Svårt återge färger exakt

Ra-indexet anger hur bra en ljuskälla återger färger. Men det är ett trubbigt instrument. För känsliga användningsområden kan det vara klokt att provlysa med ljuskällan – eller be tillverkaren om ljuskällans spektrum.

Att en färg framträder på olika sätt beroende på ljusförhållandena har de flesta av oss erfarenhet av. Om vi till exempel ska måla om hemma, bör vi testa färgen på en bit av väggen både i dagsljus och på kvällen i lampbelysningen, för att veta hur den kommer att te sig i rummet, och om vi gillar färgen. En aspekt av att till exempel planera ljus i offentliga lokaler, är att man måste ta hänsyn till hur färger återges av de ljuskällor som man väljer.
Ra, eller CRI som det även kallas i internationella sammanhang är det i dag enda standardiserade måttet för ljuskällors färgåtergivning. Samma mätteknik används över hela världen för att få fram Ra för olika ljuskällor. Men detta innebär ändå inte att lampor med samma Ra har exakt samma färgåtergivning. Orsaken ligger i att indexet är ett aritmetiskt medelvärde av åtta färgavvikelser (R1-R8, se faktaruta) och samma medelvärde kan uppnås även om avvikelserna fördelar sig på olika sätt för olika färger.
– En ljuskälla med Ra 80 kan ha en större avvikelse i färgåtergivning på en av provkartans färger men som uppvägs av bra färgåtergivning på de övriga sju färgproverna, medan en annan ljuskälla, också med Ra 80, ger små, små avvikelser på alla provkartans färger. Två lampor som båda har Ra 95 har inte heller exakt lika färgåtergivning. Men har lampan ett Ra över 90, då är färgåtergivningen bra och man kan använda den för en färganalys hos frisören eller kolla tänderna hos tandläkaren, förklarar René Lindholm, affärsområdeschef professionell belysning på Osram.

Kan kolla fördelningen
Det är framför allt mellan olika produktteknologier (lysrör, diod, urladdningsljus, halogenlampor och glödtråd) som färgåtergivningen kan skilja sig, fast ljuskällorna har samma Ra-index. En del fabrikanter kan ta fram spektralenergifördelningen, alltså hur ljuskällans energi fördelar sig över våglängder i färgspektrat. En sådan spektralenergifördelning kan ge vägledning om hur färgåtergivningen är på vissa önskade färger.
Christofer Silfvenius, handläggare i belysning på Energimyndigheten och disputerad inom halvledarmaterial, förklarar att en del av trubbigheten med Ra-indexet ligger i just att det aritmetiska medelvärdet inte alltid tar hänsyn till avvikelser på ett rättvisande sätt. En annan kritik är att de åtta färgproverna som ljuskällan testas mot är alldeles för få och dessutom inte mättade.
– Vardagen runt oss har betydligt fler färger. Till exempel är färgerna röd och gul inte med bland färgproverna som ingår i indexet, så du kan få ett högt Ra för en ljuskälla som ändå återger till exempel färgen av mänsklig hud, som har rött i sig, dåligt, säger han.

Högt värde inte alltid bäst
Därför är en lampa med högt Ra inte alltid bättre i sin färgåtergivning än en med lägre. Vissa lysdiodlampor har just den egenskapen att de har högt Ra, men återger någon färg i spektrat dåligt.
– Spektrat från en vit lysdiod är relativt smalt och ger i vissa fall ingen energi på den röda våglängden. Ändå kan lysdioden få ett bra Ra-värde, eftersom röd inte finns med i provkartan. Men om man fått se spektrat, så hade man lättare förstått att denna ljuskälla inte kan återge röd på ett bra sätt, säger Christofer Silfvenius.
– För att vara riktigt säker på hur färgåtergivningen blir med en viss ljuskälla är det bästa om man kan provbelysa den yta man vill belysa, fortsätter han.

