Rețete simple de lumină albă - lumină corporație Tesla

Retete simple de lumina alba

Lumina albă poate fi adunată din șapte culori ale unui curcubeu, din trei, și chiar și din două culori care se completează reciproc. Rețeta tradițională pentru lumina albă LED este albă, asamblată din albastru și galben. O astfel de inferioritate spectrală a culorilor albe duce la indici de redare redus de culoare. Dar tehnologia modernă vă permite să extindeți vârful galben atât în zona albastră cât și în cea mai importantă zonă roșie. Norma de astăzi este LED-urile cu un indice general de randare a culorilor Ra> 90.

Ce este lumina albă, cum să asamblați albul din componentele spectrale simple și cum calitatea luminii depinde de compoziția sa?

Spațiul de culoare CIE 1931

Pentru viziunea culorii umane, există trei tipuri de conuri care sunt sensibile la lumină în regiunile spectrale largi și suprapuse, dar totuși diferite. Acest lucru înseamnă că spațiul de senzații de viziune de culoare este tridimensional. Dacă o dimensiune este rezervată pentru intensitatea percepției, adică, sub luminozitate aparentă, vor exista două dimensiuni. În consecință, spațiul de culori diferențiat de om este bidimensional.

Rețete simple de lumină albă - lumină corporație Tesla

Fig. 1. Spațiu de culoare CIE 1931

În acest articol, spațiul CIE 1931 este folosit ca un calculator grafic, care vă permite să prezicați vizual rezultatul amestecării mai multor culori.

Informații de bază despre spațiul de culoare CIE 1931:

Culorile pure, constând dintr-o singură linie spectrală, sunt situate la limita spațiului de culoare. Culorile compozite se află în aceste limite.
Culoare radiație termică la diferite temperaturi (flacără lumânare, filament incandescent, iar suprafața Al soarelui.) Este situat în spațiul de culoare de-a lungul unei curbe de radiație corpuluinegru curba numită (curba corpuluinegru).
Culoarea luminii, cu coordonate pe curba ACT sau în apropierea ei (figura 2), este considerată a fi albă. Diferențele, exprimate în diferite proporții de tonuri calde și reci, sunt descrise prin parametrul "temperatura culorii" sau "temperatura de culoare corelată". Cu cât este mai mare proporția de albastru în alb, cu atât este mai mare temperatura culorii, cu atât este mai mare proporția de galben și roșu - deci temperatura culorii este mai mică. Astfel, lumina de zi albă cu o proporție mai mare de albastru are o temperatură de culoare ridicată de 6500 K și este reflectată în Fig. 1 simbol "o", iar lumina caldă a unei lămpi cu incandescență cu o proporție mai mare de galben și roșu are o temperatură de culoare de 2700 K și este reflectată de simbolul "Δ".
Amestecând cele două culori, obținem întotdeauna o culoare complexă, cu o coordonată pe linia care leagă coordonatele culorilor originale. Schimbând proporția componentelor originale, schimbăm coordonatele culorii compozite, deplasându-ne de-a lungul acestei linii. De exemplu, lumina soarelui care cade pe o bucată de hârtie și lumina unei lămpi incandescente formează un amestec de culoare pe linia din Fig. 1, conectând simbolurile "Δ" și "о". După cum puteți vedea, acest amestec se va afla de asemenea în apropierea curbei APT și va fi o lumină albă a unei anumite temperaturi de culoare intermediare.
Același punct din spațiul CIE 1931 poate fi accesat în mai multe moduri. Articolul prezintă șapte moduri diferite de a colecta lumina albă a temperaturii de culoare de 4000 K, adică pentru a ajunge la mijlocul curbei ACT. Nu se poate distinge compoziția amestecului de viziune umană. Culoarea observată a luminii este aceeași dacă coordonatele culorilor sunt aceleași.
Culoarea aceleiași suprafețe, iluminată de lumină cu aceeași coordonate de culoare, dar cu o compoziție spectrală diferită, poate fi diferită. Pendulul trandafirului sub lumina albă a albului arată cărămiziu, iar sub lumina tradițională albă cu LED-uri de aceeași temperatură a culorii este mai degrabă maro.

