Valkoisen LED valon kromaattisuus eli valon sävy

Valkoisen valon kromaattisuus on tärkeä parametri koska se kertoo valkoisen valon sävyn ja mahdollisen virheellisen sävyn. Heikompilaatuisssa LED-valoissa valon sävy on usein vääristynyt jolloin valkoisen valon sävy voi olla esimerkiksi vihertävä tai sinivihreään (syaani) suuntaan taittuva. Hyvälaatuinen LED valo on standardin mukainen ja valoteknisillä mittauksilla tämä on helppo varmentaa.

Koska tämä ei ole tieteellinen artikkeli, niin joissakin asioissa on voitu ottaa taiteellisia vapauksia ja hieman oikoa mutkia suoraksi. Lisäksi terminologia ja määritelmät eivät ole aivan täydellisiä. Tämä on tehty siksi, että tätä artikkelia olisi helpompi lukea ilman aiheeseen liittyvän fysiikan pohjatietoja. Näilläkin muutoksillakin artikkeli on hieman raskaslukuinen, mutta koittakaa selvityä siitä.

Ihmisen näkökyky ja värinäkökyky

Ihmisen näkökyky perustuu silmässä oleviin tappisoluihin jotka ovat herkkiä valon eri aallonpituuksille. Tappisolut lajitellaan kolmeen luokkaan: pitkät punaherkät (R = 560–580 nm), keskipitkät viherherkät (G = 530–540 nm) ja siniherkät lyhyet (B = 420–440 nm) . Erilaiset värihavainnot muodostuvat siis kolmen tappisolun (RGB) vasteiden yhdistelmästä. RGB LED valolla voidaan tehdä näitä yhditelmiä jolloin saadaan miljoonia eri värejä.

Akromaattinen on väritön eli mustavalkoinen. Kromaattiset värit taas sisältävät kaikki värispektrin sävyt. Valon kirkkaudessa on ominaisuus, jossa yhdistyvät kromaattiset ja akromaattiset värit. Itse asiassa kaikki kromaattiset värit ja sävyt luodaan perustuen (perusväreihin) punaiseen, keltaiseen ja siniseen (ja vihreään). Erilainen heijastuneiden valoaaltojen yhdistelmä antaa meille mahdollisuuden nähdä erilaisia ​​värimaailman sävyjä. Musta “väri” imee kaikki valon aallot ja valkoinen “väri” taas heijastaa ne kaikki (huomaa sana väri lainausmerkeissä, musta ja valkoinen eivät ole värejä). Näitä ääripään “värejä” (musta ja valkoinen) kutsutaan akromaattisiksi ja niillä on vain harmaasävyjen spektri, alkaen kirkkaasta valkoisesta ja päättyen mustaan.

Kaikilla kromaattisilla väreillä on tietty kylläisyys. Tämä ominaisuus määräytyy värisävyn ja akromaattisen tasaveroisuuden välisen eron asteen perusteella ja me voimmekin puhua siten valon kirkkaudesta. Kun sekoitetaan kromaattisia (värit) ja akromaattisia (harmaan sävy) paletteja samalla vaaleudella, väri ei muutu – harmaasävyillä ei ole väriä mutta on kirkkaus. Muutokset tapahtuvat, kun tummempi tai päinvastoin vaaleampi akromaattinen paletti lisätään.

CIE 1931-väridiagrammi

Väridiagrammi on kaksiulotteinen (= väri) esitysmuoto kolmiulotteisesta XYZ-väriavaruudesta (= väri + voimakkuus eli harmaataso). Kaksiulotteiset väridiagrammit eivät siis ota huomioon valonlähteen luminanssia eli kirkkautta vaan antaa ainoastaan tarkan arvon värille. Väridiagrammeja on useita erilaisia. Vanhin vieläkin käytössä oleva on CIE 1931 ja sitä ovat seuranneet CIE 1960, 1964 ja 1976. Luku kertoo vuoden, jolloin väridiagrammi on otettu käyttöön. Käytännössä jokainen väridiagrammi on käyttökelpoinen värien määritykseen.

