1 F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010 29 janvier 2010 Perception de la lumière issue de LEDs Françoise Viénot Muséum national d’histoire naturelle Centre de recherche sur la conservation des collections Remerciements : LedToLite, Jean-Jacques Ezrati, Elodie Mahler, Albane Rambaud, Jean Le Rohellec, Solenne Bailacq, Guillaume Coron ASPROM – Paris – 29/01/2010
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Perception de la lumière issue de LEDs · F. Viénot: Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010 29 janvier2010 Eclairage LED clusters LEDs rouge, verte, bleue “RGB ”
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1F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Perception de la lumière issue de LEDs
Françoise Viénot
Muséum national d’histoire naturelleCentre de recherche sur la conservation des collections
Exemple d’organisation des boîtes d’assortiment de couleur pour l’assortiment des LEDs. Limites dans le diagramme de chromaticité x,y (à gauche). (d’après données Lumileds, 11/07)
15F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
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La lumière blanche� Qu’attendre de la lumière?
• Une efficacité élevée
• Une faible consommationd’énergie
• Intensité ajustable
• Ni ultraviolet, ni infrarouge• De la lumière “blanche”
• De la “qualité visuelle”
� Qu’est-ce que la “qualitévisuelle” ?
• La fidélité des couleurs
• D’autres indices ?• Le confort et la santé
16F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
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Fidélité des couleurs
L’indice de rendu des couleurs (IRC) recommandé par la Commission
internationale de l’éclairageCIE 13.3, 1995
17F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
� Fidélité des couleurs• Comparer la
spécificationcolorimétrique d’unecollection d’échantillonscolorés éclairés par la source à tester, et leurspécification sous unesource de référence : Indice de rendu des couleurs
Plusieurs idées de la «qualité»
Echantillons
colorés
Source
à tester
Source de
référence
Spécification
18F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Indice de Rendu des CouleursCIE, 1974, 1995
• Une collection d'échantillons
8 standards + 6 supplémentaires
Facteur spectral de réflexion connu
• Un illuminant de référence
De la même couleur (même température de couleur)
Lumière du jour ou équivalent (corps noir)
• Une formule de différence de couleur
IRC : 8 Couleurs-tests CIE
0
1
380 480 580 680 780
Longueur d'onde [nm]
Fac
teur
spec
tral
de
lum
inan
ce
éner
gétiq
ue
IRC : Couleurs-tests supplémentaires CIE
0
1
380 480 580 680 780
Longueur d'onde [nm]
Fac
teur
spec
tral
de
lum
inan
ce
éner
gétiq
ue
19F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Indice de Rendu des CouleursCIE, 1974, 1995
• Une collection d'échantillons
8 standards + 6 supplémentaires
Facteur spectral de réflexion connu
• Un illuminant de référence
De la même couleur (même température de couleur)
Lumière du jour ou équivalent (corps noir)
Une formule de différence de couleur
0
50
100
150
200
250
300
400 500 600 700 800
Longueur d'onde (nm)
Ene
rgie
rel
ativ
e
Corps noir
Soleil
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Indice de Rendu des CouleursCIE, 1974, 1995
• Un illuminant de référence
température de couleur proximale
• Une collection d'échantillons
Facteur de luminance connu
8 standards + 6 supplémentaires
•Une formule de différence de couleur
i,i 6.4100 uvER ∆−=
• Des indices particuliers
• Des indices généraux Ra8 et Ra14
Si la couleur de l’échantillon sous l’éclairage testé s’écarte de la couleur de l’échantillon sous l’éclairage de référence, l’indice perd des points.
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D’autres indices de qualité …
Programmes expérimentaux dansun contexte réel : des LEDs et des
objets à voir et à manipuler
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Une activité intense à la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE)
NIST, USA
Leeds, GB
Paris, Fr
INM, FrHungary
Belgium
Japan
The NetherlandsGermany
Lyon, Fr
Italy
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Quel indicateur de qualité?
Fidelity,PreferenceSzabo, J. Schanda
Color HarmonyP. BodrogiMemory
K. Smet
QualityN. Pousset
freshsuperficial
slowsoft
maleclean
heavyclassic
coldclear
O. Da Pos
NaturelS. Jost-Boissard
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Observateurs naïfs ou expérimentés
Sources et technologies
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Color Appearance (CAM)
Li, Luo, Li
Indice de Rendu des Couleurs (IRC)
Color Quality Scale (CQS)
W. Davis, Y. Ohno
et des formules
Des graphes
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Expériences dans un contexteréel, avec des LEDs et des objets à voir et à manipuler
Plusieurs idées de la qualité
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� Fidélité des couleurs� Discrimination fine
des couleurs• Comparer l’aptitude à
discriminer des échantillons de couleurs voisineséclairés par la source àtester, et l’aptitude àles discriminer sousune source de référence : nouveau label
Plusieurs idées de la «qualité»
Echantillons
colorés
Source
à tester
Source de
référence
Spécification
Discrimination
29F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Plusieurs idées de la «qualité»
Echantillons
colorés
Source
à tester
Source de
référence
Spécification
Discrimination
Apparence
� Fidélité des couleurs� Discrimination fine
des couleurs� Apparence naturelle
• Comparer l’apparenced’échantillons coloréséclairés par la source à tester, et leurapparence sous unesource de référence : nouveau label
30F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
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Expériences dans un contexte réel
� Une cabine à lumière� Un éclairage réglable
à base de LEDs
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Eclairage
� LED clustersLEDs rouge, verte, bleue “RGB”
RGB
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGB
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Eclairage
� LED clustersLEDs rouge, verte, bleue “RGB”
LEDs rouge, verte, bleue, ambre “RGBA ”
RGB
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGBA
0
0.01
0.02
0.03
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGBA RGB
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Eclairage
� LED clustersLEDs rouge, verte, bleue “RGB”
LEDs rouge, verte, bleue, ambre “RGBA ”
LED blanc froid, rouge “WR”
WR
0
0.01
0.02
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGB
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGBA
0
0.01
0.02
0.03
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
WR RGBA RGB
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Eclairage
� LED clustersLEDs rouge, verte, bleue “RGB”
LEDs rouge, verte, bleue, ambre “RGBA ”
LED blanc froid, rouge “WR”
LED blanc froid, blanc chaud, rouge, verte,
bleue, ambre “WWARGB ”
WR
0
0.01
0.02
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGB
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
RGBA
0
0.01
0.02
0.03
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
WWARGB
0
0.01
0.02
380 480 580 680 780
Wavelength [nm]
Spe
ctra
l irr
adia
nce
(W/m
2)
WWARGB WR RGBA RGB
35F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
51F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Ressenti subjectif: Sombre / Lumineux
0
1
2
3
4
5
6
7
Per
ceiv
ed B
right
ness
2700
K40
00K
6500
K
2700
K40
00K
6500
K
2700
K40
00K
6500
K
150lx 300lx 600lx
Lum
inos
itéap
pare
nte
52F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Performance visuelle et ressenti subjectif
� La performance, la rapidité et le taux de succès dans une tâche visuelle dépendent de l’éclairement.
