Rendu des couleurs des LED
Par rendu des couleurs, on entend généralement la capacité d’une source lumineuse à restituer les couleurs le plus « fidèlement » possible. Le rendu des couleurs est une propriété des sources lumineuses. Elle dépend de la composition spectrale de la lumière émise par la source lumineuse et non de la couleur de lumière même (température de couleur). Les techniques courantes d’évaluation du rendu des couleurs sont l’IRC et la méthode TM-30.
Quel est le spectre chromatique d’une LED ?
Les sources lumineuses, telles qu’une lampe à incandescence ou même le soleil, qui émettent de la lumière en raison de leur température élevée, ont un spectre qui contient toutes les gammes du spectre visible. C’est la raison pour laquelle le rendu des couleurs est très bon.
Le spectre des LED blanches est moins uniforme en raison de la production de lumière par les semi-conducteurs et les substances luminescentes. Il diminue sensiblement sur les bords de la zone visible, avec des proportions plus fortes et des vides entre les deux. Le spectre des LED blanches courantes se composent de la portion étroite d’une LED bleue et des composants plus larges générés par les substances luminescentes. Les LED dotées de substances luminescentes de meilleure qualité et d'un spectre plus uniforme présentent les meilleures caractéristiques de rendu de couleur.
Le spectre 1 montre une LED avec un bon rendu des couleurs, le spectre 2, quant à lui, présente une LED avec un très bon rendu des couleurs.
Que signifie l’indice de rendu des couleurs IRC pour les LED ?
L’indice de rendu des couleurs IRC (en anglais Colour Rendering Index), également appelé Ra dans les pays germanophones, est la méthode la plus courante pour mesurer la qualité du rendu des couleurs et la représenter de la manière la plus objective possible.
Pour déterminer l’indice du rendu des couleurs des LED IRC, on compare la source de lumière à évaluer à une source de lumière de référence (en fonction de la couleur de lumière soit une lampe à incandescence soit la lumière normalisée D65 pour la « lumière du jour moyenne »). La comparaison est effectuée pour les couleurs de test R1 – R8 (exclusivement des couleurs pastel), la moyenne arithmétique du rendu des couleurs de 8 couleurs de test donnent l’indice général de rendu des couleurs IRC.
La valeur IRC maximale pouvant être atteinte est de 100. Une valeur IRC supérieure à 80 est déjà considérée comme « bonne » ; les valeurs supérieure à 90 sont classées comme « très bonnes ».
L’un des points faibles de l’indice général de rendu des couleurs IRC est le fait que l’on n’évalue le rendu des couleurs que sur 8 couleurs pastel sans tenir compte des teintes saturées. Les teintes rouges, en particulier, sont pertinentes dans de nombreuses applications (mode, cosmétique, alimentation) et ne sont pas prises en compte dans l’indice IRC. Dans la méthode de calcul de l’indice de rendu des couleurs, il a donc été défini 6 couleurs test supplémentaires, pour lesquelles il est possible de déterminer et d’indiquer le rendu des couleurs pour une évaluation plus poussée. Le rouge saturé est la couleur de test 9. Le rendu des couleurs du rouge est de ce fait désigné par « R9 » et est souvent indiqué, en complément, en raison de sa grande pertinence pour les applications. Pour les LED blanches, les valeurs R9 >50 sont déjà considérées comme très bonnes et les valeurs >90 comme excellentes.
Quelles valeurs IRC conviennent pour les espaces intérieurs ?
La valeur IRC devrait être d’au moins 80, dans les espaces intérieurs fréquentés par des personnes. La norme européenne DIN EN 12464-1 relative à l'éclairage des lieux de travail intérieurs définit des exigences minimales pour différentes zones de travail et tâches visuelles. Plus il est important d’évaluer correctement les couleurs pour chaque activité, plus les exigences en matière de rendu des couleurs sont élevées, les exigences les plus élevées se trouvant, par exemple, dans le domaine de la santé.
Que signifie TM-30 dans le rendu des couleurs des LED ?
La norme américaine TM-30-20, harmonisée avec CIE227, propose une alternative à la méthode IRC et définit les valeurs Rf et Rg. Ces dernières renvoient à la similitude entre une source lumineuse test et un spectre de référence du point de vue de la fidélité chromatique (Rf – fidelity) et de la saturation (Rg – gamut). La source lumineuse de référence est une source standard CIE-D, qui correspond à la lumière du jour.
La valeur Rf est comparable à la valeur IRC, la méthode de calcul et la valeur maximale de 100 sont identiques. La prise en compte de 99 couleurs de référence au lieu de 8 explique que l’on obtienne pour la valeur Rf des valeurs souvent plus basses que pour la IRC.
La valeur Rg décrit la gamme chromatique, c’est-à-dire la taille de l’espace chromatique représentable. Une lampe avec un rendu des couleurs parfaitement fidèle a une valeur Rg de 100, des valeurs inférieures ou supérieures étant également possibles.
Des valeurs Rg supérieures à 100 sont le signe que les teintes sont particulièrement accentuées et plus fortes que celles générées par la source lumineuse de référence.
Les valeurs Rf et Rg sont généralement représentées sur un diagramme. Cela ne suffit néanmoins pas pour juger de manière définitive de la qualité du rendu des couleurs d’une source lumineuse. Le graphique vectoriel chromatique qui compare – pour une sélection de couleurs test – la taille et la direction de la déviation chromatique à la source lumineuse de référence permet une telle évaluation.
Si la courbe obtenue se situe à l’extérieur de la circonférence valable pour la référence, cela signifie que les couleurs sont représentées de manière sursaturée dans cette zone. Si elle se situe à l’intérieur de la circonférence, cela signifie que les couleurs correspondantes sont restituées avec une saturation plus faible.
