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Fourniture et fabrication de luminaires LED et de solutions d'application depuis 2012.
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Fourniture et fabrication de luminaires LED et de solutions d'application depuis 2012.
avant-propos
La couleur est l'un des sens humains, et elle est toujours liée à l'expérience subjective personnelle de l'observateur. Il est difficile pour les autres de savoir ce que chacun ressent lorsqu'il voit une couleur. Ainsi l'étude de la couleur est toujours pleine d'imagination mystérieuse. En même temps, la couleur rend le monde coloré. Les arts visuels, l'affichage et la transmission d'images, l'impression et la teinture de textiles, l'impression couleur, etc. sont indissociables de l'étude de la couleur. Par conséquent, l'étude de la couleur et la description objective et quantitative de la couleur sont devenues l'objet de recherches de nombreux scientifiques.
Newton en 1664 a utilisé un prisme pour disperser la lumière blanche du soleil dans un spectre de différentes teintes, jetant ainsi les bases physiques de la couleur de la lumière. En 1860, Maxwell a utilisé différentes intensités de rouge, de jaune et de vert pour mélanger la lumière de la lumière blanche à diverses couleurs, jetant les bases de la chromaticité trichromatique. Sur cette base, en 1931, la Commission internationale de l'éclairage a établi le système de chromaticité CIE, qui a été continuellement amélioré. Aujourd'hui, le système de chromaticité CIE est largement utilisé pour exprimer quantitativement la couleur de la lumière.
La couleur est indissociable de l'éclairage. Ce n'est que sous la lumière que les objets peuvent montrer de la couleur, et la couleur de la lumière a un grand impact sur la psychologie des gens. Le professeur Yang Gongxia de l'Université de Tongji en a fait une très belle description dans le cinquième chapitre de sa monographie "Vision et environnement visuel".
Sous différentes sources de lumière, le même objet affichera des couleurs différentes. Par exemple, les feuilles vertes sont vert vif sous une lumière verte et presque noires sous une lumière rouge. On peut voir que la source lumineuse joue un rôle important dans l'apparence de la couleur de l'objet éclairé. Le fait que la source lumineuse puisse afficher entièrement la couleur de l'objet lorsqu'elle éclaire l'objet est appelé le rendu des couleurs de la source lumineuse.
En 1965, la Commission internationale de l'éclairage a recommandé que l'indice général de rendu des couleurs Ra soit utilisé pour décrire le rendu des couleurs des sources lumineuses dans le système de chromaticité CIE. L'indice général de rendu des couleurs Ra a été appliqué avec succès et largement accepté par l'industrie de l'éclairage, mais certains problèmes subsistent. Cet article présentera la méthode d'évaluation du rendu des couleurs des sources lumineuses et les progrès réalisés ces dernières années.
1. Indice général de rendu des couleurs Ra
La méthode d'évaluation de la propriété de rendu des couleurs de la source lumineuse doit être simple et pratique. Cependant, simplicité et praticité sont souvent deux exigences contradictoires. Dans le système de couleurs CIE, l'indice général de rendu des couleurs Ra est le produit d'un tel compromis : il est relativement simple, et seule une valeur inférieure à 100 est nécessaire pour exprimer les performances de rendu des couleurs de la source lumineuse. Ra=100 est considéré comme le rendu des couleurs le plus idéal. sexe.
Cependant, parfois, les gens ne ressentent pas cela. Par exemple, les feuilles sous une lumière incandescente n'ont pas l'air très brillantes. Où est le problème? Discutons de ce qu'est l'indice général de rendu des couleurs.
Par souci de brièveté, nous n'abordons ici que la principale méthode de composition de l'indice général de rendu des couleurs Ra, mais nous n'abordons pas sa méthode de calcul spécifique.
En effet, dans notre quotidien, nous testons souvent le rendu des couleurs des sources lumineuses. Beaucoup de gens ont une telle expérience. Lorsqu'une femme prudente achète des vêtements au centre commercial, elle doit souvent sortir pour voir sa couleur au soleil. Ce faisant, elle teste en fait le rendu des couleurs de la source lumineuse du centre commercial : voir la différence de couleur d'un même vêtement sous l'éclairage de la source lumineuse du centre commercial et sous l'éclairage de la lumière du soleil. Ainsi, pour décrire le rendu des couleurs d'une source lumineuse, deux éléments supplémentaires sont nécessaires : la lumière du soleil (la source lumineuse de référence) et les vêtements (l'objet coloré).
