Спектроскопски корелационен анализ на съотношението M/P и LED осветителни тела с висок индекс на цветопредаване
От Кевин Рао, 1 декември 2025 г
Оценката на спектралното разпределение в осветителните продукти изисква включването на параметри на биологичния ефект. Съотношението M/P служи като индикатор за измерване на не-визуалните биологични ефекти на светлинните източници и неговата корелация с индекса на цветопредаване (CRI) се превърна във фокусна точка в техническите оценки.
Принцип на изчисляване на съотношението M/P
Съотношението M/P се определя като частното на меланопичния лукс, разделено на фотопичния лукс. Изчислението се основава на функцията за меланопично действие mel(λ) и фотопичната функция V(λ), дефинирани в стандарта CIE S 026/E:2018. Измервателните инструменти трябва да отговарят на стандарта ISO/CIE 19476:2014, изискващ спектрален интервал на дължина на вълната от 1 nm.
Съотношението M/P количествено определя потенциалното въздействие на светлинен източник върху потискането на мелатонина. Стандартът за индустриално осветление ANSI/IES TM-18-20 постановява, че съотношението M/P за нощно осветление на работната среда трябва да бъде под 0,6.
Предоставено от инструменти на Excel от WELL Building Institute.
Спектрални характеристики на светодиоди с висок{0}}CRI
Светодиодите с висок индекс на цветопредаване постигат ефективността си чрез много-лентово спектрално подобрение. Типичният CRI 97 LED формира три радиационни пика при приблизително 450 nm, 540 nm и 610 nm. Тази спектрална структура увеличава дела на лъчистата енергия в лентата 450-480 nm, като същевременно повишава стойността на R9.
Данните от тестовете показват, че при корелирана цветна температура (CCT) от 3000K, когато CRI се увеличи от 80 на 95, делът на лъчистия поток в лентата 450-480 nm се увеличава от 12% на 18%. Тази лента съответства на чувствителната област на функцията за меланопично действие.
Екранна снимка от инструмента Excel на WELL Building Institute
Сравнителни данни за спектрални параметри
| Параметър Категория | CRI 82 LED | CRI 91 LED | CRI 97 LED | Халогенен бенчмарк |
|---|---|---|---|---|
| Корелирана цветова температура (CCT) | 2976K | 2947K | 2987K | 2850K |
| Индекс на цветопредаване (Ra) | 82 | 91 | 97 | 99 |
| Стойност R9 | 13 | 56 | 86 | 98 |
| Съотношение M/P | 0.513 | 0.546 | 0.548 | 0.581 |
| Пропорция на радиация 450nm | 11.8% | 15.2% | 16.7% | 8.9% |
| Индекс на потискане на мелатонина | 0.42 | 0.51 | 0.53 | 0.58 |
| Индекс на спектрално сходство | 0.81 | 0.86 | 0.92 | 1.00 |
*Източник на данни: стандарт за изпитване IES TM-30-20, условия на измерване 25 градуса ±1 градус *
Екранна снимка от инструмента Excel на WELL Building Institute
Анализ на въздействието на инженерните технологии
Противоречие на спектралния дизайн
Постигането на висок CRI изисква непрекъснато спектрално разпределение в лентата 600-700 nm. Сегашната технология повишава интензивността на450 nm син чипза възбуждане на червени фосфори, което води до увеличено синьо лъчение с къса{0}}дължина на вълната. Тестовете показват, че за всяко 10-точково увеличение на стойността на R9, радиационният поток при 450 nm се увеличава с приблизително 3,2%.
Схема за оптимизиране на биологичния ефект
Използването на технология за възбуждане на виолетови чипове може да намали съотношението M/P. Използването на 405 nm виолетов чип с три-фосфори може да поддържа CRI над 95, като същевременно намалява съотношението M/P до 0,48. Тази технология вече се прилага в сценарии за медицинско осветление.
Стратегия за управление на осветлението
Интелигентните системи за осветление динамично регулират спектъра въз основа на циркадните ритми. Нощният режим ограничава дела на радиацията от 450 nm до под 12%, като същевременно допълва осветеността с590 nm кехлибарени светодиоди. Тази система отговаря на изискванията на WELL Building Standard L03 клауза.
Насоки за сценарий за приложение
Конфигурация на офис осветление
Работните зони през деня използват източници на светлина сCRI над 90, с M/P съотношения, контролирани в диапазона 0,55-0,65. Осветлението на конферентната зала разполага с регулируеми режими на спектъра: режимът на презентация подобрява производителността на цветопредаване, докато режимът на нощна среща намалява съотношението M/P.
Решения за медицинско осветление
Нощното осветление на стаите на пациента използва специални източници на светлина с CRI 80 и съотношение M/P под 0,4. Хирургическото осветление прави разлика между общо околно осветление и осветление на хирургично поле, като последното поддържа високи характеристики на цветопредаване, докато околното осветление използва източници с ниско съотношение M/P.
Стандарти за индустриално осветление
Сайтовете с непрекъсната работа прилагат-базирани на времето стратегии за осветление. Първата половина на нощта използва осветление с висок-CRI, превключване към режим с ниско съотношение M/P след полунощ. Коефициентът на поддържане на осветеността остава непроменен, а спектралното разпределение на мощността се регулира по зададена програма.
ЧЗВ
Метод за измерване на отношението M/P
Използвайте спектрорадиометър за измерване на спектралното разпределение на мощността, изчислено съгласно стандарта CIE 218-2016. За бърза оценка на място могат да се използват калибрирани тестери за опасност от синя светлина, като резултатите се умножават по коефициент на преобразуване от 0,82.
Спецификация на продукта Изисквания за етикетиране
Техническата документация за осветителни продукти трябва да включва стойности на съотношението M/P за три CCT точки: 3000K, 4000K и 5000K. Докладите от изпитванията трябва да посочват използвания стандарт и несигурността на измерването, която трябва да бъде по-малка от 8%.
Съществуващи решения за модернизация на системата
Без смяна на осветителните тела, инсталирането на 475 nm отрязващи-оптични филтри може да намали съотношението M/P с 35%-40%. Загубата на светлина от филтъра е приблизително 12%, което изисква съответно увеличение на проектната стойност на основната осветеност.
Стандартна проверка за съответствие
Осветлението на медицински сгради изисква 24-часов доклад за оценка на въздействието върху ритъма на мелатонин. Докладът трябва да включва MLT-изчисления на стойността на площта и анализ на спектрални времеви серии, в съответствие с Приложение H към GB 50034-2021.
Основа за избор на продукт
Prioritize compromise solutions with CRI 90-93 and M/P ratios of 0.50-0.55. For special scenarios, use tunable spectrum products with daytime mode CRI >95 и нощен режим M/P<0.45.
Референтни стандарти и литература
CIE S 026/E:2018Система за измерване на оптично лъчение върху ipRGC-повлияни отговори
ANSI/IES TM-18-20Указания за проектиране на циркадното осветление
WELL Building Standard v2 L03 Клауза
GB 50034-2021Стандарт за проектиране на осветление на сгради