� Le ressenti subjectif dépend aussi de la température de couleur• Non seulement la Luminosité paraît augmenter quand l’éclairement augmente, … mais, … à éclairement donné, la luminositéparaît augmenter quand la température de couleur augmente !
• Même chose pour la sensation d’éblouissement !
54F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
CORTEX
Traitement des images
Couleur
RETINE
Cônes pour la vision de jour
Le système visuel
CERVEAU
Siège du traitement de l’information dans le système visuel
55F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
CORTEX
Traitement des images
Couleur
VOIES VISUELLES ACCESSOIRES
Mélanopsine pour les contrôles réflexes
Le système visuel
CERVEAU
Siège du traitement de l’information dans le système visuel
RETINE
Cônes pour la vision de jour Bâtonnets pour la vision de nuit
57F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Enregistrement objectif de la pupille
� L’expérience montre que, à luminance constante, la luminosité paraît augmenter quand la température de couleur augmente.
� Parallèlement, la pupille rétrécit !
L’altération du spectre peut modifier inconsciemment la réponse à la lumière. Elle pourrait se traduire par de l’inconfort visuel.
58F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
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Expériences dans un contexteréel, avec des LEDs et des objets à voir et à manipuler
Plusieurs idées de la qualitéLa discrimination des couleursL’apparence des couleursLe bien-être
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Conclusion
60F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Promoting the highest visual quality
� Colour vision and colour rendering• There is a visual paradox. The choice is between
• Either to maintain fidelity, discrimination, naturalness• Or to offer colourfulness enhancement, beautification
� Visual performance and visual sensation• Subjective sensation does not correlate with
measured performance.• Alteration of the spectrum may induce modification of
the non-visual response to light and be reflected in visual discomfort.
61F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Promoting the highest visual quality
� Colour vision and colour rendering• There is a visual paradox. The choice is between
• Either maintain fidelity, discrimination, naturalness• Or offer colourfulness enhancement, beautification
� Visual performance and visual sensation• Subjective sensation does not correlate with
measured performance.• Alteration of the spectrum may induce modification of
the non-visual response to light and be reflected in visual discomfort.
62F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Qualité de la lumière – Conclusion (1)� Toutes les lumières ne
sont pas équivalentes.
� Rendu des couleurs• soit Fidélité des couleurs,
et discrimination fine des couleurs
• soit “Embellissement” avec accentuation de la coloration
! Le gain apparent de coloration s’obtient aux dépens de la discrimination fine des couleurs.
Pho
tos
Bla
ndin
e P
laca
is
Sous RGB
63F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
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� Il convient de développer plusieurs indices de qualitépour la lumière, selon l’objectif que l’on se fixe.
� Pour la vie quotidienne, priorité à la fidélité des couleurs, priorité à un spectre complet, proche du spectre de la lumière naturelle.
Qualité de la lumière – Conclusion (2)
Fonctions visuellesRessenti subjectifConfort et santé ?
FidélitéDiscrimination fine
Naturel ?
ColorationVivacité
Préférence ?
64F. Viénot : Perception de la lumière issue de LEDs. 29/01/2010
29 janvier2010
Merci de votre attention
� VIÉNOT F, MAHLER E., EZRATI J.-J., BOUST C., RAMBAUD A., BRICOUNE A., 2008, Color appearance under LED illumination: The visual judgment of observers. Journal of Light and Visual Environment, 32 :208-213.
� MAHLER E., EZRATI J.-J., VIÉNOT F., 2009, Testing LED Lighting for Colour Discrimination and Colour Rendering. Color Research & Application, 34 : 8-17.
� VIÉNOT F., DURAND M.-L., MAHLER E., 2009, Kruithof’s rule revisited using LED illumination. J. Mod. Optics, 56 : 1433-1446.
� VIÉNOT F., DURAND M.-L., MAHLER E., 2009, The effect of LED lighting on performance, appearance and sensations, Proceedings of the CIE Light and Lighting Conference, Budapest, 27-29 May 2009.