Độ chính xác ánh sáng là rất quan trọng trong đời sống, thương mại và công nghiệp ngày nay. Điều này được đo và định lượng bằng chỉ số hoàn mầu (CRI), là tiêu chuẩn để đo độ chính xác một ánh sáng cụ thể. CRI nằm trong thang điểm đến 100 là CRI của một vật đen bức xạ tham chiếu. Ánh sáng tham chiếu này là ánh sáng nhân tạo loại sợi đốt hoặc ánh sáng mặt trời tự nhiên, đây là những nguồn sáng chính xác nhất hiện có. Điều đáng chú ý là CRI độc lập với nhiệt độ màu phối hợp (CCT), một thuật ngữ thường được sử dụng cùng với CRI khi mô tả các thuộc tính của ánh sáng. CCT đo màu thực tế của ánh sáng được tạo ra ở Kelvin và không liên quan gì đến độ chính xác chiếu sáng của ánh sáng.

Chỉ số hoàn màu là gì (CRI)?

Chỉ số hoàn màu (CRI) là thước đo định lượng về khả năng của nguồn sáng thể hiện màu sắc của các vật thể khác nhau một cách trung thực so với nguồn sáng tự nhiên hoặc tiêu chuẩn. Các nguồn sáng có CRI cao trong các ứng dụng quan trọng về màu sắc như chăm sóc trẻ sơ sinh và phục hồi nghệ thuật. Nó được định nghĩa bởi ủy ban quốc tế về chiếu sáng (CIE) như sau:

Kết xuất màu: Ảnh hưởng của chất chiếu sáng đến sự xuất hiện màu sắc của các đối tượng bằng cách so sánh có ý thức hoặc tiềm thức với sự xuất hiện màu sắc của chúng dưới một chất chiếu sáng tham chiếu hoặc tiêu chuẩn.

CRI của nguồn sáng không biểu thị màu biểu kiến của nguồn sáng, thông tin đó được cung cấp bởi nhiệt độ màu tương quan (CCR). CRI được xác định bởi quang phổ của nguồn sáng. Đèn sợi đốt có quang phổ liên tục, đèn huỳnh quang có phổ vạch riêng biệt, nghĩa là đèn sợi đốt có CRI cao hơn.

Giá trị thường trích dẫn là “CRI” trên các sản phẩm chiếu sáng thương mại được gọi một cách thích hợp là giá trị CIE Ra, “CRI” là thuật ngữ chung và CIE Ra là chỉ số hoàn màu tiêu chuẩn quốc tế.

Về số lượng, giá trị CIE Ra cao nhất có thể là 100 và sẽ chỉ được cấp cho nguồn có phổ giống hệt vơi phổ của ánh sáng ban ngày, rất gần với phổ của vật đen (đèn sợi đốt thực chất là vật đen), giảm xuống giá trị âm với một số nguồn sáng. Đèn natri áp suất thấp có CRI âm, đèn huỳnh quang từ khoảng 50 đối với loại cơ bản, lên đến khoảng 98 đối với loại đa phốt pho tốt nhất. Đèn LED màu trắng điển hình có CRI từ 80, 90 hoặc cao hơn.

Phân bố quang phổ

Phần nhìn thấy được của quang phổ điện từ bao gồm bức xạ có bước sóng khoảng từ 400 đến 750nm. Phần màu xanh làm của quang phổ nhìn thấy được là bước sóng ngắn hơn và phần màu đỏ là bước sóng dài hơn với tất cả các chuyển màu ở giữa.

Đồ thị phân bố quang phổ cho thấy công suất tương đối của các bước sóng trên quang phổ nhìn thấy được đối với một nguồn sáng nhất định. Các biểu đồ này cũng tiết lộ khả năng hiển thị tất cả hoặc các màu đã chọn của nguồn sáng.

Hình dưới đây là biểu đồ phân bố quang phổ điển hình của ánh sáng ban ngày

Lưu ý sự hiện diện mạnh mẽ (công suất tương đối cao) của tất cả các bước sóng (hay phổ đủ màu). Ánh sáng ban ngày cung cấp mức hiển thị màu cao nhất trên quang phổ.

So sánh phân bố quang phổ ban ngày với phân bố quang phổ đèn LED.

