق البنفسجية بالطبع، لكنها لذلك لا تنشط المبيضات، فتجعل الأشياء البيضاء تبدو دائمًا مائلة إلى الأصفر وغير ناصعة.

وجدت SORAA حلًا أنيقًا لهذه المشكلة:

اتضح أن المبيضات البصرية يمكن تنشيطها أيضًا بضوء بنفسجي غير ضار، لا فوق بنفسجي، عند اختيار طوله الموجي بعناية. وتكمن حيلة SORAA لإنتاج أبيض طبيعي في استبدال ضوء الشمس فوق البنفسجي بالكمية المناسبة من الضوء البنفسجي العادي:

وعندئذ تُنشط المبيضات البصرية تمامًا كما تحت الضوء الطبيعي الذي يحتوي على أشعة فوق بنفسجية.

يوضح الشكل 2 هذه العلاقة:

الشكل 2  تثير مصابيح الهالوجين والمتوهجة الألوان البيضاء بفضل «ذيلها فوق البنفسجي». ويمكن محاكاة ذلك في تصميم LED ذكي بقمة من الضوء البنفسجي تنشط المبيضات البصرية أيضًا، مع تجنب الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية بالكامل.

كيف نعبّر عن هذا التأثير بالأرقام؟ من المستغرب قليلًا عدم وجود إجابة قاطعة. ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن معظم قطاع الإضاءة يستخدم مصابيح LED ذات مصدر «أزرق»، ولا يملك طريقة لتحديد درجة البياض، ولا يعرف هذا السؤال أصلًا.

وفوق ذلك، بعبارة واضحة: لا تخبرنا مقاييس تجسيد الألوان، بما فيها CRI وTM-30، شيئًا عن تجسيد الأبيض!

وهذا يعني أن مصدرًا قد يملك قيمة Rf أو CRI عالية جدًا، مع تجسيد سيئ للغاية للأبيض.

لحسن الحظ، فإن علم الألوان الأساسي مفهوم جيدًا، ويمكن اشتقاق مقياس يقيس تجسيد الأجسام البيضاء على غرار مؤشر تجسيد الألوان Rf.

استنادًا إلى أبحاث داخلية وتعاون أكاديمي، فعلت SORAA ذلك تمامًا، وطورت مقياس تجسيد الأبيض Rw. وكما هو متوقع، تبلغ قيمة Rw للضوء الطبيعي نحو 100.

وهنا تظهر الموازنة التي وعدتكم بها. لتحقيق أفضل دقة للألوان، ينبغي الاقتراب من شكل الطيف الطبيعي قدر الإمكان. لكن لتحقيق أفضل دقة للأبيض من دون أشعة فوق بنفسجية، يجب إضافة بعض الضوء البنفسجي، لا فوق البنفسجي، إلى الطيف، مما يجعله ينحرف عن شكله الطبيعي!

نواجه إذن تعارضًا بين التجسيد المتجانس للألوان والطيف بأكمله وبين تجسيد درجات الأبيض. والقياسات الدقيقة حاسمة هنا، لأن هذه الموازنة يجب أن تكون بأفضل صورة ممكنة.

باستخدام Rf وRw، صُمم طيف مصابيح SORAA Vivid للاستفادة من أفضل الجانبين.

تحقق ذلك بالمواءمة المثلى لطول الموجة وشدة تعزيز البنفسجي مع أطياف المواد الفوسفورية الثلاث. ولتحسين الأداء، أُولي اهتمام خاص أيضًا لمؤشر آخر من TM-30، وهو Rfh1. يقيس هذا المعامل تجسيد اللون الأحمر، ويمثل النظير الحديث والأفضل لـ CRI R9. وفي الواقع، تجسيد درجات الأحمر مهم جدًا لإدراكنا؛ لذلك لا يقل Rfh1 أهميةً عن Rf، وربما يكون أهم منه.

ونتيجة لذلك، توفر SORAA Vivid قيمًا مرتفعة جدًا في جميع المقاييس: Rf = 91 وRfh1 = 95 وRw = 100. ومن حسن الحظ أنه أمكن إيجاد هذه الموازنة وتحسينها دون فقدان الجوانب الأساسية لمصدر ضوء كامل الطيف.

الشكل 3 حقول ألوان TM-30 مع مقاييس تشوه اللون. يسارًا: SORAA Vivid بأمانة عالية للألوان ودرجات الأبيض (Rw). يمينًا: مصباح LED قياسي بمعامل CRI مرتفع يبدو عرضه شبه مطابق، وله قيمة Rf مرتفعة، لكنه لا يجسد الأبيض إطلاقًا، Rw = 0، وهو ما لا يظهر في TM-30.

لنقارن الآن بمصدر LED (الشكل 3، يمينًا) حُسّن ببساطة للألوان فقط: قد تبلغ أمانة الألوان Rf = 95، لكن أمانة الأبيض تنخفض إلى Rw = 0. وإذا بدا هذا المثال مبالغًا فيه، فأود التذكير بأنه ينطبق تمامًا على كل LED معزز أزرق ذي CRI مرتفع، وهو ما يشكل الغالبية العظمى من المنتجات في السوق!

كما يؤكد كل من قارن قميصًا أبيض تحت مصباح SORAA Vivid LED وتحت مصباح LED منافس... الفرق مذهل!

آمل أن تمنحكم هذه الأفكار بعض معايير اتخاذ القرار:

1. تصميم مصدر ضوء مهمة متعددة الجوانب وصعبة، تتداخل فيها الجوانب التقنية والفيزيائية مع الإدراك الذاتي.

2. القياسات الدقيقة مهمة، لأنها أداة التصميم التي تتيح لنا اتخاذ القرارات في النهاية والتحقق منها بعد ذلك.

الخلاصة: لا تركزوا على مقياس واحد فقط، بل على مجموعة مؤشرات ذات صلة بتطبيقكم، مثل أمانة الألوان عمومًا وتجسيد درجات الأحمر ودرجات الأبيض.

مجموعة المنتجات الكاملة: مصابيح SORAA LED كاملة الطيف 

احجز موعد استشارتك المجانية الآن!