Instala ii Electrice Dr. Florin POP, profesor
Cursul 3Problematica - culoarea - proprietate a percep iei
vizuale sau a radia iei luminoase - aditivarea culorilor, disjunc
ia culorilor (substractive - englez) - sisteme colorimetrice -
Munsell, CIE - temperatur de culoare - indice de redare a culorii -
clasificare CIE de redare a culorilor - culori calde, intermediare,
reci
Caracterizarea culorii radia iei i corpurilor Culoarea este o
proprietate a percep iei vizuale sau o caracteristic a radia iei
luminoase. Culoarea unei radia ii luminoase este dependent de
compozi ia sa spectral Figura 2.1.22.
Figura 2.1.22 Descompunerea luminii albe n radia iile componente
cu cromatici specifice
Culoarea unui obiect (corp) este determinat, ns, att de propriet
ile fotometrice ale acestuia ct i de sursa de lumin folosit, ntruct
coeficien ii de reflexie pot s depind de lungimea de und a radia
iilor incidente iar spectrul acestei radia ii difer de la o surs de
lumin la alta Figura 2.1.23.
Figura 2.1.23 Descompunerea luminii albe n radia iile componente
cu cromatici specifice
Compunerea culorilor. Lumina care con ine o combina ie
echilibrat de radia ii cu diferite lungimi de und este considerat a
fi alb. ns, lumina alb poate fi ob inut i prin combinarea doar a
trei radia ii cu culori ndeprtate una de alta n spectru, denumite
fundamentale. Cele mai
uzuale sunt rou, verde i albastru (Young 1807 a considerat
violetul ca cea de-a treia culoare fundamental); prin combinarea
acestora n diferite propor ii se ob in i toate celelalte culori sau
nuan e. Combinarea culorilor are dou propriet i fundamentale:
aditivarea i disjunc ia Figura 2.1.24. Aditivarea - amestecul a dou
sau mai multe radia ii colorate are ca rezultat o culoare mai
luminoas dect componentele; o concentra ie corespunztoare conduce
la ob inerea culorii albe. Disjunc ia - amestecul a dou sau mai
multe vopsele colorate are ca rezultat ntotdeauna o culoare mai
ntunecat dect componentele (ntrebare i atunci cum explicm existen a
vopselei albe?); o concentra ie corespunztoare conduce la ob inerea
culorii negre (riguros vorbind, negrul NU este o culoare, ci tocmai
absen a culorii).
a)Figura 2.1.24 Amestecul aditiv (a) i disjunctiv (b) al
culorilor
b)
Exemplu. Amestec aditiv:
rou + verde = galben rou + violet/albastru = rou purpuriu
(magenta) verde+ violet/albastru = albastru deschis (seninul
cerului-cian) rou + verde + violet/albastru = alb
Galben, magenta i cian sunt numite culori secundare sau culori
complementare; combinarea uneia din ele cu culoarea fundamental
care nu a contribuit la ob inerea ei produce albExemplu. magenta +
verde = alb galben + violet/albastru = alb cian + rou = alb
Amestecul disjunct (al vopselelor) produce negru (de fapt, un
brun foarte nchis sau un negru albstrui). Dac se combin culori
complementare se ob in culorile fundamentale.Exemplu. galben +
magenta = rou galben + cian = verde magenta + cian =
violet/albastru galben + magenta + cian = negru
Cele mai cunoscute sisteme colorimetrice pentru msurarea culorii
sunt sistemul Munsell i sistemul tricromatic CIE. Sistemul Munsell
este folosit n ingineria iluminatului pentru definirea culorii
obiectelor n condi ii de lumin natural. Culoarea este caracterizat
prin trei dimensiuni: tonalitatea (HUE), claritatea (VALUE) i
satura ia (CHROMA), fiecare din ele ntr-o scar de valori. Scara de
tonalit i cuprinde cinci valori principale: R - rou (red), Y -
galben (yelow), G - verde (green), B - albastru (blue), P - violet
(purple) i cinci intermediare: YR - galben-rou, GY - verde-galben,
BG - albastru-verde, PB - violet-albastru, RP - rou-violet. Fiecare
tonalitate este divizat la rndul ei n zece grada ii indicate
printr-un numr de la 1 la 10 naintea numelui tonalit ii.
Claritatea, care reprezint luminozitatea (strlucirea) tonalit ii
este dat de con inutul de gri al culorii, mergnd de la 0 - negru pn
la 10 - alb. Satura ia (sau inversul acesteia, con inutul de alb)
este definit printr-o scar ce poate s aib pn la 14 grada ii (mai pu
ine pentru culorile albastre i mai multe pentru cele roii).
