TM-30: Inadequado em tons brancos e a questão do ultravioleta.
A arte da reprodução diferenciada dos tons brancos sem radiação ultravioleta...
Em vários posts aqui no blog danholt Licht, expliquei o significado dos diferentes códigos TM-30 e como os projetistas e utilizadores de iluminação podem utilizá-los como guia.
O TM-30 é também útil para outros participantes do setor da iluminação, incluindo os próprios fabricantes. O desenvolvimento de uma fonte de luz envolve, muitas vezes, concessões — por exemplo, podemos optar por priorizar os lúmens (lúmens por watt) ou a reprodução de cores. É crucial que as métricas que utilizamos para avaliar estas concessões sejam o mais precisas possível, garantindo que as características valiosas do produto, e não números abstratos, são otimizadas.
Hoje gostaria de utilizar o exemplo de LED SORAA Vivid Full Spectrum Demonstrar como estes compromissos podem determinar o design de um produto.
O SORAA Vívido A série tem como objetivo reproduzir o branco e todas as cores do espectro visível de forma igualmente natural - exatamente como apareceriam sob uma fonte de luz natural com a mesma temperatura de cor (CCT) (halogéneo, luz solar...).
A tecnologia de espectro completo da SORAA combina um reforço violeta com três outros fósforos, resultando num espectro naturalmente uniforme. Ao equilibrar cuidadosamente os espectros individuais, é possível aproximar-se o mais possível de todo o espectro da luz visível natural, como se mostra na Fig. 1.
Isto resulta em cores naturais, que são medidas por um valor elevado do índice de fidelidade de cor TM-30 Rf: Com o ajuste correto, por exemplo, pode-se atingir Rf = 95.
Figura 1 A luz solar natural pode ser reproduzida com grande precisão utilizando a abordagem de espectro completo da SORAA, resultando num elevado índice de fidelidade de cor (Rf). Neste processo, os picos individuais do intensificador violeta e dos três fósforos (azul, verde e vermelho) são sobrepostos para criar o espectro completo.
No entanto, uma questão crucial permanece sem resposta:
Como podemos obter uma reprodução nítida e diferenciada dos tons de branco?
Porque é que os tons de branco são diferentes das cores?
Isto porque muitos materiais brancos contêm as chamadas substâncias fluorescentes, branqueadoras ou branqueadoras óticas.
Estas substâncias absorvem a luz ultravioleta invisível e emitem, em troca, luz azulada visível. Os nossos olhos, em conjunto com o cérebro, registam-no como um aumento do grau de brancura.
Os branqueadores óticos são omnipresentes: estão presentes em muitos materiais brancos industrializados (tecidos, papel, plásticos, etc.) e também naturalmente presentes nos nossos dentes. São responsáveis pela absorção da radiação ultravioleta e pela sua conversão em azul.
Embora todos gostemos de um branco brilhante e nítido, na maioria das aplicações não queremos a radiação UV prejudicial que possibilita a perceção destes tons de branco.
Os produtos LED convencionais evitam naturalmente a radiação UV, mas isso significa que não estimulam os agentes de brilho, fazendo com que os objetos brancos pareçam sempre amarelados e sujos.
A SORAA encontrou uma solução elegante para este problema:
Descobriu-se que os branqueadores óticos também podem ser excitados por luz violeta inofensiva — e não por luz ultravioleta — de um comprimento de onda cuidadosamente escolhido. O truque que a SORAA utiliza para reproduzir o branco natural é substituir a luz UV típica da luz solar pela quantidade certa de luz violeta simples.
Os agentes branqueadores ou branqueadores óticos são então estimulados exatamente como seriam sob luz natural, com uma componente UV.
A Figura 2 ilustra esta relação:
Figura 2 A luz de halogéneo e incandescente estimula as cores brancas devido à sua "cauda UV". Com um design LED inteligente, isto pode ser imitado com um pico de luz violeta, que também estimula os branqueadores óticos. Desta forma, os efeitos nocivos da radiação UV são completamente evitados.
