MacAdam SDCM -arvon selvittäminen Winledin valaisimille

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, kuinka LED-valaisimille voidaan määrittää MacAdam SDCM -arvo sekä toimia oppaana arvon selvittämiselle. Opinnäytetyö tehtiin Winled Oy:n toimeksiannosta, koska yrityksellä oli tarve selvittää omien valaisintuotteiden MacAdam SDCM -arvo. Työssä perehdyttiin valonlähteiden värilämpötilan ominaisuuksiin ja siihen vaikuttaviin olennaisimpiin seikkoihin. Tässä opinnäytetyössä mitattiin ja laskettiin tarvittavat arvot yhdelle Winled Oy:n valaisimelle.

MacAdam SDCM -arvo kertoo valonlähteen värilämpötilan tasalaatuisuuden. Etenkin LED-valonlähteillä värilämpötilan värierot voivat vaihdella hyvinkin merkittävästi LEDien valmistusmenetelmien vuoksi. Vaativissa kohteissa ja arkkitehtuurivalaistuksessa voi olla tärkeää, että valaisimet ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia. Värilämpötila, joka valaisimelle ilmoitetaan, on suurin piirteinen värilämpötila. Värilämpötila saa vaihdella ANSI C78.377 -standardissa määriteltyjen rajojen sisällä. Vaihtelu, joka ANSI C78.377 -standardissa sallitaan, on noin MacAdam 7 SDCM -arvon mukainen. Arvon pitäisi olla alle MacAdam 3 SDCM, jotta värieroa ei huomaa. Tästä syystä valaisinvalmistajat ilmoittavat valaisimilleen MacAdam SDCM -arvon.

MacAdam SDCM -arvon määrittämistä varten valaisimesta pitää mitata valaisimen suhteellinen spektritehojakauma. Mittausdatasta saadaan laskemalla selvitettyä tarvittavat arvot, jotka sijoitetaan CIE-väridiagrammiin. Väridiagrammiin piirretään MacAdamin ellipsejä valaisimen absoluuttisen värilämpötilapisteen ympärille, kunnes mitatut pisteet ovat ellipsin sisällä. Tämä kertoo valaisimen MacAdam SDCM -arvon.

Tässä työssä mitattiin 11 Winled Oy Spectri 8W 4000 K -valaisinta. Mittausten jälkeen tulokset käsiteltiin, ja lopputulokseksi saatiin Spectri-valaisimelle alle MacAdam 5 SDCM. Valaisimen MacAdam SDCM -arvo on sisävalaisimille riittävän alhainen, joskin valaisimissa voidaan vielä huomata värilämpötilan eroja.

The objective of this thesis was to study how MacAdam SDCM value is defined for LED luminaires. The work was commissioned by Winled Oy Ltd. They wanted to define MacAdam SDCM values for their luminaire products. For the determination of MacAdam SDCM value it is important to understand some basics about LEDs, color temperature, color forming and human visual system. These subjects were dealt with sufficient extent so it is possible to use this thesis as a guide for the determination of MacAdam SDCM.

MacAdam SDCM value defines how uniform the color temperature of a luminaire is. Especially with solid sate light products as LEDs are, color temperature uniformity is somewhat a problem. Due to manufacturing techniques there are significant quality issues in different batch of LED-chips. In demanding environments and architecture lighting it might be of great importance to have uniform and high quality lighting. For this reason luminaire manufacturers inform the MacAdam SDCM value.

Color temperature scale is defined in ANSI C78.377-norm. There is certain amount of fluctuation that is allowed in luminaires color temperature and for this reason it is possible to have color temperature aberration. In MacAdam SDCM scale MacAdam 7 SDCM fluctuation is allowed when good value would be between 3 - 5. Under MacAdam 3 SDCM it is not possible for human to sense color temperature difference in light source at all.

For defining the MacAdam SDCM value, the measurements of luminaire relative spectral power is needed. Measured values are then transformed mathematically to fit in the CIE chromaticity diagram. Calculated xy-chromaticity values are then placed on the chromaticity diagram. Last, the MacAdam ellipses are plotted around absolute color temperature point. Number of the ellipses needed to fit all the xy-values inside of ellipse are defining result in MacAdam SDCM.

For this thesis eleven luminaires were measured. Luminaires were Winled Ltd. Spectri 8w 4000 K luminaires. After all luminaires were measured and the data was calculated it was found that this luminaire is under MacAdam 5 SDCM. This is fine value for indoor luminaires but for the most of humans it is still possible to see color temperature aberrations.