Sistemul Munsell utilizeaz o carte a mostrelor de culoare n care
fiecare pagin cuprinde monstre avnd o anumit tonalitate (men inut
constant) cu diferitele grada ii de claritate i satura ie. Culoarea
este precizat prin utilizarea a trei simboluri, n ordinea
tonalitate claritate/satura ie Figurile 2.1.25 i 2.1.26.
Figura 2.1.25 Sistemul Munsell
Figura 2.1.26 Sec iune n sistemul Munsell
De exemplu 2,5GY 6/8 reprezint o culoare ce are tonalitatea
2,5GY (un anumit verde/glbui), claritatea 6 (echivalent cu o
luminozitate dat de un coeficient de reflexie de circa 0,3) i
satura ia 8 (moderat saturat). Sistemul CIE este un sistem de
clasificare tricromatic a culorii unei radia ii i folosete diagrama
cromatic (triunghiul culorii) adoptat de CIE n 1931. n sistemul CIE
1931, culoarea este exprimat prin valorile X, Y, Z ale trei stimuli
imaginari, necesare unui observator standard pentru a ob ine o
anumit culoare specificat. Aceste valori pot fi calculate prin
nsumarea compozi iei spectrale a puterii radiante a sursei
reflectate de obiectul iluminat. = 780 = 780= 380
= 780= 380
X =k
S ( ) r ( ) x ( ) ; Y = k S ( ) r ( ) y ( ) ; Z = k S ( ) r ( )
z ( ) = 380
n care: S() este distribu ia spectral a puterii radiante a
sursei, r() - reflectan a spectral a obiectului, x (), y (), z () -
valorile func iilor spectrale de culoare i k este un factor de
normalizare ales arbitrar, n func ie de caracterul aplica iei
(culoarea unei surse sau a unui obiect). Pentru surse de lumin este
convenabil s se adopte k=680 lm/W, pentru ca Y s reprezinte fluxul
luminos emis de surs, exprimat n lumeni. Pentru obiectele
colorate,
k=100/
= 780
S ( ) y ( ) , = 380
astfel ca, pentru o suprafa reflectant perfect difuz, cu
considerarea r()=1 pentru toate lungimile de und, Y s primeasc
valoarea 100. Factorii x=X/(X+Y+Z), y=Y/(X+Y+Z), z=Z/(X+Y+Z) sunt
coordonatele de cromaticitate ale sistemului tricromatic CIE
1931.
n Figura 2.1.27 i Tabelul 2.1.2 sunt prezentate func iile
spectrale de culoare CIE. Pentru specificarea culorii unui obiect
este necesar cunoaterea celorlalte dou mrimi: varia ia spectral a
factorului de reflexie al obiectului i distribu ia spectral a radia
iei sursei de lumin, la intervale de 5 nm. Se efectueaz produsul
S()r() la intervale de 5 nm, apoi se multiplic cu valorile
corespunztoare ale func iilor spectrale de culoare x (), y (), z
(). Prin nsumarea pe ntregul domeniu vizibil (380 760 nm) se ob in
valorile stimulilor X, Y, Z i apoi coordonatele de cromaticitate
(x, y).
Figura 2.1.27 Func iile spectrale de culoare CIE
n Tabelul 2.1.3 este prezentat distribu ia spectral a puterii
radiante a Iluminan ilor Standard CIE A, B, C i D65, n valori
relative (CIE 1971)la intervale de 5 nm. n Figura 2.1.28 i Tabelul
2.1.4 se exemplific modul de calcul al stimulilor distribu iei
spectrale pe baza crora se determin, apoi, coordonatele cromatice
(x, y), n conformitate cu rela iile de defini ie. Se efectueaz
produsul S()r() la intervale egale de lungime de und (pentru
simplitate, n tabel sunt efectuate la 20 nm), dup care se multiplic
cu valorile corespunztoare ale func iilor spectrale de culoare x
(), y () i z (). Prin nsumarea pe ntregul domeniu vizibil (380 760
nm) se ob in valorile stimulilor X, Y, Z i apoi, coordonatele
cromatice (x, y).