CIE 1931 XYZ -väriavaruus on yksi ensimmäisistä CIE:n (The International Commission on Illumination) kehittämistä matemaattisista väriavaruusmalleista. CIE 1931 x,y kehitettiin vuonna 1931 ja useimmat uudemmat mallit pohjautuvat siihen. XYZ kolmiulotteisessa väriavaruudessa Y kuvaa valoisuutta (valon voimakkuutta), X ja Z kuvaavat taas väriä eli suurin piirtein punaista−vihreää ja sinistä−keltaista väriä XY-koordinaatistossa.

Väridiagrammia luullaan usein kaksiulotteiseksi väridiagrammiksi, mitä se ei todellisuudessa ole. Värit on lisätty diagrammiin vain tulkinnan helpottamiseksi visuaalisesti. Katso alla oleva kuva.

CIE 1983 XYZ kuva
Kuvassa mustareunainen punainen piste on erään mitatun valkoisen LED:in värikoordinaattipisteet (x,y).

Hevosenkengän muotoista käyrää (kuvassa ulkoreuna jossa on aallonpituudet) väridiagrammissa kutsutaan väridiagrammin spektriuraksi (Spectral Locus) ja se käsittää monokromaattisen optisen säteilyn värikoordinaatit aallonpituusalueella 360nm – 830nm.

CIE 1931 xy kromaattisuusdiagrammi musta kappale
Kuvassa mustan käyrä 2000 K…25000 K on ns. mustan kappaleen spektriura eli kunkin värilämpötilan valkoisen valon värikoordinaattipisteet (valon sävy) eri värilämpötiloissa 2000-25000 K.

Kylläiset värit ovat lähempänä ulkoreunoja ja mitä lähemmäs keskustaa siirrytään, sitä ei-kylläisempiä värit ovat.
Kapean spektrijakauman omaavan valonlähteen sijainti väridiagrammissa on lähellä kuvan ulkoreunoja eli ns.
spektriuraa. Valonlähde, jolla on laaja-alainen spektrijakauma, sijaitsee väridiagrammin keskivaiheilla. Valkoinen valo kuten esimerkiksi valkoinen LED on spektriltään laaja-alainen ja sen pitäisi sijiata diagrammin keskialueuilla. Ylemmässä kuvassa musta käyrä (2000-25000K) on kunkin yksittäisen valkoisen LED valon värilämpötilan värisävyn x,y koordinaattipiste. Kuten käyrästä voi nähdä, eri värilämpötilainen valkoinen on sävyttynyt eri väriseksi (lämmin tai kylmä sävy).

Värilämpötila [Kelvin, K] eli kansanomaisesti valon sävy (virheellisesti).

Värilämpötila eli kansanomaisesti valon sävy on valkoisen valon mitattava arvo, jonka yksikkö on kelvin [K]. Värilämpötila kertoo valkoisen valon värivaikutelman ihmisen silmässä. Mitä pienempi luku on, sitä lämpimämmäksi valo koetaan ja mitä suurempi luku on, sitä kylmänsävyisemmäksi valo koetaan. Värilämpötila on Planckin mustan kappaleen säteilemän valon väri (sävy) kyseisessä lämpötilassa kelvinasteikolla.

Sävy ei kuitenkaan ole sama asia kuin värilämpötila, vaikka kansanomaisesti ne halutaan tarkoittavaksi samaa. Saman värilämpötilan valolla voi olla aivan eri sävy. Esimerkiksi 3200 K valo voi olla kellertävä tai vihertävä. LED valon sävy selviää ainoastaan CIE diagrammista ja mittaustuloksita. Jos valo täyttää ANSI C78.377 standardin, niin silloin valon sävy on lähes sama kuin värilämpötila, mutta läheskään kaikki LED-valot eivät täytä kyseistä standardia. Lisäksi standardi sallii silmin havaittavan vaihtelun valon sävylle.

