Спектроскопический корреляционный анализ отношения M/P и высокого индекса цветопередачи светодиодных светильников
Кевин Рао, 1 декабря 2025 г.
Оценка спектрального распределения осветительных приборов требует включения параметров биологического действия. Соотношение M/P служит индикатором для измерения невизуальных биологических эффектов источников света, а его корреляция с индексом цветопередачи (CRI) стала ключевым моментом в технических оценках.
Принцип расчета соотношения M/P
Соотношение M/P определяется как отношение меланопического люкса к фотопическому люксу. Расчет основан на функции меланопического действия mel(λ) и фотопической функции V(λ), определенных в стандарте CIE S 026/E:2018. Измерительные приборы должны соответствовать стандарту ISO/CIE 19476:2014, требующему спектрального интервала длин волн 1 нм.
Соотношение M/P количественно определяет потенциальное влияние источника света на подавление мелатонина. Стандарт промышленного освещения ANSI/IES TM-18-20 предусматривает, что соотношение M/P для освещения рабочей среды в ночное время должно быть ниже 0,6.
Предоставлено с помощью инструментов Excel от WELL Building Institute.
Спектральные характеристики светодиодов с высоким-CRI
Светодиоды с высоким индексом цветопередачи достигают своей эффективности за счет многополосного улучшения спектра. Типичный светодиод CRI 97 формирует три пика излучения примерно на длинах волн 450, 540 и 610 нм. Такая спектральная структура увеличивает долю энергии излучения в диапазоне 450–480 нм, одновременно увеличивая значение R9.
Данные испытаний показывают, что при коррелированной цветовой температуре (КЦТ) 3000К при увеличении индекса цветопередачи с 80 до 95 доля лучистого потока в диапазоне 450-480 нм увеличивается с 12% до 18%. Эта полоса соответствует чувствительной области меланопической функции действия.
Снимок экрана из инструмента Excel Строительного института WELL.
Сравнительные данные спектральных параметров
| Категория параметра | CRI 82 светодиод | CRI 91 светодиод | CRI 97 светодиод | Галогенный эталон |
|---|---|---|---|---|
| Коррелированная цветовая температура. (ЦКТ) | 2976K | 2947K | 2987K | 2850K |
| Индекс цветопередачи (Ra) | 82 | 91 | 97 | 99 |
| Значение R9 | 13 | 56 | 86 | 98 |
| Соотношение M/P | 0.513 | 0.546 | 0.548 | 0.581 |
| Доля излучения 450 нм | 11.8% | 15.2% | 16.7% | 8.9% |
| Индекс подавления мелатонина | 0.42 | 0.51 | 0.53 | 0.58 |
| Индекс спектрального сходства | 0.81 | 0.86 | 0.92 | 1.00 |
*Источник данных: стандарт тестирования IES TM-30-20, условия измерения 25 градусов ±1 градус *
Снимок экрана из инструмента Excel Строительного института WELL.
Анализ влияния инженерных технологий
Спектральное противоречие дизайна
Достижение высокого индекса цветопередачи требует непрерывного спектрального распределения в диапазоне 600–700 нм. Современные технологии повышают интенсивностьСиний чип 450 нмвозбуждать красные люминофоры, что приводит к усилению коротковолнового-синего излучения. Испытания показывают, что на каждые 10 пунктов увеличения значения R9 лучистый поток на длине волны 450 нм увеличивается примерно на 3,2%.
Схема оптимизации биологического эффекта
Использование технологии возбуждения фиолетовых чипов может снизить соотношение M/P. Использование фиолетового чипа с длиной волны 405 нм с три-люминофорами позволяет поддерживать индекс цветопередачи выше 95, одновременно снижая соотношение M/P до 0,48. Эта технология уже применяется в сценариях медицинского освещения.
Стратегия управления освещением
Интеллектуальные системы освещения динамически регулируют спектр в зависимости от циркадных ритмов. Ночной режим ограничивает долю излучения 450 нм до уровня ниже 12%, одновременно дополняя освещенностьЖелтые светодиоды 590 нм. Эта система соответствует требованиям статьи WELL Building Standard L03.
Рекомендации по сценариям применения
Конфигурация офисного освещения
В дневное время в рабочих зонах используются источники света синдекс цветопередачи выше 90, при этом соотношение M/P контролируется в диапазоне 0,55-0,65. Освещение конференц-зала имеет регулируемые режимы спектра: режим презентации улучшает качество цветопередачи, а режим ночной встречи снижает соотношение M/P.
Медицинские осветительные решения
Для ночного освещения палаты пациента используются специальные источники света с индексом цветопередачи 80 и соотношением M/P ниже 0,4. В хирургическом освещении различают общее окружающее освещение и освещение операционного поля, причем последнее сохраняет высокие характеристики цветопередачи, в то время как для окружающего освещения используются источники с низким соотношением M/P.
Стандарты промышленного освещения
На объектах непрерывной работы применяются-стратегии освещения, основанные на времени. В первой половине ночи используется освещение с высоким-CRI, а после полуночи переключение в режим с низким соотношением M/P. Коэффициент поддержания освещенности остается неизменным, а распределение спектральной мощности корректируется по заданной программе.
Часто задаваемые вопросы
Метод измерения отношения M/P
Используйте спектрорадиометр для измерения распределения спектральной мощности, рассчитанного в соответствии со стандартом CIE 218-2016. Для быстрой оценки на месте можно использовать калиброванные тестеры опасности синего света, результаты которых умножаются на коэффициент преобразования 0,82.
Требования к маркировке спецификаций продукции
В технической документации на светотехническую продукцию должны быть указаны значения соотношения M/P для трех точек CCT: 3000К, 4000К и 5000К. В отчетах об испытаниях должны быть указаны используемый стандарт и неопределенность измерения, которая должна составлять менее 8%.
Существующие решения по модернизации системы
Без замены светильников установка оптических фильтров с отсечкой 475 нм-может снизить соотношение M/P на 35–40 %. Потери света на фильтре составляют примерно 12 %, что требует соответствующего увеличения базового расчетного значения освещенности.
Стандартная проверка соответствия
Для освещения медицинских зданий требуется 24-отчет об оценке воздействия ритма мелатонина на 24 часа. Отчет должен включать расчеты значений площади MLT- и анализ спектральных временных рядов в соответствии с Приложением H GB 50034-2021.
Основа принятия решения о выборе продукта
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 ночной режим M/P<0.45.
Справочные стандарты и литература
CIE S 026/E:2018Система измерения оптического излучения на отклики, влияющие на ipRGC-
ANSI/IES ТМ-18-20Рекомендации по проектированию циркадного освещения
Строительный стандарт WELL v2, пункт L03
ГБ 50034-2021Стандарт светотехнического проектирования зданий