Tabelul 2.1.2 Func iile spectrale de culoare x (), y (), z ()
ale unui observator standard CIE 1931 (nm) 380 385 390 395 400 405
410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480 485 490
495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 570
575
x0,0014 0,0022 0,0042 0,0076 0,0143 0,0232 0,0435 0,0776 0,1344
0,2148 0,2839 0,3285 0,3483 0,3481 0,3362 0,3187 0,2908 0,2511
0,1954 0,1421 0,0956 0,0580 0,0320 0,0147 0,0049 0,0024 0,0093
0.0291 0,0633 0,1096 0,1655 0,2257 0,2904 0,3597 0,4334 0,5121
0,5945 0,6784 0,7621 0,8425
y0,0000 0,0001 0,0001 0,0002 0,0004 0,0006 0,0012 0,0022 0,0040
0,0073 0,0116 0,0168 0,0230 0,0298 0,0380 0,0480 0,0600 0,0739
0,0910 0,1126 0,1390 0,1693 0,2080 0,2586 0,3230 0,4073 0,5030
0,6082 0,7100 0,7932 0,8620 0,9149 0,9540 0,9803 0,9950 1,0000
0,9950 0,8786 0,9520 0,9154
z0,0065 0,0105 0,0201 0,0362 0,0679 0,1102 0,2074 0,3713 0,6456
1,0391 1,3856 1,6230 1,7471 1,7826 1,7721 1,7441 1,6692 1,5281
1,2876 1,0419 0,8130 0,6162 0,4652 0,3533 0,2720 0,2123 0,1582
0,1117 0,0782 0,0573 0,0422 0,0298 0,0203 0,0134 0,0087 0,0057
0,0039 0,0027 0,0021 0,0018
(nm) 580 585 590 595 600 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650
655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 725 730 735
740 745 750 755 760 765 770 775
x0,9163 0,9786 1,0263 1,0567 1,0622 1,0456 1,0026 0,9384 0,8544
0,7514 0,6424 0,5419 0,4479 0,3608 0,2835 0,2187 0,1649 0,1212
0,0874 0,0636 0,0468 0,0329 0,0227 0,0158 0,0114 0,0081 0,0058
0,0041 0,0029 0,0020 0,0014 0,0010 0,0007 0,0005 0,0003 0,0002
0,0002 0,0001 0,0001 0,000
y0,8700 0,8163 0,7570 0,6949 0,6310 0,5668 0,5030 0,4412 0,3810
0,3210 0,2650 0,2170 0,1750 0,1382 0,1070 0,0816 0,0610 0,0446
0,0320 0,0232 0,0170 0,0119 0,0082 0,0057 0,0041 0,0029 0,0021
0,0015 0,0010 0,0007 0,0005 0,0004 0,0002 0,0002 0,0001 0,0001
0,0001 0,0000 0,0000 0,0000
z0,0017 0,0014 0,0011 0,0010 0,0008 0,0006 0,0003 0,0002 0,0002
0,0001 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
3.7
Tabelul 2.1.3 Distribu ia spectral a puterii radiante a Iluminan
ilor Standard CIE A, B, C i D65, n valori relative (CIE 1971) (nm)
380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460
465 470 475 480 485 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545
550 555 560 565 570 A 9,80 10,90 12,09 13,35 14,71 16,15 17,68
19,29 20,99 22,79 24,67 26,64 28,70 30,85 33,09 35,41 37,81 40,30
42,87 45,52 48,24 51,04 53,91 56,85 59,86 62,93 66,06 69,25 72,50
75,79 79,13 82,52 85,95 89,41 92,91 96,44 100,00 103,58 107,18 B
22,40 26,85 31,30 36,18 41,30 46,62 52,10 57,70 63,20 68,37 73,10
77,31 80,80 83,44 85,40 86,88 88,30 90,08 92,00 93,75 95,20 96,23
96,50 95,71 94,20 92,37 90,70 89,65 89,50 90,43 92,20 94,46 96,90
99,16 101,00 102,20 102,80 102,92 102,60 C 33,00 39,92 47,40 55,17
63,30 71,81 80,60 89,53 98,10 105,80 112,40 117,75 121,50 123,45
124,00 123,60 123,10 123,30 123,80 124,09 123,90 122,92 120,70
116,90 112,10 106,98 102,30 98,81 96,90 96,78 98,00 99,94 102,10
103,95 105,20 105,67 105,30 104,11 102,30 D65 50,0 52,3 54,6 68,7
82,8 87,1 91,5 92,5 93,4 90,1 86,7 95,8 104,9 110,9 117,0 117,4
117,8 116,3 114,9 115,4 115,9 112,4 108,8 109,1 109,4 108,6 107,8
106,3 104,8 106,2 107,7 106,0 104,4 104,2 104,0 102,0 100,0 98,2
96,3 (nm) 575 580 585 590 595 600 605 610 615 620 625 630 635 640
645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 705 710 715 720 725