Värilämpötila ja CCT

Musta kappale (blackbody) on esine tai materiaali, joka absorboi kaiken elektromagneettisen säteilyn, joka ei ole siirtynyt tai heijastunut. Tällaisen ideaalisen kappaleen lämpötilan ollessa nolla astetta, näyttää kappale täysin mustalta. Vuonna 1860 Gustav Kirchoff näytti toteen, että tällaisesta materiaalista tehdyn sylinterin muotoisen kappaleen sisällä, säteilyllä olisi sellainen spektri, joka riippuu täysin kappaleen todellisesta lämpötilasta. Tällaista kappaletta kutsutaan ns. mustaksi säteilijäksi, ja sen muodostamaa spektrin tehojakaumaa kutsutaan mustaksi säteilyksi (Blackbody radiation). Mustan kappaleen lämpötilat ovat siis absoluuttisia lämpötiloja, joita ilmaistaan kelvinasteikolla (Kelvin-asteikko on fysiikassa Celssius-asteikkoa yleisemin käytetty asteikko. Absoluuttinen nollapiste on 0 K eli asteikko alkaa nollasta). Teoreettinen musta kappale säteilee kellertävän sävyistä valoa kun se on 3000 Kelvinin lämpötilassa, valkoista valoa 5000 K lämpötilassa, sinertävän valkoista valoa 8000 K lämpötilassa.

Värilämpötila kuuluu läheisesti yhteen väridiagrammien kanssa. Alla olevassa kuvassa on esitetty musta käyrä väridiagrammissa on ns. mustan kappaleen spektriura (blackbody locus). Tämä käyrä kertoo mustan säteilijän kromaattisuuden eri lämpötiloilla, toisin sanoen se on absoluuttista värilämpötilaa kuvaava käyrä. Tällä käyrällä sijaitsee kaikki absoluuttiset värilämpötilat, joihin valonlähteitä verrataan.

Väridiagrammi. Mustan säteilijän absoluuttinen värilämpötilakäyrä
Mustan säteilijän absoluuttinen spektriura väridiagrammilla eri lämpötiloilla.

Sellaisten valonlähteiden kohdalla, jotka eivät ole mustia kappaleita eikä niiden todellinen lämpötila vastaa valonlähteen värilämpötilaa, määritellään värilämpötila vertaamalla. Valonlähteen värilämpötilaa verrataan mustan kappaleen säteilemään värilämpötilaan ja näin etsitään parhaiten värilämpötilaa vastaava arvo.

Vertaaminen on käytännössä hankalaa, joten värilämpötilan määritykseen käytetään ekvivalenttia värilämpötilaa (CCT), jolla kuvataan valonlähteen värilämpötilan lähintä absoluuttista värilämpötilaa mustan kappaleen säteilykäyrällä (kts ylempi kuva). CCT:n yksikkö on myös kelvin, mutta on huomioitava, että CCT:llä ei ole mitään tekemistä valonlähteen tai sen komponenttien todellisen lämpötilan kanssa. CCT on yksittäinen luku, joka kertoo suurin piirtein valonlähteen värin vaikutelman, mutta ei kerro valonlähteen värin absoluuttista arvoa värikoordinaatistossa.

Standardi ANSI C78.377 määrittelee CCT:lle arvot, joiden sisällä värilämpötila voi vaihdella ja se silti lasketaan olevan tietty tasalukuinen värilämpötila. Esimerkiksi 4000 kelvinin ekvivalentille värilämpötilalle sallitaan 3985 ±275 K vaihtelu, joten ero värilämpötilassa on helposti havaittavissa. Tämän vuoksi ekvivalentti värilämpötila ei ole pätevä arvo ilmaisemaan valaisimen todellista värilämpötilaa, vaan on suuntaa antava lukema.