Dans le système de couleurs CIE, afin de déterminer le rendu des couleurs de la source lumineuse à mesurer, la source lumineuse de référence doit d'abord être sélectionnée, et on pense que la couleur de l'objet éclairé peut être affichée le plus parfaitement sous l'éclairage de la source lumineuse de référence. Le système de couleur CIE stipule : lorsque la température de couleur corrélée de la source lumineuse à mesurer est inférieure à 5000K, le corps noir avec la température de couleur la plus proche est utilisé comme source lumineuse de référence ; lorsque la température de couleur corrélée de la source lumineuse à mesurer est supérieure à 5000K, la source lumineuse D avec la température de couleur la plus proche est utilisée comme source lumineuse de référence. Ici, un illuminant D est une série de rayons solaires dont les coordonnées de couleur peuvent être représentées numériquement et sont liées à la température de couleur.
Après avoir sélectionné une source lumineuse de référence, vous devez également sélectionner un objet coloré. En raison de la variété des couleurs, un ensemble de couleurs standard doit être sélectionné afin qu'elles puissent représenter de manière adéquate les couleurs couramment utilisées. Le système de couleurs CIE a sélectionné 8 couleurs, qui ont à la fois une variété de nuances et une légèreté et une chromaticité moyennes.
Dans le système de couleurs u-v, l'indice de rendu des couleurs spécial Ri de la plaque de couleur peut être obtenu en mesurant la différence entre les coordonnées de couleur de chaque plaque de couleur standard sous l'éclairage de la source lumineuse à mesurer et l'éclairage de la source lumineuse de référence , c'est-à-dire le décalage de couleur ΔEi. (Ri=100 - 4,6ΔEi)
L'indice général de rendu des couleurs Ra est obtenu en faisant la moyenne arithmétique de l'indice spécial de rendu des couleurs Ri mesuré par 8 planches de couleurs standard. La valeur maximale de l'indice général de rendu des couleurs Ra de la source de lumière visible est de 100, et on considère que le rendu des couleurs de la source de lumière est actuellement le meilleur.
2. Les limites de l'indice général de rendu des couleurs Ra
Bien que l'indice général de rendu des couleurs Ra soit simple et pratique, il présente de sérieuses lacunes à de nombreux égards.
Tout d'abord, la couleur est un sentiment subjectif des personnes, pas une propriété inhérente aux objets. Elle est liée aux conditions d'éclairage, aux observateurs, à l'irradiance, à l'éclairement, aux objets environnants et aux angles de vision, etc. Il n'y a pas de soi-disant "vraie couleur".
Cependant, étant donné que dans le système CIE, Ra a été défini comme ayant une valeur maximale de 100 à environ le rayonnement du corps noir, les fabricants d'ampoules ont consciemment conçu des ampoules de sorte que le rendu des couleurs lors de l'éclairage d'un objet soit aussi proche que possible de celui d'un corps noir ou lumière du soleil. Cela signifie que lorsque la distribution spectrale de la source lumineuse s'écarte d'un corps noir ou de la lumière du soleil, l'indice de rendu des couleurs diminue. Par exemple, une LED blanche composée de trois LED monochromatiques rouge, verte et bleue, lorsque son indice général de rendu des couleurs Ra est faible, son rendu des couleurs n'est parfois pas forcément très mauvais.
Mais en fait, les chercheurs Judd, Thortontou et Jerome ont confirmé que les gens n'aimaient pas forcément la couleur de la source lumineuse de référence spécifiée par la CIE. Par exemple, éclairer des feuilles vertes avec des lampes à incandescence à très basse température de couleur, comme déjà mentionné, n'est pas nécessairement le meilleur choix. Il est stipulé que l'indice de rendu des couleurs est la meilleure valeur Ra=100 lorsque le corps noir ou la lumière du soleil est éclairé, et il y a des doutes.
La source lumineuse de référence spécifiée par la CIE est le corps noir ou la lumière solaire qui est le plus proche de la température de couleur corrélée de la source lumineuse à mesurer. Ce sont toutes des sources lumineuses qui émettent un spectre continu et ont des composantes spectrales de plusieurs couleurs. Lorsque la température de couleur est de 6500K, la distribution de puissance spectrale des longueurs d'onde longues et courtes est relativement équilibrée, ce qui devrait être raisonnable en tant que source lumineuse de référence. Cependant, lorsque la température de couleur est inférieure à 4000K, la distribution de puissance spectrale est sérieusement asymétrique. La puissance spectrale à ondes courtes du bleu est beaucoup plus petite que la puissance spectrale à ondes longues du rouge, et sa couleur est biaisée vers le rouge, ce qui est problématique en tant que source lumineuse de référence.