Sự khác biệt rõ nhất là mức công suất tương đối thường thấp hơn so với ánh sáng ban ngày – ngoại trừ một số xung đột biến. Tất cả các bước sóng (toàn phổ) được hiện diện nhưng chỉ một số bước sóng nhất định (các gai) hiện diện mạnh mẽ. Các gai này cho biết phần nào của quang phổ màu sẽ được nhấn mạnh trong quá trình hiển thị màu cho các đối tượng được chiếu sáng bởi nguồn sáng. Đèn này có nhiệt độ mãu 2700K và CRI là 82. Đèn này tạo ra ánh sáng được cho là “ấm hơn” so với ánh sáng ban ngày (2700K so với 5000K). Khả năng hiển thị mầu trên toàn phổ của nó không tệ, nhưng chắc chắn kém hơn nhiều so với ánh sáng ban ngày.

Màu sắc hoạt động như thế nào?

Nguồn sáng có thể được chia thành nguồn sáng nhân tạo hoặc tự nhiên. Trong hầu hết các trường hợp, chúng tôi lo ngại về chất lượng màu sắc của các dạng ánh sáng nhân tạo, chẳng hạn như đèn LED và đèn huỳnh quang. Điều này được so sánh với ánh sáng ban ngày hoặc ánh sáng mặt trời – một nguồn ánh sáng tự nhiên.

Ánh sáng tự nhiên, chẳng hạn như ánh sáng mặt trời, kết hợp tất cả các màu của quang phổ nhìn thấy được. Bản thân màu sắc của ánh sáng mặt trời là màu trắng, nhưng màu sắc quyết định màu sắc của vật thể dưới ánh nắng mặt trời mà nó phản chiếu.

Ví dụ, một quả táo đỏ có màu đỏ vì nó hấp thụ tất cả các màu của quang phổ ngoại trừ màu đỏ mà nó phản xạ.

Khi chúng ta sử dụng nguồn sáng nhân tạo, chẳng hạn như đèn LED, chúng ta cố gắng “tái tạo” màu sắc của ánh sáng ban ngày tự nhiên sao cho các vật thể trông giống như chúng dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên.

Đôi khi, màu sắc được tái tạo sẽ xuất hiện khá giống nhau, đôi khi lại hoàn toàn khác. Chính sự giống nhau này mà CRI đo

Ví dụ dưới đây cho thấy nguồn sáng nhân tạo (đèn LED có CCT 5000K) không tạo ra màu đỏ tương tự như quả táo đỏ như ánh sáng ban ngày tự nhiên (cũng là 5000K CCT)

Nhưng lưu ý rằng đèn LED và ánh sáng ban ngày tự nhiên có cùng màu 5000K. Điều này có nghĩa là màu sắc của ánh sáng giống nhau, nhưng các đối tượng vẫn xuất hiện khác nhau. Làm sao chuyện này có thể sảy ra?

Nếu bạn nhìn vào sơ đồ bên dưới, bạn sẽ thấy rằng đèn LED có thành phần quang phổ khác với ánh sáng ban ngày tự nhiên, mặc dù nó có cùng màu trắng 5000K.

Đặc biệt, đèn LED thiếu màu đỏ. Khi ánh sáng này chiếu vào quả táo màu đỏ, không có ánh sáng đỏ phản chiếu.

Kết quả là, quả táo đỏ không có màu đỏ rực rỡ giống như dưới ánh sáng ban ngày tự nhiên.

CRI cố gắng mô tả hiện tượng này bằng cách đo độ chính xác chung của các màu khác nhau của các vật thể khi được chiếu sáng dưới một nguồn sáng.

CRI là vô hình cho đến khi bạn chiếu nó vào một đối tượng

Như đã đề cập ở trên, cùng một màu ánh sáng có thể có thành phần quang phổ khác nhau. Do đó bạn không thể đánh giá CRI của nguồn sáng chỉ bằng cách nhìn vào màu sắc của ánh sáng. Nó sẽ trở nên rõ ràng khi bạn chiếu ánh sáng vào các vật thể khác nhau với các màu sắc khác nhau.

CRI được đo như thế nào?

CRI được đo bằng phương pháp tiêu chuẩn nghành do CIE phát triển. Điều này liên quan đến việc so sánh khả năng hiển thị màu của nguồn thử nghiệm với nguồn tham chiếu được gọi là vật đen bức xạ với CRI hoàn hảo 100. Đối với thử nghiệm này, có mười năm mẫu tham chiếu chính được sử dụng để tính xếp hạng CRI chung. Mẫu được chọn cho màu tham chiếu phụ thuộc vào nhiệt độ màu của ánh sáng được kiểm tra. Biểu đồ ColorChecker do CIE thiết lập năm 1999, phân loại các nguồn tham chiếu này và sắp xếp chúng theo số bắt đầu bằng TCS01 và kết thúc bằng TCS15. Nguồn đang được kiểm tra càng khớp với nguồn tham chiếu hoàn hảo thì nó sẽ xếp hạng càng cao trong CRI

Chúng ta so sánh các màu phản chiếu và xác đinh theo công thức điểm “R”của từng mẫu màu.