ANSI C78.377 standardi ja sallittu CCT vaihtelu eri värilämpötiloilla (vinoneliöt). Kuvassa on myös lämmin valkoisen LED valon mittaustulos esitettynä CIE 1931 diagrammilla. White spot = white point (rakkaalla lapsella on monta nimeä) on piste jossa valo on aivan valkoista.

Ylemmssä kuvassa nähdään ANSI C78.377 standardi CIE 1931 diagrammissa. Diagrammista huomioidaan:

  • Mustan kappaleen (eli ns. Palnckin säteiliän) spektriura eri värilämpötiloilla. Esimerkiksi kuvan mukaan 2700 K värilämpötilassa musta kappale hehkuu hyvin keltaisena ja käyrää seuraamalla saadaan vastaava sävy eri lämpötiloissa.
  • Valkoinen piste (White Point, white spot). Kuvassa tämä musta neliö on ympyröity vielä keltaisella. Tämä piste on se piste, jossa valo on täysin valkoista eli siinä ei ole mitään sävyä (se on siis akromaattista valoa). Yleisesti ottaen tälläinen akromaattinen valo on hyvin steriiliä ja virkistävää, sitä käytettänkin mm. toimistojen valaisuun. Värilämpötila on usein noin 5500 K. Kotien valaisuun kannattaa käyttöö valoa jossa on vähän lämmintä sävyä.
  • Kuvassa on mustalla ympyröity punainen piste. Se on mitatun valkoisen valon kromaattisuus eli sävy. Valo on ollut värilämpötilaltaan n. 2800 K. Piste ei ole aivan mustan kappaleen uralla, mutta se on ANSI C78.377 standardin vaihteluvälin sisällä, jotka on merkitty kuvaan vinoneliöllä. Valo täyttää siis vaatimuksen.
  • Kuvassa nähdään, että ANSI C78.377 syandardi sallii samankin värilmpöisen valon sävylle kohtalaisen suuren vaihtelun eli valon sävy voi olla mikä tahansa kyseisen värilämpötilan vinoneliön sisällä.

Lisäksi LED-valonlähteillä värilämpötilan värierot voivat vaihdella hyvinkin merkittävästi LED:ien valmistusmenetelmien vuoksi. Vaativissa kohteissa ja arkkitehtuurivalaistuksessa voi olla tärkeää, että valaisimet ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia. Värilämpötila, joka valaisimelle ilmoitetaan, on suurin piirteinen värilämpötila ja kuten todettu, värilämpötila saa vaihdella ANSI C78.377 -standardissa määriteltyjen rajojen sisällä. Aina tämäkään ei riitä ja myös tähän on olemassa ratkaisu, mutta emme käy tässä sitä läpi.

Mitä tietoja mittaustuloksista kannattaa katsoa ja mitä ne kertovat

Alla olevassa kuvassa on esitetty perusmittauksemme mittaustulokset. Olemme merkinneet keltaisella rajauksella kuvassa näkyvät tärkeimmät tarkistuspaikat. Tässä artikellissa olemme paneutuneet lähinnä CIE 1931 diagramiin ja siihen liittyvään numeeriseen mitaustietoon.

LED valo mitä parametreja kannattaa tarkistaa

Mittaustuloksissessamme on näkyvissä usein myös numeerisa arvoja kuten

  • CCT [K]. Tottakai haluat tietää valon värilämpötilan.
  • CRI Ra ketroo värintoistoindeksin. 100 on paras, alle 90 lukema välttävä, alle 82 on jo huono. Alle 80, älä missään nimessä osta sellaista tuotetta.
  • Purity (ärsykepuhtaus). Kertoo valon sävystä paljon. Kerrotaan alla mikä tämä on ja miksi se on tärkeä.
  • Hallitseva aallonpituus (dominant wavelenght, Lambda .dom [nm]). Kertoo omaa tietoaan valon sävystä. Kerrotaan alla mikä tämä on ja miksi se on tärkeä.
  • Lambda center [nm]. Kerrotaan alla mikä tämä on.
  • FWHM [nm]. Kerrotaan alla mikä tämä on.