Även rött och gult med
Ibland används 14 färgprover. Då omnämns indexet som R14, och då ingår även mättade färger som rött, grönt, blått, grön grönska och hudfärg. Vissa lamptillverkare anger ibland också hur enskilda färger återges, om R14 används så kan till exempel god färgåtergivning av den nionde färgen, som är röd, anges R9.
Inom forskarvärlden har alternativa modeller för färgåtergivning förts fram, till exempel CQS, Color Quality Scale, som har utvecklats av NIST (National Institute of Standards and Technology). I CQS testas ljuskällan mot 15 färger och även mättade sådana.
För ljuskällor med dimmer är Ra-värdet uppmätt vid lampans fulla effekt. Ra-värdet förändras inte i någon större grad när man dimrar om inte färgtemperaturen, som är ljusets färgton, ändras. Då kan det ändras, men gör det inte nödvändigtvis. Ofta sänks både färgtemperatur och Ra precis på slutet av dimringen. För vissa belysningskällor förändras färgtemperaturen när man dimrar, vilket gör att vi uppfattar färgerna annorlunda oavsett om Ra ändras eller ej.
– När det gäller glödljus så sänks både färgtemperatur och belysningsstyrka när den dimras, däremot inte Ra. För Urladdningsljus är färgtemperaturen när belysningsstyrkan sänks den samma. Då vi av naturen är inställda på att det ska bli varmare toner, som vid solnedgång eller med en glödlampa, upplever vi istället att lysröret ger ett kallare sken. På samma sätt är det med dioden, den kan upplevas kallare när den dimras, förklarar René Lindholm.

Lägre verkningsgrad
Ljuskällor med extra högt Ra, ger i regel ifrån sig mindre mängd ljus vid en viss effekt, än ljuskällor med lägre Ra på samma effekt. Anledningen är att det kostar energi att få en bättre färgåtergivning, och då blir verkningsgraden lägre.
– Om jag använder två lysrör med Ra 80 på ett vanligt kontor och det ger en viss belysningsstyrka (lux), så krävs ofta tre lysrör för att få samma mängd ljus om jag istället väljer lampor med Ra 90 som krävs hos till exempel frisören. Men hos en del nya ljuskällor gäller andra regler, det finns i dag en del LED:ar med hög Ra och samtidigt hög verkningsgrad, säger René Lindholm.

Ulrika Nilsson Lokrantz, Energi & Miljö nr 2/12 sid 32-33

• Fakta  Ra-index
  Ra-indexet eller CRI (Color Rendering Index) som det kallas på engelska, är ett index för att beskriva hur en belysningskälla är balanserad i färgmässigt avseende. Indexet anger hur ljuskällan återger färger, i förhållande till hur färgerna återges av en referensljuskälla. För ljuskällor med en färgtemperatur (mäts i Kelvin) på mer än 5000 K är dagsljus referensljuskällan, och vid lägre färgtemperaturer är en speciell glödlampa referensljuskälla.För belysning av kontorsmiljöer och offentliga inrättningar, krävs ljuskällor med ett Ra på minst 80. När extra god färgåtergivning behövs, till exempel för att belysa konst, hos frisören (vid till exempel hårfärgning) eller tandläkaren (vid till exempel tandblekning), krävs att ljuskällan har ett Ra över 90.

  Mättekniken för att fastställa en ljuskällas Ra utvecklades på 1950-talet, då ett stort antal personer fick berätta hur de uppfattade åtta dova pastellfärger under mätobjektets belysning. I dag används samma provkarta med färger, men istället för mänsklig bedömning använder man bland annat en spektrumanalysator för att göra en spektralanalys av ljuset från testlampan, och jämför med spektrumet från referenslampan. Skillnaden i färgåtergivning från varje färgprov mellan referens och testlampa kallas Ri (R1, …R8). Ra = (R1+R2+….R8)/8. Detta är ett aritmetiskt medelvärde.
  
  Ulrika Nilsson Lokrantz