Giá trị R cho một màu cụ thể cho biết khả năng của nguồn sáng hiển thị màu cụ thể đó một cách trung thực. Do đó, để mô tả khả năng hiển thị màu tổng thể của nguồn sáng trên nhiều màu khác nhau, công thức CRI lấy giá trị trung bình của các giá trị R.

Ra là giá trị trung bình của R1 đến R8

AvgR là giá trị trung bình của R1 đến R15.

Giá trị đặc biệt: R9

Ra là giá trị trung bình của R1-R8; giá trị khác từ R9 đến R15 không được sử dụng để tính toán Ra, bao gồm R9 “màu đỏ bão hòa”, R13 “màu da (sáng) và R15 “màu da(trung bình)”, đều là những màu khó tái tạo trung thực. R9 là một chỉ số quan trọng đèn CRI cao, vì nhiều ứng dụng yêu cầu đèn đỏ, chẳng hạn như chiếu sáng phim và video, chiếu sáng y tế, chiếu sáng nghệ thuật,…Tuy nhiên, trong phép tính CRI (Ra) chung, R9 không được bao gồm.

R9 là một trong những số Ri dùng để chỉ các mẫu màu thử nghiệm (TCS), là một điểm trong CRI mở rộng. Đó là con số đánh giá khả năng hiển thị màu xủa nguồn sáng ffoois với TCS 09. Và nó mô tả khả năng cụ thể của ánh sáng để tái tạo chính xác màu đỏ của vật thể. Nhiều nhà sản xuất đèn hoặc nhà bán lẻ không chỉ ra điểm số của R9. Đồng thời, nó là một giá trị chắc chắn để đánh giá hiệu suất tái tạo màu cho chiếu sáng phim và video và bất kỳ ứng dụng nào cần giá trị CRI cao. Vì vậy, nhìn chung nó được coi là chất bổ sung cho chỉ số kết xuất màu khi đánh giá nguồn sáng CRI cao.

Giá trị R9, TCS 09, hay nói cách khác màu đỏ là màu chủ đạo cho nhiều ứng dụng chiếu sáng, chẳng hạn như chiếu sáng phim và video, invair, in ảnh, tông màu da, chiếu sáng y tế,…Bên cạnh đó, nhiều đồ vật khác không có màu đỏ mà thực chất gồm nhiều màu khác nhau, trong đó có màu đỏ. Ví dụ, màu da bị ảnh hưởng bởi máu dưới da, có nghĩa là màu da cũng bao gồm màu đỏ, mặc dù trông giống như màu trắng hoặc vàng nhạt. Vì vậy, nếu giá trị R9 không đủ tốt, tông màu da dưới ánh sáng này sẽ nhợt nhạt hơn hoặc thậm chí hơi xanh trong mắt hoặc máy ảnh.

Còn nhiệt độ màu không phải ánh sáng ban ngày thì sao?

Để đơn giản, chúng ta giả định nhiệt độ màu 5000K cho các ví dụ ở trên và so sánh nó với phổ ánh sáng ban ngày tự nhiên 5000K để tính toán CRI.

Nhưng nếu chúng ta có một đèn LED 3000K và muốn đo CRI của đèn thì sao?

Tiêu chuẩn CRI quy định rằng nhiệt độ màu từ 5000K trở lên sử dụng ánh sáng ban ngày, nhưng đối với nhiệt độ màu dưới 5000K, hãy sử dụng phổ bức xạ Planckian.

Bức xạ Planckian về cơ bản là bất kỳ nguồn sáng nào tạo ra ánh sáng bằng cách tạo ra nhiệt. Điều này bao gồm các nguồn ánh sáng sợi đốt và halogen.

Vì vậy khi đo CRI đèn 3000K, nó được đánh giá dựa trên nguồn sáng “tự nhiên” có cùng quang phổ như đèn rọi halogen 3000K.

(Đúng vây – mặc dù hiệu suất năng lượng của bóng đèn halogen và đèn sợi đốt rất tệ, nhưng chúng tạo ra quang phổ ánh sáng đầy đủ, tự nhiên và xuất sắc)

Tầm quan trọng của CRI

Rõ ràng thấy rằng CRI là phép đo quan trọng để xác định hiệu suất của ánh sáng nhân tạo và là yếu tố cân nhắc khi mua hàng trong thị trường chiếu sáng ngày nay. Người quản lý tòa nhà, người ra quyết định mua đã nhận ra những lợi ích thiết yếu của việc sử dụng đèn có sếp hạng CRI cao. Điều này bao gồm sự cải thiện về an toàn tại nơi làm việc, năng suất và hiệu quả của môi trường thương mại. Những lợi ích này đáng chú ý nhất là đèn có CRI từ 80 trở lên, phù hợp cho mục đích thương mại và công nghiệp nói chung.