Hallitseva aallonpituus (dominant wavelength)

Valon hallitseva aallonpituus kertoo valkoisen valon värisävyn aallonpituutena. Hallitseva aallonpituus määräytyy alla olevan kuvan mukaisesti CIE 1931 diagrammilla siten, että White pointista (valkoinen piste) vedetään suora viiva valon mitatun varisavyn x,y koordinaatin kautta CIE 1931 -väriavaruuskaavion kaarevan ulkorajaan. Hallitseva aallonpituus on ulkorajalla oleva aallonpituus.

Hallitsevaa aallonpituutta ei voida määrittää suoraan valon spektristä. CIE diagrammista se voidaan helposti määritellä graafisesti värimetriikan perusteella.

valon hallisteva aallonpituus cie diagrammissa
Valon hallitseva aallonpituus määriteltynä graafisesti CIE 1931 diagrammissa. Mittauspiste on esitetty tahallisesti hyvin kaukana valkoisesta pisteestä havainnollisuuden vuoksi. Jos kyseessä on hyvälaatuinen LED valo, on mittauspiste hyvin lähellä spektriuraa ANSI C78.377 standardin rajojen sisällä.

Ärsykepuhtaus (purity radiator)

Ärsykepuhtaus kertoo, kuinka valovoimainen värisävy on hallitsevan aallonpituuden sävy. CIE diagrammissa tämä voimakkuus esittyy vektorina, jonka pituus on valkoisen pisteen ja mitatun valkoisen valon värikoordinaattin välinen ero. Geometrisesti se voidaan siis kuvata alla olevan kuvan mukaisesti kun taas mittauslaitteen mittaustulos kertoo tämän vektorin pituuden eli pisteiden välisen etäisyyden huomioimatta kulmkerrointa (suuntaa). Suunta tulee siis hallitsevasta aallonpituudesta (kts edellinen kappale).

ärsykepuhtaus purity
Ärsykepuhtaus esitettynä graafisesti CIE diagrammissa. Mittauspiste on esitetty tahallisesti hyvin kaukana valkoisesta pisteestä havainnollisuuden vuoksi. Jos kyseessä on hyvälaatuinen LED valo, on mittauspiste hyvin lähellä spektriuraa ANSI C78.377 standardin rajojen sisällä.

Ärsykepuhtaus (purity) on kaavana kuvasta vektorien pituudet: PURITY = a / (a+b).

Ärsykepuhtaus kertoo siis kuinka voimakas valovoima on hallistevan aallonpituuden sävyllä.

Spektriin liittyävt mittausarvot CIE 1931 diagramin kannalta

Jos matemaattinen tiede ei paljon kiinnosta, hyppää tämän luvun yli suosiolla. Nämä kuuluvat enemmän sarjaan hifistely.

led light spectral values

Yllä olevassa kuvassa on joitakin numeerisia mittausarvoja jotka eivät suoraan ole luettavissa CIE diagramista mutta kuitenkin ovat kiinteässä yhteydessä siihen tuloksia tutkittaessa.

Peak wavelength (allonpituuden huippu) on periaatteessa LED valon valon spektrin aallonpituuden huippuarvo (korkein voimakkuus), vaikka se lasketaan fyysiten suureiden sarjalla. Kun spektrin koko leveyden puolessa enimmäisarvossa (FWHM) antaa erilaisia tietoja.