730 735 740 745 750 755 760 A 110,80 114,44 118,08 121,73 125,39
129,04 132,70 136,35 139,99 143,62 147,24 150,84 154,42 157,98
161,52 165,03 168,51 171,96 175,38 178,77 182,12 185,43 188,70
191,93 195,12 198,26 201,36 204,41 207,41 210,36 213,27 216,12
218,92 221,67 224,36 227,00 229,59 232,12 B 101,90 101,00 101,07
99,20 98,44 98,00 98,08 98,50 99,06 99,70 100,36 101,00 101,56
102,20 103,05 103,90 104,59 105,00 105,08 104,90 104,55 103,90
102,84 101,60 100,38 99,10 97,70 96,20 94,60 92,90 91,10 89,40
88,00 86,90 85,90 85,20 84,80 84,70 C 100,15 97,80 95,43 93,20
91,22 89,70 88,83 88,40 88,19 88,10 88,06 88,00 87,86 87,80 87,99
88,20 88,20 87,90 87,22 86,30 85,30 84,00 82,21 80,20 78,24 76,30
74,36 72,40 70,40 68,30 66,30 64,40 62,80 61,50 60,20 59,20 58,50
58,10 D65 96,1 95,8 92,2 88,7 89,3 90,0 89,8 89,6 88,6 87,7 85,5
83,3 83,5 83,7 81,9 80,0 80,1 80,2 81,2 82,3 80,3 78,3 74,0 69,7
70,7 71,6 73,0 74,3 68,0 61,6 65,7 69,9 72,5 75,1 69,3 63,6 55,0
46,4
Sursa A reprezint o lamp cu incandescen Sursa B reprezint lumina
soarelui de la amiaz Sursa C reprezint lumina zilei medie care
rezult de la un cer acoperit complet Sursa D65 reprezint lumina
zilei cu temperatura de culoare 6500 K
3.8
Figura 2.1.28 Calcularea valorilor tristimulilor CIE determina i
de o surs de lumin; distribu ia puterii spectrale S() a unei surse
standard CIE, reflectan a spectral r() a obiectului iluminat i func
iile observatorului standard CIE x (), y (), z ()
Tabelul 2.1.4. Calcularea valorilor tristimulilor distribu iei
spectrale [nm] 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640
660 680 700 r 0,233 0,330 0,417 0,500 0,472 0,365 0,240 0,135 0,079
0,060 0,055 0,060 0,072 0,082 0,074 0,070 Sc x 0,00044 0,02926
0,07680 0,06633 0,02345 0,00069 0,01193 0,05588 0,11751 0,16801
0,17896 0,14031 0,07437 0,02728 0,00749 0,00175 Sc x r 0,01 0,97
3,20 3,32 1,11 0,03 0,29 0,75 0,93 1,01 0,98 0,84 0,54 0,22 0,06
0,01 Sc y 0,00001 0,00085 0,00513 0,01383 0,03210 0,06884 0,12882
0,18268 0,19606 0,15989 0,10684 0,06264 0,02897 0,01003 0,00271
0,00063 Sc y r 0 0,03 0,21 0,69 1,52 2,51 3,09 2,47 1,55 0,96 0,59
0,38 0,21 0,08 0,02 0 Sc z 0,00187 0,14064 0,38643 0,38087 0,19464
0,05725 0,01450 0,00365 0,00074 0,00026 0,00012 0,00003 0 0 0 0 Sc
z r 0,04 4,64 16,11 19,04 9,19 2,09 0,35 0,05 0,01 0 0 0 0 0 0
0
Se ob ine tripleta X = 14,27, Y = 14,31, Z = 51,52, dup care
x=0,178, y=0,178, z=0,643. Coordonatele cromatice caracteristice
sunt (0,178, 0,178)
Culoarea luminii este specificat prin coordonatele (x, y)
calculate pe baza distribu iei spectrale a puterii radiante a
sursei de lumin Figura 2.1.24. Punctele reprezentative pentru toate
culorile sunt situate n interiorul ariei delimitate de curba
spectral - S care reprezint locul geometric al culorilor spectrale
(cele mai saturate) i de linia culorilor purpurii - P (ce unete
capetele curbei). Col urile triunghiului cuprind culorile primare
rou, verde, albastru. Culorile se dilueaz spre lumina alb din zona
central. Curba L este locul geometric Plankian, cuprinznd
cromaticitatea radia iei corpului negru n func ie de temperatura
acestuia. Punctul W indic punctul alb (coordonate x=0,33; y=0,33)
al spectrului de radia ie energetic uniform distribuit, iar punctul
D corespunde iluminantului CIE standard D65 ce reprezint lumina
zilei medii.