Dans le système de couleurs CIE, les 8 palettes de couleurs standard sont toutes à une luminosité et une saturation moyennes, et sont également espacées dans le système u~v. Ils sont considérés comme suffisants pour que l'éclairage intérieur représente une large gamme de couleurs couramment utilisées. Cependant, dans l'éclairage extérieur, il existe souvent des couleurs avec une saturation des couleurs élevée, et ces 8 palettes de couleurs standard ne peuvent plus représenter pleinement les couleurs couramment utilisées.
De nombreux chercheurs pensent que le nombre d'échantillons standard est trop petit, ce qui est une autre lacune de l'indice général de rendu des couleurs. Bien que CIE dispose de 6 échantillons avec une saturation des couleurs élevée de n ° 9 à 14, ils ne sont pas inclus dans l'indice de rendu des couleurs général Ra. Dans la pratique de l'éclairage, les couleurs bien connues sont la peau, les feuilles, les aliments, etc. Leurs couleurs sont extrêmement importantes, mais elles sont toutes exclues de l'indice général de rendu des couleurs.
Seim avait proposé d'utiliser 20 échantillons standard, mais a été rejeté car cela compliquerait les calculs. À l'heure actuelle, les ordinateurs sont largement utilisés et il semble que cette proposition doive être reconsidérée.
Étant donné que ces deux problèmes existent dans l'évaluation du rendu des couleurs des sources lumineuses et que de nombreuses autres méthodes d'évaluation ont suscité un grand intérêt, cet article donnera une brève introduction aux connaissances de l'auteur.
3. Indice de Fletelli Rf
La recherche a montré que les gens ont tendance à se souvenir de la couleur d'un objet plus familier et qu'il se souvient de sa couleur vive et plus saturée. Cette couleur de mémoire est souvent cohérente avec la couleur préférée et a tendance à se déplacer dans le sens d'une saturation élevée. Par exemple, la couleur de mémoire de la couleur de la peau des personnes a tendance à se déplacer vers le rouge et la couleur des feuilles vers le vert. Evidemment différent de la méthode Ra en CIE.
Rf est en fait une correction de Ra, qui comprend deux aspects :
Définissons d'abord Rf=90 sous l'éclairement de la source lumineuse de référence, seulement sous l'éclairement d'une "source lumineuse parfaite" imaginaire, il y a Rf=100.
Deuxièmement, choisissez 10 échantillons de couleurs standard, c'est-à-dire qu'en plus des échantillons standard 1 à 8 d'origine, ajoutez deux échantillons de 13 et 14, correspondant à la couleur de la peau et à la couleur des feuilles.
À l'heure actuelle, la "source de lumière parfaite" fait référence à la source de lumière qui peut déplacer les couleurs des 10 palettes de couleurs standard dans la direction préférée sous son éclairage.
On peut voir que pour chaque plaque de couleur standard, les coordonnées de couleur de la "source de lumière parfaite" correspondante sont différentes et peuvent être déterminées par des expériences. Cela montre également qu'une telle "source de lumière parfaite" ne peut être qu'imaginaire.
La méthode de calcul de Rf est similaire à celle de Ra, mais il y a deux différences :
1. Pour chaque plaque de couleur standard, les coordonnées de couleur de la source lumineuse de référence doivent être ajustées, c'est-à-dire les coordonnées de couleur de la "source de lumière parfaite" déterminée par l'expérience. Ensuite, lorsque la source de lumière à mesurer est éclairée, la différence de couleur de chaque plaque de couleur est comparée à sa "source de lumière parfaite" correspondante.
2. Lors du calcul de Rf, prenez la valeur moyenne de la différence de couleur de 10 échantillons, mais chaque échantillon a un poids différent. Le 13e échantillon est le teint, le poids est de 35%, le 2e est de 15%, le 14e est de 15% et le reste est de 5% chacun. L'importance du teint de la peau est particulièrement soulignée ici. Ainsi, le Rf de la source lumineuse à tester peut être supérieur à la source lumineuse de référence Rf=90, mais inférieur à 100.