  • Peak wavelength, λp
    Aallonpituus, jolla spektrijakauma (tai viiva hehkulampun kohdalla) saavuttaa suurimman arvonsa (huippuarvo). LED:illä tämä on joku aallonpituus spektrin sisällä koska spektrissä on alkupiste ja loppupiste, koska näkyvää valoa tuottava LED ei tuota ultraviolettisäteilyä (alle 380 nm) eikä infrapunasäteilyä (yli 750 nm). Hehkulampun spektrillä on alkupiste (ei tuota ultraviolettia), mutta koska hehkulamppi tuottaa myös infrapunaa, ei sillä ole loppupistettä vaan spektriviiva jatkaa nousuaan 750 nm jälkeenkin. Näin ollen hehkulampun Peak wavelenght on mittarin mukaan sen mittausalueen oikea reuna eli 750 nm.
  • Centroid wavelength, λc
    Aallonpituus jossa valon spektrin massakeskus sijaitsee (vertaa keskiarvo, keskihajonta, mediaani). Matematiikka taustalla on integraalilaskenta (pinta-alat saadaan laskettua myös spektrikuvan spektristä graafisestikin integroimalla).
  • Centre wavelength, λs
    Allonpituus, joka on puolikkaan spektrin kaistanleveyden (FHWM) keskikohta. Hehkulampulla ei tälläistä arvoa ole, un mittarin mittaama pisin aallonpituus on 750 nm.
  • Full width at half maximum (FWHM)
    Valon spektrin kaistanleveys kun valovoima eri aallonpituuksilla on puolet allonpituuden huipun arvosta. Hehkulampulla ei tälläistä arvoa ole, un mittarin mittaama pisin aallonpituus on 750 nm.
Valon spektrin analyysia

Yllä olevassa kuvassa on piirrettynä edellä olevat määritelmät valon spektrikuvaan.

Käytännön mittauksia, CIE kromaattisuudiagrammin tulkinta

Kuvassa on valkoisen LED valon kannalta tärkeimmät CIE 1931 diagrammin

Yllä olevassa kuvassa on piirettynä ja esitettynä mittaustuloksena tärkeimät parametrit. Ärsykepuhtaus purity on suuri, koska kyseessä on 2800 K lämmin valkoinen LED valo, jolloin se on määritelmänkin mukaan kaukana mustan kappaleen valkoisesta pisteestä (white point). Huomattavaa on, että delta u’v’ arvo on pieni. Pieni luku (sekä graafinen esitys) kertoo, että valo täyttää ANSI C78.377 standardin, vaikka sen toleranssin vinoneliöitä ei ole piiretty kuvaan.

2800 K:n LED valo n kromaattisuus

Mittasimme SÄVY COB LED-nauhan kromaattisuuden (eli valkoisen valon sävyn) kun valon värilämpötila eli sävy oli säädetty mahdollisimman lämmin valkoiseksi joka tässä tapauksessa oli n. 2800 K.

Lämmin valkoisen LED:in 2800 K kromaattisuus eli sävy.

Ylemässä kuvassa mustareunainen punainen ympyrä on siis mitatun lämminvalkoisen LED:in värin x,y piste. Lämmin valkoinenhan on, kuten nimikin sanoo, lämpimän sävyinen eli kelta-oranssi (kuten aurinko). Juuri määrtelmän mukainen. Kuten mittaustuloksen pisteestä näkee, ei valoassa ole vääristymää. Piste on lähes mustan kappaleen spektriuralla ja delta u’v’ arvo on pieni (0,0030). Useat lämmin valkoiset LED:it ovat valitettavasti hieman vihrertäviä.

Valo on siis hyvin lämmin ja hehkulamppumainen. Tämä selviää myös kun tutkitaan Purity arvoa (0,6240) joka on hyvin kaukana valkoisesta pisteestä (White spot, kuvassa neliö) sekä hallitsevasta aallonpituudesta eli dominant wavelenght (582,7 nm). Kun arvon sijoittaa CIE kuvan spektriuralle, osuu se kellertävn oranssille alueelle.

Jos haluat erittäin hyvän ja laadukkaan lämmin valkoisen tehokkaan LED nauhan, osta tämä laatutuote alla olevasta linkistä. Voit tehdä tällä keittön välitilan työtason valaistuksen tai vaikka epäsuoran valastuksen kotiisi.

3000 K:n LED valo n kromaattisuus

Mittasimme perinteisen LED-nauhan kromaattisuuden (eli valkoisen valon sävyn) jonka valon värilämpötila eli sävy oli 3000 K. Vertaa tätä ylempään 2800 K mittausarvoon.

