TM-30 : Inadéquat pour les blancs et la question de l’ultraviolet
L’art de reproduire différencié les tons blancs sans rayonnement ultraviolet...
Dans divers articles ici sur le blog de danholt light, j’ai expliqué l’importance des différents chiffres clés du TM-30 et comment les concepteurs d’éclairage et les utilisateurs peuvent être guidés par eux.
Cependant, le TM-30 est également utile pour d’autres acteurs du monde de l’éclairage, y compris les fabricants eux-mêmes. Le développement d’une source lumineuse implique souvent des compromis – par exemple, nous pouvons décider de donner la priorité aux lumens (lumens/watts) ou à la reproduction des couleurs. Il est essentiel que les mesures que nous utilisons pour évaluer ces compromis soient aussi précises que possible afin que les caractéristiques précieuses du produit soient optimisées plutôt que des chiffres abstraits.
Aujourd’hui, j’aimerais utiliser l’exemple de la LED à spectre complet SORAA Vivid pour montrer comment de tels compromis peuvent déterminer la conception d’un produit.
La série SORAA Vivid s’efforce de rendre le blanc et toutes les couleurs du spectre visible également naturels - exactement comme ils apparaîtraient sous une source de lumière naturelle avec la même température de couleur (CCT) (halogène, lumière du soleil...).
La technologie à spectre complet de SORAA combine un violet boost et trois autres phosphores, ce qui permet d’obtenir un spectre naturel et lisse. En équilibrant soigneusement les spectres individuels, il est possible d’approximer autant que possible l’ensemble du spectre de la lumière naturelle visible, comme le montre la Fig. 1.
Il en résulte des couleurs naturelles, qui sont mesurées par une valeur élevée de l’indice de fidélité des couleurs TM-30 Rf : avec le bon accordage, par exemple, il est possible d’obtenir Rf = 95.
Fig.1 La lumière naturelle du soleil peut être très bien approchée avec l’approche à spectre complet de SORAA, ce qui permet d’obtenir un indice de fidélité des couleurs élevé Rf. Ici, les pics individuels du booster violet et les trois phosphores (bleu, vert, rouge) sont superposés pour créer le spectre complet.
Jusqu’à présent, cependant, une question cruciale reste sans réponse :
Comment obtenir une reproduction claire et différenciée des tons blancs ?
Pourquoi les blancs sont-ils différents des couleurs en premier lieu ?
En effet, de nombreux matériaux blancs contiennent des substances dites fluorescentes, blanchissantes, des azurants optiques.
Ces substances absorbent la lumière ultraviolette invisible et émettent à nouveau de la lumière visible bleuâtre. Notre œil, en interaction avec le cerveau, enregistre cela comme une augmentation de la blancheur.
Les blanchisseurs optiques sont omniprésents : on les retrouve dans de nombreux matériaux blancs manufacturés (tissus, papiers, plastiques...) et sont également naturellement présents dans nos dents. Ils sont responsables de ce tri du rayonnement ultraviolet et de sa conversion en bleu.
Même si nous aimons tous le blanc clair et brillant, dans la plupart des applications, nous ne voulons pas du rayonnement UV nocif qui permet de percevoir ces blancs en premier lieu.
Les produits LED conventionnels, bien sûr, évitent le rayonnement UV - mais cela signifie qu’ils n’excitent pas les azurants et donnent toujours aux objets blancs un aspect 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 par une lumière ultraviolette - avec une longueur d’onde soigneusement choisie. L’astuce utilisée par SORAA pour rendre le blanc naturel est de remplacer la lumière UV typique de la lumière du soleil par la bonne quantité de lumière violette unie :
Les blanchissants resp. Les azurants optiques sont alors excités exactement comme ils le feraient sous la lumière naturelle avec des analges UV.
Abb. La figure 2 illustre ce lien :
Abb. 2 La lumière halogène et la lumière incandescente excitent les couleurs blanches en raison de leur « queue UV ». Grâce à une conception LED intelligente, cela peut être imité avec une pointe de lumière violette, qui excite également les azurants optiques. De cette façon, les effets nocifs des rayons UV sont complètement évités.