3.9
a)Figura 2.1.29 Diagrama cromatic CIE (a); Curba de
cromaticitate a corpului negru (b)
b)
3.10
Culoarea aparent i redarea culorilor. Calit ile colorimetrice
ale unei lmpi sunt caracterizate prin dou aspecte: (a) culoarea
aparent care poate fi exprimat prin coordonatele (x ,y) din
diagrama cromatic CIE sau prin temperatura de culoare; (b) gradul
de redare a culorii, efect al luminii asupra aspectului cromatic al
obiectelor iluminate; unei anumite culori aparente a sursei de
lumin i pot corespunde diferite compozi ii spectrale i fiecare
compozi ie spectral determin o anumit culoare aparent a obiectului
iluminat. Temperatura de culoare a unei surse de lumin este
temperatura corpului negru la care se ob ine o culoare identic cu
culoarea sursei. Aceast mrime caracterizeaz cromatica surselor de
lumin pentru care punctul de culoare, dat de coordonatele (x, y),
se gsete situat pe curba Plankian. n caz contrar se folosete
termenul de temperatur de culoare corelat care este temperatura
corpului negru la care culoarea acestuia se aseamn cel mai mult cu
aceea a sursei. n figur sunt reprezentate liniile de temperatur de
culoare corelat constant (izotermele de culoare) care pot fi
utilizate ca un mijloc de aproxima ie a localizrii punctelor de
culoare ale unor surse de lumin. Culoarea aparent este corelat cu
temperatura de culoare, definind trei grupe n care pot fi ncadrate
lmpile folosite n iluminatul interior normal: culori calde, pentru
un spectru alb-roiatic i Tc5500 K.
O problem care apare n definirea unei surse de lumin este c dou
lmpi pot s aib aceeai temperatur de culoare corelat dar s aib
punctele de culoare situate de o parte i de alta a curbei
Plankiene, avnd astfel caracteristici de culoare diferite. Redarea
culorilor asigurat de o surs de lumin este apreciat prin indicele
de redare a culorii Ra (definit de CIE n 1965). Acesta este o msur
a coresponden ei dintre percep iile vizuale ale obiectelor
iluminate de sursa de lumin analizat i de o surs de lumin etalon
(iluminant standard, de referin ) Figura 2.1.25. Indicele de redare
a culorii este determinat prin calcul folosind un set de 8 (sau 14)
mostre de culoare Figura 2.1.26, plecnd de la compozi ia spectral a
radia iei sursei de lumin i temperatura de culoare corelat a
acesteia. Se calculeaz diferen a dintre punctele de culoare ale
fiecrei mostre de culoare pentru cele dou surse de lumin (analizat
i de referin ) i se face o medie aritmetic a numerelor ob inute
(pentru detalii privind alegerea iluminantului de referin i metoda
de calcul vezi publica ia CIE Nr. 13): Ra=100-4,6Ea unde Ea este
media aritmetic a diferen elor dintre coordonatele cromatice ale
celor opt mostre de culoare sub cele dou surse de lumin. Numrul 4,6
provine de la calibrarea la valoarea de Ra=50 pentru lampa
fluorescent alb Tc=3000 K.
3.11
Figura 2.1.25 Vectorii diferen elor de culoare ntre SR i SA
pentru opt mostre-test n coordonate U*, V* Lamp de referin Lamp
test
Figura 2.1.26 Mostrele test CIE
Determinarea Ra se face printr-un calcul laborios, care urmeaz
cinci pai: 1) Se selecteaz sursa de lumin de referin - iluminantul
de referin , care s aib aproape aceleai coordonate cromatice ca i
sursa care urmeaz s fie evaluat. Pentru lmpi cu Tc5000 K se alege
cea mai apropiat distribu ie spectral a luminei zilei. 2) Se
determin distribu ia spectral a radia iei sursei de lumin i se
calculeaz temperatura de culoare corelat Tc. Se finalizeaz alegerea
iluminantului de referin , prin precizarea distribu iei spectrale a
radia iei acestuia. 3) Se selecteaz mostrele de culoare - cele 8
(plus alte ase recomandate de CIE). Sunt caracterizate printr-o
distribu ie unifom pe cercul tonalit ilor Munsell, cu claritate 6 i
satura ie medie (4 - 8), astfel c reflectan ele sunt aceleai pentru
fiecare mostr i lungime de und. Se cunoate distribu ia spectral a
reflectan ei fiecrei mostre. 4) Se calculeaz valorile stimulilor
tricromatici i coordonatele cromatice (x, y) ale luminii reflectate
de fiecre mostr de lumin; 5) Utiliznd rela iile:
u=
4x 6y ; v= ; 2 x + 12 y + 3 2 x + 12 y + 3
W * = 25 Y 1 / 3 17 ; U * = 13 W * ( u u0 ) ; V * = 13 W * ( v
v0 ) ;
se determin coordonatele W*, U*, V* pentru fiecare surs i mostr
test; 6) Diferen ele de culoare n percep ia aceleiai mostre i n
luminile celor dou surse SR i SA se calculeaz cu expresia:
E ai = ( Wi* + U i* + Vi* )0 ,5 , i {1, ..., 8 (14)};
2
2
2
3.12
7) Se calculeaz indicele de redare a unei culori (pentru mostra
i) Rai = 100 4 ,6 Eai ; 8) Se calculeaz indicele general de redare
a culorilor ca medie aritmetic a indicilor pentru Nm mostre
considerate: Ra = 100 4 ,6 Ea , unde s-a notat cu Ea media
aritmetic a diferen elor de culoare Eai, cu i {1,, Nm}.