Lämmin valkoisen LED:in värilämpötilaltaan 3000 K kromaattisuus eli sävy.

Ylemmässä kuvassa mustareunainen punainen ympyrä on mitatun lämmin valkoisen LED valon valon värin x,y koordinaattipiste CIE diagrammilla. Kun vertaat edelliseen kuvaan, niin valon värilämpötilan 200 K erolla on melkoisen merkittävä ero valon sävyyn. Vertaa myös purity lukua. Eroa sillä on n. 0,11 joka absoluutisena arvona on paljon. Lämmin valkoinenhan tämä valo edelleen on, mutta siinä on vähemmän oranssia mikä on pääteltävissä graafisen esityksen lisäksi myös purity lukemasta. Kuten mittaustuloksen pisteestä näkee, ei valon sävyssä ole vääristymää, vaikka kuvasta puuttuukin selkeyden takia mustan kappaleen spektriura. Mitauspiste on kuitenkin lähes mustan kappaleen spektriuralla joka selviää parhaiten delta u’v’ arvosta, joka on -0,0019 eli hyvin lähellä spektriuraa (sen alapuolell, koska arvo on negatiivinen).

Jos haluat erittäin hyvän ja laadukkaan lämmin valkoisen tehokkaan LED nauhan, osta tämä laatutuote alla olevasta linkistä. Voit tehdä tällä keittön välitilan työtason valaistuksen tai vaikka epäsuoran valastuksen kotiisi.

4000 K:n LED valon kromaattisuus

Mittasimme yleisimmin käytetyn, oli kyseessä sitten huoneen epäsuora valaistus tai keittiön välitilan valaisu, LED-nauhamme kromaattisuuden.

4200 K puhtaan valkoisen LED valon kromaatisuus

Mittaustuloksesta näkee, ettei puhtaan valkoinen 4000 K valo ole vielä steriilin valkoinen vaan siinä on vähän keltaista sävyä mukana pehmentämässä sitä (hallitsevasta aallonpituudesta näemme, että se on keltaisen puolella). Purity lukema ei siis ole 0,000 eli täysin valkoinen vaan 0,2364 eli jotain sävyä (selviää dominant wavelenghtistä). Tästä syystä n. 4000-4500 K valo on kaikista yleisin valo mitä käytetään. Mittaustuloksesta myös näkee, ettei sävy ole vääristynyt mihinkään muuuhun sävyyn (vihreä, sinertävä tms.) eli delta u’v’ mittauspiste on 0,0016 pituuden päässä mustan kappaleen spektriurasta, sen alapuolella, koska delta on negatiivinen.

Jos haluat erittäin hyvän ja laadukkaan puhtaan valkoisen tehokkaan LED nauhan, osta tämä laatutuote alla olevasta linkistä. Voit tehdä tällä keittön välitilan työtason valaistuksen tai vaikka epäsuoran valastuksen kotiisi.

5500 K:n LED valon kromaattisuus

Päivän valkoisen eli 5500 K LED valon kromaattisuus eli sävy on tunnusomaisesti täysin valkoinen. Se ei saa olla sävyltään keltaista eikä sinertävää.

Päivän valoisen 5500 K LED valon kromaattisus eli sävy CIE1931 x,y koordinaatistossa. Pinainen mittauspiste on kuvan valkoisessa pisteessa (musta neliö) eli valo on sävytöntä eli täysin valkoista.

Kuten mittaustuloksesta näkee, päivän valkoinen on sävytöntä eli aivan valkoista valoa. Käytännössä mittaustulos on CIE 1931 diagrammin valkoisessa pisteessä. Delta u’v’ on hyvin pieni luku, käytännössä nolla.

