L'arte della riproduzione differenziata dei toni bianchi senza radiazioni ultraviolette...
In vari post qui sul danholt light BLOG, ho spiegato l'importanza delle varie figure chiave TM-30 e come i lighting designer e gli utenti possono essere guidati da loro.
Tuttavia, il TM-30 è utile anche per altri attori del mondo dell'illuminazione, compresi i produttori stessi. Lo sviluppo di una sorgente luminosa comporta spesso dei compromessi: ad esempio, possiamo decidere se dare priorità ai lumen (lumen/watt) o alla riproduzione dei colori. È fondamentale che le metriche che utilizziamo per valutare questi compromessi siano il più accurate possibile, in modo da ottimizzare le preziose funzionalità del prodotto piuttosto che alcuni numeri astratti.
Oggi vorrei utilizzare l'esempio del LED a spettro completo SORAA Vivid per mostrare come tali compromessi possano determinare il design di un prodotto.
La serie SORAA Vivid si sforza di rendere il bianco e tutti i colori dello spettro visibile ugualmente naturali, esattamente come apparirebbero sotto una fonte di luce naturale con la stessa temperatura di colore (CCT) (alogena, luce solare...).
La tecnologia a spettro completo di SORAA combina un boost di violetto e altri tre fosfori, ottenendo uno spettro naturale liscio. Bilanciando attentamente i singoli spettri, è possibile approssimare il più possibile l'intero spettro della luce naturale e visibile, come mostrato in Fig. 1.
Ciò si traduce in colori naturali, che vengono misurati da un valore elevato dell'indice di fedeltà cromatica TM-30 Rf: con la giusta sintonizzazione, ad esempio, è possibile ottenere Rf = 95.
Fig.1 La luce solare naturale può essere approssimata molto bene con l'approccio a spettro completo di SORAA, ottenendo un elevato indice di fedeltà cromatica Rf. Qui, i singoli picchi del booster viola e dei tre fosfori (blu, verde, rosso) sono sovrapposti per creare lo spettro completo.
Finora, tuttavia, una domanda cruciale rimane senza risposta:
Come ottenere una riproduzione chiara e differenziata dei toni bianchi?
Perché i bianchi sono diversi dai colori in primo luogo?
Questo perché molti materiali bianchi contengono le cosiddette sostanze fluorescenti, sbiancanti, sbiancanti ottici.
Queste sostanze assorbono la luce ultravioletta invisibile ed emettono nuovamente luce bluastra e visibile. Il nostro occhio, in interazione con il cervello, registra questo come un aumento del candore.
Gli sbiancanti ottici sono onnipresenti: si trovano in molti materiali bianchi fabbricati (tessuti, carta, plastica...) e sono naturalmente presenti anche nei nostri denti. Sono responsabili di questa selezione della radiazione ultravioletta e della conversione in blu.
Anche se a tutti noi piace il bianco brillante e chiaro, nella maggior parte delle applicazioni non vogliamo la dannosa radiazione UV che rende possibile la percezione di questi bianchi.
I prodotti LED convenzionali, ovviamente, evitano le radiazioni UV, ma ciò significa che non eccitano gli sbiancanti e fanno sempre sembrare gli oggetti bianchi giallastri e sporchi.
SORAA ha trovato una soluzione elegante a questo problema:
Si è scoperto che gli sbiancanti ottici possono anche essere eccitati da luce viola innocua - non luce ultravioletta - con una lunghezza d'onda accuratamente scelta. Il trucco che SORAA utilizza per rendere il bianco naturale è quello di sostituire la luce UV tipica della luce solare con la giusta quantità di luce viola semplice:
Gli sbiancanti risp. gli sbiancanti ottici vengono quindi eccitati esattamente come farebbero sotto la luce naturale con gli analizzatori UV.
Abb. La Figura 2 illustra questa connessione:
Abb. 2 La luce alogena e a incandescenza eccitano i colori bianchi grazie alla loro "coda UV". Con un design LED intelligente, questo può essere imitato con una punta di luce viola, che eccita anche gli sbiancanti ottici. In questo modo si evitano completamente gli effetti nocivi dei raggi UV.