Observa ie. Pentru cunoaterea n amnunt a modelului matematic se
vor consultanormele CIE. Pozi ionarea cromatic a unei surse test cu
Ra=63 este exemplificat n figura 3.3. Valoarea maxim teoretic a
indicelui de redare a culorii este 100 care se ob ine att pentru o
lamp cu incandescen cu temperatura de culoare corelat de 2700 K ct
i pentru iluminantul de referin lumina zilei cu o temperatur de
culoare de 6500 K. Este important de re inut c acest indice de
redare a culorii este o mrime relativ, raportat la o surs de
referin specific fiecrei lmpi n parte, nu este o mrime absolut.
Pentru valori sub 25, indicele de redare a culorii nu are semnifica
ie practic; datorit metodei de calcul (100 - o sum algebric) pot
rezulta i valori negative. De exemplu, lampa cu incandescen are un
indice de redare a culorii de 100 (fiind comparat cu radiatorul
Plankian de 3000 K), dar ea nu poate fi folosit n fotografia sau
televiziunea color ntruct distorsioneaz culorile prin spectrul su
bogat n radia ia galben/rou. Iar lampa cu vapori de sodiu de joas
presiune are indice negativ. n Tabelul 2.1.5 sunt indicate valori
orientative pentru indicii generali de redare a culorilor Ra pentru
diferite tipuri de lmpi. Tabelul 2.1.5. Informa ii cromatice
privind lmpi uzualeAspect Redare Lamp Indice general de redare a
culorilor Ra Ra80 intermediar spre rece cald intermediar rece
Exemple de utilizare Preferat potrivirea culorii examinri clinice
galerii de art cmine, coli, spitale hoteluri, restaurante,
magazine, tipografii, industrie uoar hale industriale Acceptat
2
80>Ra60
birouri, coli
3 4
60>Ra40 40>Ra20
industrie grea
hale industriale industrie grea, hale industriale cu cerin e de
redare a culorii reduse
Alegerea unei surse de lumin cu o anumit cromatic pentru o
ncpere este determinat de func iunea ncperii. Aceasta presupune att
aspectele psihologice ale culorii - senza ia de cldur, relaxare,
claritate etc. ct i considera iile de compatibilitate cu lumina
zilei i de asigurare a unei culori albe pe timpul nop ii.
3.14
Selectarea unei surse de lumin de a anumit culoare aparent va
avea n vedere i urmtoarele considera ii: (a) pentru ncperi
iluminate cu mai pu in de 300 lx, este preferat o culoare cald sau
intermediar; lmpile cu o culoare aparent imprim ncperilor o aparen
trist, neplcut n cazul unor iluminri reduse; (b) n cazurile n care
se dorete integrarea cu lumina zilei, se vor utiliza surse de lumin
cu culoare intermediar; (c) n aceeai ncpere nu se vor utiliza la
ntmplare lmpi cu culori diferite. Nu se poate eviden ia o rela ie
simpl, direct, ntre culoarea aparent a unei surse de lumin i
preferin ele utilizatorilor acelui spa iu iluminat. Acolo unde
considerentul principal este aparen a spa iului i a obiectelor din
el, se recomand sursele de lumin cu un Ra mare. n general, sursele
de lumin cu un bun indice de redare a culorii (grupul 1B) atribuie
suprafe elor i obiectelor o culoare mult mai vie, mai puternic dect
cele cu un indice moderat sau sczut (grupele 2,3 i 4). Lmpile cu un
indice sczut pot distorsiona anumite culori. Stabilirea exact a
gradul de redare a culorii necesar pentru o situa ie concret este o
problem de decizie individual. Indicele de redare a culorii CIE
poate fi utilizat doar cu caracter informativ n aprecierea privind
contribu ia unor surse de lumin la crearea ambian ei unei ncperi.