Philisps HUE nauhan kromaattisuus

Koska me myymme tuotteita myös Zigbee / Philips HUE maailmaan, mittasimme mielenkiinnosta myös Philips HUE:n kromaattisuuden. Philpis HUE nauhan värilämpötilan säätö on toteutettu kahdella erillisellä LED:illa, joten mittasimme erikseen sekä lämminvalkoisen että kylmänvalkoisen LED:in valon kromaattisuuden

Philips HUE, lämmin valkoinen

Philips hue led nauha kromaattisuus CIE 1931
Philips HUE LED nauhan kromaattisuus lämmin valkoisena

Philips HUE ambient säädettyän lämmin valkoiseksi on värilämpötilaltaan 2280 K niin lämmin sävyinen, että se on ulkona ANSI C78.377 standardista. ANSI C78.377 standardin rajat on piiretty yllä olevaan kuvaan (vinoneliöt). Valo on kuitenkin hyvin mustan kappaleen spektriurassa. Delta ‘u’v on vain 0,0005. On oletettavaa, kun värilämpötilaa säätää ylemmäksi, niin valo tulee standardin alueele seuraten spektriuraa. Mittasimme tilanteen ja käytännössä valo täytti ANSI standardin sävyn suhteen.

Philips HUE, kylmänvalkoinen

HUE ambient LED strip chromatograph CIE 1931
Philips HUE LED nauhan kromaattisuus kun värilämpötila on säädetty mahdollisimman kylmäksi (6160 K)

Philips HUE ambient säädettyän kylmän valkoiseksi on värilämpötilaltaan 6120 K. Valon kromaatisuus on juuri ja juuri standardin ANSI C78.377 rajoissa. Valo täytää kuitenkin standardin, Delta ‘u’v on vain 0,006 ja purity 0,048.

Hehkulampun kromaatisuus

Hehkulampun kormaattisuus CIE 1931 diagramissa
Hehkulampun värilämpötila ja kromaattisuus

Ei ole yllätys, että hehkuva metallikappale (hehkulanka) on mustan kappaleen uralla. Ja näin mittaustuloskin todistaa. Delta ‘u’v on 0,0005. Purity lukema kertoo, että ollaan kaukana diagramin white spotista ja hallitseva aallonpituus onkin 583,8 nm. Lukema spektriuralle sijoitettuna kertoo että ksyeessä on lämmin valkoinen valo kutenhehkulamppu on.

Tämä mittaus on tehty enemmän aktaeemisesta mielenkiinnosta ja siksi, että aiemmin viittasimme hehkulampun mitatustuloksiin. Huomaa että FWHM ja lambda center ovat noll koska valon spektri ei “sulkeudu”.

Entä kun kaikki ei ole hyvin?

Mittasimme erään Suomalaisen toimittajan “markettitasoisen “LED nauhan. Alla mittaustulos.

LED-nauhan sävy ja kromaattisuus CIE 1931

Tämä LED nauha ei täyttänyt ANSI standardia eli LED valon sävy on standardin sallimien vaihteluiden vinoneliöiden ulkopuolella. LED nauhan sävy on vihertävä ja huomattavan paljon ulkona ANSI standardin sallituista rajoiosta. Tämän LED-nauhan valossa ei ole miellyttävä olla.

  • Värilämpötila 3300 K
  • Hallitseva aallonpituus (dom.wavelenght) on 577,6 nm. Tulos on keltaisella, mutta alkaa jo vihertämään (vihreä -> 570 nm).
  • Korkein aallonpituus 571 nm (vihreä)
  • Ärsykepuhtaus (purity) 0,615
  • Ero mustankappaleen spektriuraan suuri eli Delta ‘u’v on 0,0133

Johtopäätös

Kyseisen LED valon sävy on siis aivan toisenlainen kun standardin täyttävän 3300 K LED valon värisävy. Tämän takia on tärkeää tietää värilämpötilan lisäksi myös valon sävy eli kannattaa katsoa CIE 1931 diagrammista mittaustulos.

Lähde:
https://www.gigahertz-optik.com/en-us/service-and-support/knowledge-base/basics-light-measurement/light-color/colorimetry/