Redarea culorilor

Culoarea orice suprafață - culoarea luminii reflectate de suprafața, determinată de compoziția luminii incidente și suprafața în care suprafața componentelor sale reflectă. Toată lumea știe că schimbarea culorii de suprafață, în cazul în care nu se aprinde lumina albă și colorată. Dar suprafața schimbarea culorii, chiar dacă este lumina lumina alba de aceeași temperatură de culoare (adică, având aceleași coordonate în spațiul de culoare), dar cu compoziție spectrală diferită. Până când puteți alege între lumina zilei și lanternă cu incandescență, acest fenomen a fost interesat numai de artiști care au încercat să lucreze în lumina zilei, lucrează la locație sau în studio cu geamuri care seamănă cu o seră.

Dorința artiștilor de a folosi lumina zilei este ușor de înțeles: viziunea culorii umane este un instrument esențial de supraviețuire. La urma urmei, este conceput pentru a distinge, de exemplu, o bucată comestibilă de carne de la o persoană învechită sau simpatică cu o față de culoare naturală. Și din moment ce ne amintim de culorile "potrivite" sub lumina zilei, schimbarea iluminatului și schimbarea culorilor va face alimentele neappetizante, iar fața pare nesănătoasă.

Odată cu apariția surselor de lumină fluorescentă, sarcina era de a compara lumina albă a diferitelor lămpi având o temperatură de culoare, dar o compoziție spectrală diferită. În general, desigur, cea mai bună alegere este sursa, culorile sub care arată ca la lumina zilei.

Valoarea maximă a indicelui global de redare a culorilor Ra = 100. Cu cât este mai mare și mai aproape de 100, cu atât mai mult această lumină este potrivită pentru sarcini legate de identificarea culorilor și recunoașterea culorilor. Uneori, pentru a nu explica consumatorului ce este Ra. în documentația tehnică, această singură valoare se numește CRI.

Din anul 1964, MCO a depus eforturi considerabile pentru a construi modele mai exacte de viziune asupra culorii umane și pentru a propune mai multe sisteme index alternative care să evalueze calitatea luminii și a acurateței culorii [2]. Dar prezentarea oficială a noii metode de utilizare pe scară largă în locul CRI nu a fost încă prezentată.

Ce este lumina albă

Lumina albă este cea a cărei coordonate de culoare se află pe sau în apropierea curbei ACT (Figura 2). Puteți asambla lumina albă prin adăugarea a cel puțin două culori pure astfel încât rezultatul amestecării culorilor să atingă punctul dorit al curbei ACT sau în vecinătatea acesteia. Mai mult decât atât, o depășire semnificativă la stânga-dreapta de-a lungul curbei ACT nu afectează foarte mult culoarea vizibilă, în timp ce chiar o ușoară abatere de la curba ACT conferă culorii o nuanță vizibilă. Verde-verde, cu o abatere în sus și purpuriu când deviază în jos.

Da, culoarea luminii naturale variază foarte mult pe parcursul zilei și poate depăși limitele specificate în standarde. Dar lumina zilei are o compoziție spectrală bogată, iar scenele observate de om rămân colorate. În plus, iluminările create de lumina naturală sunt atât de mari încât viziunea se adaptează cu succes la fiecare valoare a temperaturii de culoare - orice lumină naturală ne arată albă. Luminile artificiale cu o temperatură sub 4000 K în practică au o nuanță galbenă și o temperatură mai mare de 4000 K - albastru.

Pentru aplicații speciale, cum ar fi imitație de lumină incandescentă sau corectarea ritmului circadian poate fi utilizat la temperatură scăzută și ridicată de culoare, dar atunci când vine vorba de iluminat general, este recomandabil să se utilizeze un alb neutru, fără nici o pată de culoare. Lipsa de recomandări pentru a utiliza alb neutru și tehnologic a provocat un ușor avantaj în eficiența surselor de temperatură ridicată de culoare obligă producătorii de consumatori impune lumină albăstruie rece.

Deci, vom considera lumina alba situata strict pe curba ACT si avand o temperatura de culoare de 4000 K.

Din ceea ce puteți aduna lumina alba

Astăzi, tehnologia LED are următoarele componente spectrale:

Emisiile de LED-uri de culoare: vârfuri relativ înguste de lățime

20 nm, cu un maxim de la 450 nm la IR. În documentația tehnică, LED-urile arată de obicei câteva opțiuni tipice, dar prin comanda fasolei colorate cu compensarea dorită față de valoarea medie, puteți ridica aproape orice lungime de undă din intervalul vizibil. Cea mai dificilă, dar cu o anumită perseverență, puteți cumpăra LED-uri de o culoare foarte albastru-verde de 480-490 nm (el este de asemenea Cyan, de asemenea Verde, el este și Bluish Green).