4. Indice de préférence des couleurs (IPC)
L'indice de préférence de couleur CPI (Colour Preference Index) utilise le concept de couleur préférée proposé dans la section précédente, et est défini sous l'éclairement de la source lumineuse D65, et l'indice de préférence de couleur CPI = 100.
Ainsi, le CPI de la source lumineuse à tester peut être obtenu de la manière suivante : sous l'éclairement de la source lumineuse à tester, calculer la différence entre les coordonnées chromatiques des 8 palettes de couleurs standard et les coordonnées chromatiques de la couleur préférée, et trouver la valeur moyenne de la somme vectorielle ( ): CPI=156 -7.18()
Les calculs ci-dessus sont tous effectués dans le système de chromaticité CIE UV.
Bien que CPI et Rf utilisent tous deux le concept de couleur préférée, il existe des différences significatives entre les deux :
1. Lors du calcul de Rf, utilisez 10 échantillons standard des numéros 1 à 8, 13 et 14, tandis que l'IPC n'utilise que 1 à 8 échantillons standard.
2. Lorsque le Rf technique est utilisé, la différence de couleur (ΔE) prend 1/5 de la valeur expérimentale et l'IPC prend la valeur expérimentale d'origine
3. Lors du calcul de Rf, le poids de chaque échantillon est différent et l'IPC prend le même poids
4. Par définition, la valeur maximale de Rf est de 100, tandis que la valeur maximale de CPI est de 156
Enfin, il convient de souligner que les chercheurs qui ont proposé les deux indices, Rf et CPI, ont utilisé des expériences pour déterminer leurs couleurs préférées, et ils ont utilisé un éclairage de couleur lumière du jour dans les expériences. Il est maintenant prouvé que les couleurs préférées sont liées à la température de couleur corrélée de la source lumineuse. Par conséquent, lors de l'utilisation de Rf et CPI pour un rendu des couleurs constant, seules les sources lumineuses à température de couleur élevée sont applicables.
5. Indice de discrimination des couleurs (CDI)
Utilisez Ra, Rf ou CPI pour décrire le rendu des couleurs d'une source lumineuse. La source lumineuse de référence doit avoir la même température de couleur que la source lumineuse à mesurer. L'indice de discrimination des couleurs CDI (colourdiscrimination index) surmonte cette limitation.
Cet indice est basé sur l'hypothèse que sous l'éclairage d'une certaine source lumineuse, plus la capacité à distinguer les couleurs est forte, meilleur est le rendu des couleurs de cette source lumineuse. Lorsqu'une certaine source lumineuse est éclairée, la zone délimitée par 8 plaques de couleur standard dans le diagramme de chromaticité UV CIE est : GA =0,5Σ(UiVj-UjVi) i,j=1,2,…8 ; i≠j .
Sous l'éclairage de la source lumineuse C, la zone GA = 0,005, qui est définie comme CDI = 100 à ce moment, donc sous l'éclairage de la source lumineuse à mesurer, l'indice de résolution des couleurs est : CDI = (GA/0,005) ×100.
remarques finales
Il ressort de la discussion ci-dessus qu'il existe de nombreuses méthodes d'évaluation pour le rendu des couleurs des sources lumineuses, et qu'elles se développent et s'améliorent constamment. Même l'indice général de rendu des couleurs Ra, largement utilisé aujourd'hui, présente de nombreux inconvénients.
Son principal inconvénient est le choix de la source lumineuse de référence : la source lumineuse de référence est une source lumineuse spectralement continue, et il est peu adapté de l'utiliser comme étalon pour mesurer la source lumineuse spectralement discontinue. La température de couleur de la source lumineuse de référence doit être proche de la température de couleur corrélée de la source lumineuse à mesurer. En effet, pour une certaine opération d'éclairage, la température de couleur elle-même a une grande influence sur le rendu des couleurs. Cette méthode ne peut être utilisée que lorsque la température de couleur de la source lumineuse a été déterminée. utiliser sous conditions.
Son deuxième inconvénient est le choix de nuanciers standards : pour l'éclairage intérieur, on peut considérer que 8 nuanciers standards peuvent suffire à représenter différentes couleurs couramment utilisées. Cependant, dans l'éclairage extérieur, certaines couleurs à forte saturation des couleurs ne peuvent pas représenter pleinement les couleurs couramment utilisées.
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