Comment cet effet peut-il être exprimé en chiffres ? Il est quelque peu surprenant qu’il n’y ait pas de réponse stricte à cette question. C’est en partie parce que la plupart des acteurs de l’industrie de l’éclairage, qui utilisent des LED avec une source « bleue » et n’ont aucun moyen de déterminer la blancheur, ne connaissent pas du tout cette question.
Et en plus, pour être clair, les métriques de rendu des couleurs (y compris l’IRC et le TM-30) ne vous disent rien sur la reproduction des blancs !
Cela signifie qu’une source peut avoir une valeur Rf ou IRC très élevée, mais une reproduction blanche terrible.
Heureusement, la science sous-jacente des couleurs est assez bien comprise, et il est possible de dériver une métrique qui mesure la reproduction des objets blancs par analogie avec l’indice de rendu des couleurs Rf.
Sur la base de recherches internes et de collaborations universitaires, SORAA a fait exactement cela, en développant la métrique de rendu blanc Rw. Comme on peut s’y attendre, la valeur Rw de la lumière naturelle est d’environ 100.
Et c’est là qu’intervient le compromis que je vous ai promis. Pour obtenir la meilleure fidélité des couleurs, nous devons nous rapprocher le plus possible de la forme du spectre naturel - mais pour obtenir la meilleure fidélité blanche sans UV, nous devons ajouter de la lumière violette - et non de la lumière ultraviolette - au spectre, qui s’écarte alors de sa forme naturelle !
Bref, on est face à un antagonisme entre la reproduction homogène des couleurs et l’ensemble du spectre par rapport aux blancs. Des lectures précises sont cruciales ici, car ce compromis doit être aussi bon que possible.
Avec l’aide de RF et Rw, le spectre des ampoules SORAA Vivid a été conçu pour obtenir le meilleur des deux mondes.
Ceci a été réalisé en adaptant de manière optimale la longueur d’onde et l’intensité de l’amplification violette aux spectres des trois phosphores. Afin d’obtenir de meilleures performances, une attention particulière a également été accordée à un autre indice TM-30, le Rfh1. Ce paramètre, qui mesure le rendu rouge et est l’équivalent moderne et meilleur du CRI R9. En fait, la reproduction des rouges est très importante pour notre perception - Rfh1 est donc au moins aussi important que Rf, peut-être même plus.
En conséquence, SORAA Vivid fournit des valeurs très élevées dans toutes les métriques : Rf = 91, Rfh1 = 95 et Rw = 100. C’est un coup de chance que ce compromis particulier ait pu être trouvé et optimisé sans perdre les aspects essentiels d’une source lumineuse à spectre complet.
Abb. 3 échantillons TM-30 avec mesures de distorsion des couleurs. À gauche, un SORAA Vivid avec une haute fidélité des couleurs et une haute fidélité de blancheur (Rw). À droite : Une LED standard avec un IRC élevé a une valeur RF élevée, mais ne reproduit pas du tout de blanc, Rw = 0 – non reconnaissable sur le TM-30.
À titre de comparaison, regardons maintenant une source LED (Fig. 3, à droite), qui n’était assez « naïvement » optimisé que pour les couleurs : la fidélité des couleurs pouvait atteindre Rf = 95, mais la fidélité des blancs tombait à Rw = 0. Au cas où cet exemple vous semblerait trop dramatique, permettez-moi de vous rappeler que c’est exactement ce qui correspond à chaque LED d’amplification (bleue) à IRC élevé qui constitue la grande majorité des produits sur le marché !
Comme tous ceux qui ont regardé une chemise blanche sous une LED SORAA Vivid et sous une LED concurrente peuvent en témoigner... La différence est frappante !
J’espère que ces informations vous donneront quelques critères de prise de décision :
1. La conception d’une source lumineuse est une tâche complexe et exigeante dans laquelle se mêlent les aspects techniques et physiques ainsi que la perception subjective.
2. Des lectures précises sont importantes car elles sont l’outil de conception qui nous permet en fin de compte de prendre des décisions, puis de les valider.
Conclusion : Ne recherchez pas seulement une seule mesure, mais une variété d’indicateurs pertinents pour votre application, tels que la fidélité globale des couleurs, la reproduction des rouges et les nuances de blanc.
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