Emisiile de fosfor colorat, iluminate de lumina albastră de 450 nm, sunt vârfurile unei lățimi

70 nm cu un maxim de 500-530 nm și vârfuri cu o lățime puțin mai mare,

100 nm, cu un maxim de la 530 nm la IR.

De asemenea, puteți utiliza un LED ultra-violet și, când iluminați cu fosfor ultraviolet, obțineți vârfuri de fosfor mari în domeniul 450-500 nm. Dar, deoarece componenta ultravioletă reprezintă un pericol pentru vedere, chiar și în calcule nu vom lua în considerare acest lucru.

Toate aceste componente de culoare pot fi colectate într-un tub și de a lua lumina alba. Utilizarea LED-uri colorate de diferite tipuri în același corp de iluminat este dificilă, deoarece există o problemă cu stabilitatea echilibrului componentelor O una în raport cu a culorii cealaltă. Utilizarea profunde fosforescente albastre și 450 nm, la orice raport nu duce la probleme de echilibru de culoare - pentru fosforescente, în special susținută cel puțin la o oarecare distanță de cip fierbinte emit foarte stabil.

Rețete de bază de culoare albă

Amestec de toate culorile curcubeului

Lumina zilei are un spectru continuu și este alcătuit din toate culorile (Fig. 3). Indicele de redare a culorilor Ra = 98. Ce Ra a fost mai puțin de 100 de unități, din cauza lipsei unor metode de calcul al indicilor de culoare indicate la temperaturile de culoare, cel puțin 5000 K pentru sursa de lumină de referință nu ia lumina zilei, iar culoarea unui corp negru de aceeași temperatură de culoare. Desigur, lumina zilei este ușor diferit de lumina corp negru, și indicele de redare a culorii sunt oarecum sub maximul absolut. Acest exemplu arată, de asemenea, că nu are sens să lupte pentru fiecare punct de indice general de redare a culorii și adecvat să se concentreze doar pe valoarea aproximativă.

Fig. 3. Lumina naturală obținută prin adăugarea tuturor culorilor curcubeului

RGB - trei culori pure: roșu, verde și albastru

RGB - trei vârfuri cu o lățime de 20 nm, de exemplu cu maxime la 465, 525 și 620 nm. Indicele global de redare a culorilor este Ra = 31.

RGB-alb umple relativ uniform spectrul vizibil, dar are o predare de culoare neașteptat de redusă (figura 4). Observatorii descriu această lumină drept "gri" sau "murdar". Acest lucru se datorează faptului că în compoziția sa nu există o componentă importantă galben-verde. Sensibilitatea vederii la culoarea galben-verde este maximă. Absența acestei componente conduce la distorsiuni foarte mari ale culorilor observate și la scăderea Ra.

Fig. 4. RGB de culoare albă în trei culori (reproducere redusă a culorilor din cauza lipsei celei mai importante culori - galben-verde)

Două culori pure: albastru și roșu

Se știe că albul poate fi pliat atât din șapte (Figura 1) cât și din trei culori (Figura 4). Dar nu toată lumea știe că albul poate fi alcătuit din două culori. Dar nu de la arbitrar, ci de la laturile opuse ale curbei radiației ACT. De exemplu, de la albastru 497 și roșu 620 nm (figura 5). Această versiune slabă din punct de vedere spectral al albului se poate lăuda cu un record record Ra = -47.

Fig. 5. Alb din două componente, de la albastru și roșu (varianta spectrală slabă a culorii albe, cu redare redusă a culorii)

Două culori pure: albastru și galben

Puteți asambla albul din două culori în două moduri: amestecați albastru cu roșu sau albastru cu galben. Albastrul cu galben, de exemplu 450 și 577 nm (Figura 6), este mult mai interesant, deoarece galbenul este aproape de sensibilitatea maximă. Și un astfel de alb a fost deja mult mai bine, deși încă foarte scăzut Ra = -13.