Surse de lumin avnd acelai indice nu vor reda culorile n mod
necesar n acelai grad pentru c acelai indice se poate ob ine din
mai multe combina ii ale indicilor individuali ob inu i de la cele
8 mostre de culoare, fiind rezultatul unui calcul de medie
aritmetic. Astfel, o lamp poate s aib un indice individual mai mare
n rou iar alta - n albastru i pentru ambele rezult un acelai indice
general de redare a culorii. De aceea, pentru alegerea unei surse
de lumin ntr-o situa ie dat este util s se analizeze spectrul de
radia ie al acesteia; de exemplu, din spectrele de radia ie ale
lmpilor fluorescente se constat cu uurin c lampa alb rece
(temperatura de culoare corelat 4200 K) con ine mai mult albastru i
mai pu in rou dect lampa alb cald (temperatura de culoare corelat
3000 K). ntre redarea culorilor i eficacitatea luminoas a unei lmpi
exist o puternic contradic ie. Pentru ca s se ob in o culoare ct
mai real a unui obiect iluminat de o surs de lumin, aceasta trebuie
s aib un spectru de radia ie ct mai larg, apropiat de cel al
luminii naturale. Dar transformarea energiei radiante n lumin este
determinat de eficacitatea luminoas relativ spectral V(), fiind
maxim pentru o radia ie monocromatic avnd lungimea de und de 555,5
nm (ce corespunde unei culori galben/verde). n cazul lmpilor cu
descrcri, redarea culorilor presupune existen a n spectrul de radia
ie a benzilor din zonele celor trei culori primare - rou, verde,
albastru. Lmpile fluorescente de tip trifosfor utilizeaz o
pulbere
3.15
fluorescent ce con ine trei componente de halofosfa i cu
sensibilitate spectral corespunznd acestor trei benzi. Ele asigur
un indice de redare a culorii de 85 la o eficacitate luminoas de 90
- 96 lm/W. Din contr, lampa cu vapori de sodiu emite o radia ie
monocromatic cu lungimea de und de 589 nm ce i confer o eficacitate
luminoas de pn la 200 lm/W (170 lm/W pentru sistemul lamp/balast),
dar fr s se poat defini un indice de redare a culorii. Productorii
de lmpi ob in ns rezultate spectaculoase prin utilizarea unor
tehnologii moderne, ce asigur un compromis de nalt calitate ntre
aceti doi parametri caracteristici. Au rezultat astfel att lmpile
fluorescente de tipul multifosfor cu un indice de redare a culorii
de 95 - 98 i o eficacitate luminoas de 64 - 65 lm/W, ct i lmpile cu
vapori de sodiu de tipul SON cu spectrul mbunt it cu un indice de
redare a culorii de 60 i o eficacitate luminoas de 90 lm/W. Desigur
trebuie avut ns n vedere pre ul de cost ridicat al acestor lmpi
speciale. Caracterizarea cromatic a unei surse de lumin se face
prin spectrul de radia ie, temperatura de culoare corelat i
indicele de redare a culorii. Pe de alt parte, proiectantul instala
iei de iluminat va trebui s ia n considerare cele trei aspecte
eviden iate mai sus atunci cnd va alege tipul lmpii electrice:
eficacitatea luminoas, redarea culorii i pre ul de cost. Performan
a vizual i confortul vizual sunt determinate i de aspectele
cromatice ale diferitelor suprafe e din cmpul vizual al
observatorului, de schema de culori folosit pentru suprafe ele
ncperii. Culori deschise sunt eficiente energetic, prin valorile
ridicate ale coeficien ilor de reflexie, de 50 - 80%, culorile
medii au o reflexivitate sczut, de 30 - 50%, iar cele nchise
(negre) - sub 10%. Suprafe ele colorate iluminate devin surse
secundare de lumin colorat care vor influen alte culori din ncpere.
