TM-30 : insuffisant pour les blancs et la question de l’ultraviolet
L’art d’une restitution différenciée des blancs sans rayonnement ultraviolet...
Dans différents articles de ce BLOG lumière danholt, j’ai expliqué l’importance des différentes valeurs TM-30 et la manière dont les concepteurs lumière et les utilisateurs peuvent s’en servir comme guide.
Le TM-30 est toutefois également utile à d’autres acteurs du monde de l’éclairage, y compris aux fabricants eux-mêmes. Lors du développement d’une source lumineuse, il est souvent question de compromis — par exemple, décider si l’on privilégie les lumens par watt ou le rendu des couleurs. Il est essentiel que les métriques utilisées pour évaluer ces compromis soient aussi précises que possible, afin d’optimiser des qualités réelles du produit plutôt que des chiffres abstraits.
Aujourd’hui, je souhaite montrer, à l’exemple de la LED plein spectre SORAA Vivid, comment de tels compromis peuvent déterminer le design d’un produit.
La série SORAA Vivid s’efforce de restituer le blanc et toutes les couleurs du spectre visible de manière aussi naturelle les unes que les autres — exactement comme elles apparaîtraient sous une source lumineuse naturelle de même température de couleur (CCT), comme l’halogène ou la lumière du soleil.
La technologie plein spectre de SORAA combine un violet boost et trois autres phosphores, ce qui conduit naturellement à un spectre régulier et continu. En équilibrant soigneusement les spectres individuels, il est possible de se rapprocher au maximum du spectre complet de la lumière visible naturelle, comme le montre la Fig. 1.
Il en résulte des couleurs naturelles, mesurées par une valeur élevée de l’indice de fidélité des couleurs TM-30 Rf : avec le bon réglage, on peut par exemple atteindre Rf = 95.
Fig. 1 La lumière naturelle du soleil peut être très bien approchée grâce à l’approche plein spectre de SORAA, ce qui donne un indice de fidélité des couleurs Rf élevé. Les pics individuels du booster violet et des trois phosphores (bleu, vert, rouge) sont ici superposés pour générer le spectre complet.
Mais une question décisive reste encore sans réponse :
Comment obtenir une restitution claire et différenciée des blancs ?
Pourquoi les blancs se distinguent-ils des couleurs ?
Cela tient au fait que de nombreux matériaux blancs contiennent des substances fluorescentes blanchissantes, appelées azurants optiques.
Ces substances absorbent la lumière ultraviolette invisible et réémettent une lumière visible bleuâtre. Notre œil, en interaction avec le cerveau, perçoit cela comme une augmentation du degré de blancheur.
Les azurants optiques sont omniprésents : on les trouve dans de nombreux matériaux blancs fabriqués, tels que les textiles, le papier ou les plastiques, et ils sont également naturellement présents dans nos dents. Ils assurent cette absorption du rayonnement ultraviolet et sa conversion en bleu.
Même si nous aimons tous un blanc clair et lumineux, dans la plupart des applications nous ne voulons pas du rayonnement UV nocif qui permet justement de percevoir ces blancs.
Les produits LED conventionnels évitent naturellement le rayonnement UV — mais cela signifie qu’ils ne stimulent pas les azurants et donnent aux objets blancs un aspect toujours jaunâtre et terne.
SORAA a trouvé une solution élégante à ce problème :
Il s’est avéré que les azurants optiques peuvent également être excités par une lumière violette inoffensive — et non ultraviolette — à une longueur d’onde soigneusement choisie. L’astuce utilisée par SORAA pour restituer un blanc naturel consiste à remplacer la lumière UV typique du soleil par la bonne quantité de simple lumière violette :
Les agents blanchissants, ou azurants optiques, sont alors excités exactement comme ils le seraient sous une lumière naturelle contenant une composante UV.
La Fig. 2 illustre cette relation :
Fig. 2 La lumière halogène et incandescente stimule les blancs grâce à sa “queue UV”. Avec un design LED intelligent, cela peut être imité par un pic de lumière violette qui excite également les azurants optiques. Les effets nocifs du rayonnement UV sont ainsi totalement évités.