Como pode este efeito ser expresso numericamente? É algo surpreendente que não haja uma resposta única e definitiva. Isto deve-se, em parte, ao facto de a maior parte da indústria da iluminação, que utiliza LEDs com uma fonte de luz "azul" e não tem forma de determinar a brancura, nem sequer tem conhecimento desta questão.
Além disso, para sermos absolutamente claros, as métricas de reprodução de cores (incluindo o CRI e o TM-30) não dizem nada sobre a reprodução do branco!
Isto significa que uma fonte pode ter um valor Rf ou CRI muito elevado, mas uma reprodução de brancos péssima.
Felizmente, a ciência das cores subjacente é bastante bem compreendida, sendo possível derivar uma métrica que mede a reprodução de objetos brancos em analogia ao índice de reprodução de cores Rf.
Com base em pesquisas internas e colaborações académicas, a SORAA fez exatamente isso e desenvolveu a métrica de reprodução branca Rw. Como esperado, o valor Rw para a luz natural é de cerca de 100.
E aqui vemos o compromisso que prometi. Para alcançar a melhor fidelidade de cores, devemos aproximar-nos o máximo possível da forma do espectro natural – mas, para alcançar a melhor fidelidade de branco sem UV, temos de adicionar alguma luz violeta – não luz ultravioleta – ao espectro, que então se desvia da sua forma natural!
Em síntese, estamos perante um conflito entre a reprodução homogénea das cores e de todo o espectro versus a reprodução dos tons de branco. Medições precisas são aqui cruciais, pois este compromisso deve ser o melhor possível.
Com a ajuda de Rf e Rw, o espectro das fontes de luz SORAA Vivid foi concebido para obter o melhor dos dois mundos.
Isto foi conseguido através da correspondência ideal do comprimento de onda e da intensidade do reforço violeta com os espectros dos três fósforos. Para melhorar o desempenho, foi também dada especial atenção a outro índice TM-30, o Rfh1. Este parâmetro mede a reprodução do vermelho e é o equivalente moderno e superior do IRC R9. De facto, a reprodução dos tons vermelhos é crucial para a nossa percepção – o Rfh1 é, portanto, pelo menos tão importante como o Rf, talvez até mais.
Como resultado, ele entrega SORAA Vívido Valores muito elevados em todas as métricas: Rf = 91, Rfh1 = 95 e Rw = 100. Felizmente, este compromisso específico pôde ser encontrado e otimizado sem perder os aspetos essenciais de uma fonte de luz de espectro completo.
Figura 3 Amostras de cor TM-30 com métricas de distorção de cor. À esquerda, um LED SORAA Vivid com alta fidelidade de cor e alta fidelidade de branco (Rw). À direita: um LED padrão aparentemente idêntico com um IRC elevado, embora tenha um valor de Rf elevado, não reproduz qualquer branco, Rw = 0 – imperceptível com o TM-30.
Para efeitos de comparação, vamos agora considerar uma fonte LED (Fig. 3, à direita) que foi optimizada "ingénua" apenas para a cor: o índice de reprodução de cor (IRC) poderia atingir Rf = 95, mas o índice de reprodução de branco (IRB) cairia para Rw = 0. Se este exemplo parece demasiado dramático, gostaria de lembrar que é exactamente assim que todos os LEDs de IRC elevado (azuis) funcionam, representando a grande maioria dos produtos no mercado!
Como qualquer pessoa que já tenha comparado uma camisa branca sob uma lâmpada LED SORAA Vivid e sob uma lâmpada LED de um concorrente pode atestar... a diferença é impressionante!
Espero que estas informações lhe forneçam alguns critérios para a tomada de decisão:
1.º Conceber uma fonte de luz é uma tarefa complexa e exigente que combina aspetos técnicos e físicos com a perceção subjetiva.
2.As medições precisas são importantes porque são a ferramenta de projeto com a qual podemos, em última análise, tomar decisões e validá-las.
Conclusão: Não se concentre apenas numa única medição, mas numa variedade de indicadores relevantes para a sua aplicação, tais como a precisão geral da cor, a reprodução de vermelhos e as gradações de brancos.
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