Suprafe ele de culori calde (galben, rou) sunt mai plcute privirii
dac sunt iluminate cu o lumin cald - alb roiatic (dat de lmpi cu
temperatura de culoare sczute, sub 3300 K) dect cu lumin rece - alb
albstrui (dat de lmpi cu temperatura de culoare ridicat, peste 5300
K). Sursele de lumin de culoare intermediar - alb (dat de
temperatura de culoare de 3300 - 5300 K) sunt cele mai recomandate
pentru interioare n care se dorete asigurarea unei ambian e plcute
cu o redare normal a culorii obiectelor iluminate. Culorile
alimentelor sunt mai apreciate dac sunt privite la o lumin cald
dect la o lumin rece. Vizibilitatea poate fi mbunt it prin
asigurarea unui contrast de culori n zona sarcinii vizuale, n
special n cazurile n care contrastele de luminan sunt sczute. O
corela ie interesant exist ntre culoarea aparent a unei surse de
lumin i nivelul de iluminare medie, determinat pe considerente de
satisfac ie vizual de Kruithof (1941).
3.16
Figura 2.1.27 Diagrama Kruithof
Dac proiectantul a stabilit nivelul iluminrii medii necesar
pentru desfurarea unei activit i, diagrama din figur este util n
selectarea temperaturii de culoare corelat a sursei de lumin care
asigur un mediu luminos agreabil. Combina iile corespunztoare
zonelor umbrite produc senza ii dezagreabile de rceal sau cu
imagini terse (zona inferioar) sau o palet de culori nenaturale
(zona superioar). n func ie de cerin ele de redare a culorilor
reale, de nivelul de iluminare medie i de factorul de reflexie al
sarcinii vizuale, caracteristicile de culoare ale surselor de lumin
temperatura de culoare corelat i indicele de redare a culorilor -
sunt date orientativ n tabel (dup SR 6646 i NP 061-02).Tabelul
2.1.7 Valorile indicelui de redare a culoriiTreapta de redare a
culorii 1 2 3 4 Cerin ele de redare a culorii Factorul de reflexie,
Iluminarea nominal En En 4000 lx, > 0,2 En 3000 lx, 0,2 0,4 En
1000 lx, 0,4 En 300 lx En 150 lx Indicele de redare a culorii, Ra
80 < Ra 100 60 < Ra 80 40 < Ra 60 20 < Ra 40
Redare foarte bun a culorii Redare bun a culorii Redare medie a
culorii Redare slab a culorii
Lmpile electrice utilizate n instala iile de iluminat pot fi
grupate n urmtoarele categorii principale: incandescente normale
(de uz general) LIG, incandescente cu halogeni LIH, fluorescente
tubulare LFT, compacte LFC, cu mercur de nalt presiune cu balon
fluorescent LMF, cu lumin mixt LMM, cu halogenuri metalice LMH, cu
sodiu de joas presiune LSJP, de nalt presiune LSP, fr electrozi -
cu induc ie cu mercur LQ, cu microunde cu sulf LSf. Lmpile sunt
diferen iate prin construc ie, func ionare, caracteristici putere,
flux luminos, eficacitatea luminoas, durata de via , deprecierea
fluxului luminos, propriet ile colorimetrice culoare aparent
(coordonate cromatice, temperatur de culoaer corelat), redarea
culorii -, timpul de amorsare, timpul de reaprindere, capabilitatea
de diminuare a fluxului luminos (dimming), pozi ia de func ionare,
alimentare.
3.17
Tabelul 2.1.8 Prezentare comparativ a unor caracteristici de
func ionare a lmpilor de uz general (valori
informative)Caracteristici Lampa cu incandescen LIG Putere, W 15
... 500 Flux luminos, 120 lm 8400 Eficacitate, lm/W 8 ... 17
Culoarea aparent Alb-cald Redarea culorii excelent Balast
Starter/ignitor Aprindere, min Reaprindere, min fr fr zero zero
Lampa cu vapori de mercur de nalt Lampa cu vapori de Lampa fr
electrozi presiune sodiu LIH LFC LFT LMF LMM LMH LSJP LSP LQ LS 75
... 2000 5 ... 40 15 ... 140 50 ... 1000 100 ... 500 70 ... 2000 18
... 180 50 ... 1000 55 165 1425 975 ... 250 ... 3500 750 ... 7300
1800 ... 1100 ... 5500 ... 1800 ... 3300 ... 3500 135.000 50.000
58.000 13.000 189.000 33.000 130.000 12.000 13 ... 25 50 ... 80 50
... 104 36 ... 58 11 ... 26 79 ... 95 100...2002) 66 ... 1383) 64
73 95 alb-cald alb-cald alb-cald/rece intermediar intermediar rece
galben alb-auriu alb-cald, rece alb excelent bun moderat ... slab
... moderat bun ... fr slab ... bun bun excelent moderat excelent
moderat fr (1) (2) (2) magnetic ncorporat magnetic (3) magnetic
electronic electronic fr (1) (4) fr fr ignitor (5) (6) fr fr zero
zero 3 zero ... 2 3 10 5 zero zero zero sau