Come si può esprimere questo effetto in numeri? È un po' sorprendente che non ci sia una risposta rigorosa a questa domanda. Ciò è in parte dovuto al fatto che la maggior parte dell'industria dell'illuminazione, che utilizza LED con una sorgente "blu" e non ha modo di determinare il bianco, non conosce affatto questa domanda.
E per di più, per essere chiari, le metriche di resa cromatica (inclusi CRI e TM-30) non ti dicono nulla sulla riproduzione del bianco!
Ciò significa che una sorgente può avere un valore Rf o CRI molto alto, ma una riproduzione del bianco terribile.
Fortunatamente, la scienza del colore sottostante è abbastanza ben compresa, ed è possibile derivare una metrica che misura la riproduzione di oggetti bianchi per analogia con l'indice di resa cromatica Rf.
Sulla base di ricerche interne e collaborazioni accademiche, SORAA ha fatto proprio questo, sviluppando la metrica di rendering del bianco Rw. Come ci si aspetterebbe, il valore Rw per la luce naturale è di circa 100.
Ed è qui che entra in gioco il compromesso che vi ho promesso. Per ottenere la migliore fedeltà cromatica, dovremmo avvicinarci il più possibile alla forma dello spettro naturale, ma per ottenere la migliore fedeltà del bianco senza UV, dobbiamo aggiungere un po' di luce viola - non luce ultravioletta - allo spettro, che quindi devia dalla sua forma naturale!
Insomma, siamo di fronte ad un antagonismo tra la riproduzione omogenea dei colori e l'intero spettro rispetto ai bianchi. In questo caso è fondamentale una lettura accurata, perché questo compromesso dovrebbe essere il migliore possibile.
Con l'aiuto di RF e Rw, la gamma di lampadine SORAA Vivid è stata progettata per ottenere il meglio da entrambi i mondi.
Ciò è stato ottenuto abbinando in modo ottimale la lunghezza d'onda e l'intensità del boost violetto agli spettri dei tre fosfori. Al fine di ottenere prestazioni migliori, particolare attenzione è stata rivolta anche ad un altro indice TM-30, l'Rfh1. Questo parametro, che misura la resa del rosso ed è l'equivalente moderno e migliore del CRI R9. In effetti, la riproduzione dei rossi è molto importante per la nostra percezione: Rfh1 è quindi importante almeno quanto Rf, forse anche di più.
Di conseguenza, SORAA Vivid fornisce valori molto elevati in tutte le metriche: Rf = 91, Rfh1 = 95 e Rw = 100. È un colpo di fortuna che questo particolare compromesso sia stato trovato e ottimizzato senza perdere gli aspetti essenziali di una sorgente luminosa a spettro completo.
Abb. 3 campioni TM-30 con metriche di distorsione del colore. A sinistra, un SORAA Vivid con un'elevata fedeltà cromatica e un'elevata fedeltà di bianco (Rw). A destra: Un LED standard con un CRI elevato ha un valore RF elevato, ma non riproduce affatto il bianco, Rw = 0 - non riconoscibile sul TM-30.
Per fare un confronto, diamo ora un'occhiata a una sorgente LED (Fig. 3, a destra), che era abbastanza "ingenuamente" ottimizzato solo per i colori: la fedeltà cromatica poteva raggiungere Rf = 95, ma la fedeltà del bianco scendeva a Rw = 0. Nel caso in cui questo esempio sembri troppo drammatico, lascia che ti ricordi che questo è esattamente ciò che corrisponde a ogni LED booster ad alto CRI (blu) che costituisce la stragrande maggioranza dei prodotti sul mercato!
Come può testimoniare chiunque abbia guardato una camicia bianca sotto un SORAA Vivid LED e sotto un LED della concorrenza... La differenza è notevole!
Spero che questi approfondimenti ti forniscano alcuni criteri decisionali:
1. La progettazione di una sorgente luminosa è un compito complesso e impegnativo in cui si mescolano aspetti tecnici e fisici e percezione soggettiva.
2. Le letture accurate sono importanti perché sono lo strumento di progettazione che alla fine ci consente di prendere decisioni e quindi convalidarle.
In conclusione: non cercare solo una singola metrica, ma una varietà di indicatori rilevanti per la tua applicazione, come la fedeltà complessiva dei colori, la riproduzione dei rossi e le sfumature del bianco.
La gamma completa: SORAA Full Spectrum LED
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