Comment exprimer cet effet en chiffres ? De manière assez surprenante, il n’existe pas de réponse stricte. Cela tient notamment au fait que la majeure partie de l’industrie de l’éclairage, qui utilise des LED à source “bleue” et n’a aucun moyen de déterminer le degré de blancheur, ne connaît même pas cette question.
Et, pour le dire clairement : les métriques de rendu des couleurs, y compris le CRI et le TM-30, ne disent rien sur le rendu des blancs.
Cela signifie qu’une source peut avoir une valeur Rf ou CRI très élevée tout en offrant un rendu des blancs catastrophique.
Heureusement, la science des couleurs sous-jacente est assez bien comprise, et il est possible de dériver une métrique qui mesure le rendu des objets blancs par analogie avec l’indice de fidélité des couleurs Rf.
Sur la base de recherches internes et de collaborations académiques, SORAA a précisément fait cela et développé la métrique de rendu des blancs Rw. Comme on pouvait s’y attendre, la valeur Rw pour la lumière naturelle est d’environ 100.
Et c’est ici qu’apparaît le compromis annoncé. Pour obtenir la meilleure fidélité des couleurs, nous devons nous rapprocher autant que possible de la forme du spectre naturel — mais pour obtenir la meilleure fidélité des blancs sans UV, nous devons ajouter au spectre un peu de lumière violette, et non ultraviolette, ce qui l’éloigne alors de sa forme naturelle.
En bref, nous sommes confrontés à un antagonisme entre la restitution homogène des couleurs et de l’ensemble du spectre, d’une part, et celle des blancs, d’autre part. Des mesures précises sont ici essentielles, car ce compromis doit être optimisé au mieux.
À l’aide de Rf et de Rw, le spectre des lampes SORAA Vivid a été conçu pour tirer le meilleur parti des deux mondes.
Cela a été obtenu par un réglage optimal de la longueur d’onde et de l’intensité du violet boost par rapport aux spectres des trois phosphores. Pour améliorer les performances, une attention particulière a également été portée à un autre indice TM-30, le Rfh1. Ce paramètre mesure le rendu du rouge et constitue l’équivalent moderne et meilleur du CRI R9. En effet, le rendu des tons rouges est très important pour notre perception — Rfh1 est donc au moins aussi important que Rf, peut-être même davantage.
En conséquence, SORAA Vivid atteint des valeurs très élevées dans toutes les métriques : Rf = 91, Rfh1 = 95 et Rw = 100. C’est une chance que ce compromis spécifique ait pu être trouvé et optimisé sans perdre les aspects essentiels d’une source lumineuse plein spectre.
Fig. 3 Champs de couleur TM-30 avec métriques de distorsion chromatique. À gauche, une SORAA Vivid avec une haute fidélité des couleurs et une haute fidélité de blancheur (Rw). À droite, presque identique en apparence dans TM-30 : une LED standard à CRI élevé possède certes une valeur Rf élevée, mais ne rend pas du tout les blancs, Rw = 0 — ce que TM-30 ne révèle pas.
Comparons maintenant une source LED (Fig. 3, droite) optimisée de manière “naïve” uniquement pour les couleurs : la fidélité des couleurs pourrait atteindre Rf = 95, mais la fidélité des blancs tomberait à Rw = 0. Si cet exemple vous semble trop dramatique, rappelons qu’il correspond exactement à toute LED booster high-CRI à base bleue, qui représente l’immense majorité des produits sur le marché.
Quiconque a comparé une chemise blanche sous une LED SORAA Vivid et sous une LED concurrente pourra le confirmer : la différence est frappante.
J’espère que ces informations vous donnent quelques critères de décision :
1. La conception d’une source lumineuse est une tâche complexe et exigeante, où se mêlent aspects techniques et physiques ainsi que perception subjective.
2. Des mesures précises sont importantes, car elles constituent l’outil de conception avec lequel nous pouvons finalement prendre des décisions, puis les valider.
Conclusion : Ne regardez pas une seule métrique, mais plusieurs indicateurs pertinents pour votre application, tels que la fidélité globale des couleurs, le rendu des rouges et les nuances de blanc.
Toute la gamme : LED plein spectre SORAA
Laisser un commentaire