Lợi ích rõ ràng nhất của đèn có xếp hạng CRI cao hơn là cải thiện về độ an toàn do khả năng hiển thị tăng lên. Đèn có xếp hạng CRI thấp hơn, chẳng hạn như đèn natri và đèn huỳnh quang, không hiển thị chính xác màu sắc trung thực, khiến việc phân biệt giữa các màu trở nên khó khan. Điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng đọc hoặc nhận biết các cảnh báo, phân vùng an toàn hoặc thông tin quan trong khác liên quan đến sự an toàn như màu sắc tươi sáng để thu hút sự chú ý đến rủi ro và nguy hiểm. Nhưng cải thiện về khả năng hiển thị do nguồn sáng CRI cao hơn như đèn LED làm giảm những rủi ro này và số vụ tai nạn, sai lầm và các vấn đề liên quan.

Năng suất là một lợi ích khác của đèn CRI cao, thường bị bỏ qua trên giấy tờ. Một nơi làm việc được chiếu sáng với hệ thống chiếu sáng CRI cao sẽ tạo ra một môi trường dễ chịu hơn rất nhiều cho công nhân và nhân viên. Xếp hạng CRI cao hơn giúp giảm căng thẳng, đau đầu, trầm cảm và mỏi mắt, đồng thời cải thiện tâm trạng tổng thể, giúp tăng năng suất. Sự cải thiện này đặc biệt đáng chú ý theo thời gian do tác động trực tiếp của nó đến lợi nhuận.

Trong thị trường bán lẻ, đèn với CRI cao có thêm lợi ích là cải thiện hiệu suất bán hàng. Như đã đề cập trước đây, khách hàng mua sắm tại các cửa hàng bán lẻ thích ánh sáng có CRI cao vì những lý do tương tự như nhân viên. Nhiều báo cáo cho thấy các cửa hàng bán lẻ đã chuyển sang đèn có CRI cao đã cho thất những cải thiện đáng kể về số lượng hàng bán. Điều này là do trải nghiệm mua sắm của khách hàng thú vị hơn và chiếu sáng sản phẩm được cải thiện làm tăng sức hấp dẫn của sản phẩm.

Giá trị CRI phổ biến là gì và giá trị nào thì chấp nhận được?

CRI 80 Ra là mức cơ sở chung hiển thị màu có thể chấp nhận được đối với hầu hết các ứng dụng chiếu sáng trong nhà và thương mại.

Đối với các ứng dụng mà yêu cầu màu sắc hiển thị là quan trọng cho công việc hoặc cải thiện tính thẩm mỹ thì CRI 90Ra trở lên có thể là một điểm khởi đầu tốt. Đèn trong phạm vi CRI này thường được coi là đèn có CRI cao.

Vì lý do nghệ nghiệp, các loại ứng dụng có thể cần đến CRI 90Ra bao gồm bệnh viện, nhà máy dệt, cơ sở in hoặc cửa hàng sơn…

Các khu vực cần cải thiện tính thẩm mỹ, bao gồm các khách sạn cao cấp và cửa hàng bán lẻ, studio chụp ảnh,…

Khi so sánh các sản phẩm đèn có CRI trên 90, có thể hữu ích khi so sánh các giá trị R riêng lể tạo nên CRI, đặc biệt là CRI R9.

Kết luận

Tóm lại, chỉ số hoàn mầu CRI là thước đo mức độ một nguồn sáng có thể hiển thị màu sắc tốt hơn so với nguồn sáng tham chiếu. CRI là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi chọn đèn cho các ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong những môi trường mà độ chính xác của màu sắc là rất quan trọng, chẳng hạn như trong phòng trưng bầy nghệ thuật, bảo tang và bệnh viện. Giá trị CRI cao hơn thường cho biết hiệu suất hiển thị màu tốt hơn. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là CRI không phải là yếu tố duy nhất ảnh hưởng đến nhận thức màu sắc và các yếu tố như nhiệt độ mầu và độ chói cũng cần được xem xét. Bằng cách hiểu CRI và tầm quan trọng cảu nó, người tiêu dùng và doanh nghiệp có thể đưa ra quyết định lựa chọn ánh sáng phù hợp với nhu cầu của họ.