Fig. 6. Alb din două componente, de la albastru și galben (are un Ra mai mare decât de la albastru și roșu, datorită faptului că galbenul este aproape de sensibilitatea maximă a ochiului)

Reteta clasica pentru lumina LED alb: albastru si galben

Toate versiunile anterioare au presupus un sistem de menținere a echilibrului de curenți prin diode colorate. Fosforul, activat de lumina albastră, emite foarte stabil și proporțional cu intensitatea luminii albastre excitante. Prin urmare, o picătură de fosfor galben, selectată cu atenție pe un cristal albastru, dă o lumină albă stabilă, care nu va trebui să fie echilibrată în viitor. Atunci când intensitatea redusă a cristalului albastru și scăderea proporțională cu intensitatea luminescenta fosfor și echilibrul de culoare și culoarea rămâne amestecul va rămâne alb. Aceasta este rețeta tradițională pentru lumina LED albă (figura 7).

Fig. 7. Schema clasică de amestecare a culorii (vârf albastru îngust și galben fosfor galben)

Comparativ cu varianta anterioară datorită vârfului de expansiune și galben adăugarea unui amestec de indice de redare a culorii galben-verde și roșu este semnificativ mai mare Ra = 61. Acesta este „moderat rău“ alb, care la începutul iluminat cu LED-uri vândute ca standard.

Tendința din ultimii ani este utilizarea de mai complexe și extinderea unui fosfor de vârf galben, îmbunătățind astfel redarea culorilor LED colectate în cadrul schemei, până la Ra> 70 și chiar până la Ra> 80. Pentru a înțelege modul în care acest sistem este încă departe de a fi ideală, este suficient încercați să vă imaginați fața unei femei cu ochi albaștri și buzele roșii sub o lumină LED-uri albe, care nu are componente albastre și roșii.

Tehnologia în a vorbi despre LED cu două culori trebuie remarcat faptul Osram EQ alb, constă în faptul că, împreună cu cip albastru utilizează o cantitate mai mare de fosfor galben-verde. Ca rezultat, coordonatele de culoare ale amestecului pleca se obține curba corpuluinegru și nu alb și lumină alb-verzui cu culoarea predări rezonabil Ra = 65 și randamentul foarte ridicată datorită proporției crescute a galben-verde componenta (Fig. 8).

Fig. Figura 8. documentația tehnică din Osram (exces de fosfor concentrație dă nuanță chihlimbar verde deschis. Predările culorii astfel nu este o lumină albă acceptabilă este Ra = 65, dar luminoase crește eficiența)

Clasic îngust plus roșu Dacă concentrația de exces de coordonate de culoare galben-verde a amestecului de fosfor conduce la curba corpuluinegru, adăugarea amestecului roșu revine la curba corpuluinegru. Din nou, apare o lumină albă, dar cu un randament de culoare mult mai ridicat. Extinderea înaltă a culorilor nu se datorează numai faptului că spectrul apare roșu, dar și pentru că utilizarea roșu vă permite să înlocuiți componenta galbenă cu un galben-verde mai important. De exemplu, un amestec de îngust albastru 450 nm lățime 544 nm galben-verde și roșu 620 nm îngust are un indice de redare a culorii generale Ra = 93 (Fig. 9). Această tehnologie este patentată sub numele Cree TrueWhite, iar la înlocuirea roșu cu portocaliu, Osram Brilliant Mix. Și, deși lămpile construite pe această tehnologie pot fi cumpărate în magazin pentru o lungă perioadă de timp, viitorul său este vag. Problema este că utilizarea nu una, ci două tipuri de LED-uri într-o lampă necesită un circuit de echilibru curent pentru returnarea Departuring coordonatele amestec de culoare pe o curbă corpuluinegru.

Fig. 9. Folosirea componentei roșii reduce eficiența, dar permite ca în locul fosforului galben să utilizeze verde-galben, ceea ce sporește eficiența și în același timp îmbunătățește extinderea culorii

Clasic plus roșu

Utilizarea unui fosfor roșu este preferabilă utilizării LED-urilor roșii datorită stabilității ridicate a radiației fosforice. Ca fosforescente galben și galben-verde emite incidente roșu pe ea albastru proporțională a debitului, iar în cazul în care amestecul de coordonate de culoare de pe curba corpuluinegru a scăzut cu mult ele nu plutesc departe. Avantajul incontestabil, care afectează în mod pozitiv reproducerea culorilor este lățime mare a roșu fosfor și o acoperire mai largă a domeniului vizibil. De exemplu, un amestec de îngust albastru 450 nm lățime 525 nm galben-verde și roșu 630 nm a largă indicele general de redare a culorii Ra = 98 (Fig. 10).

Mai mult și doresc ar fi imposibil, dacă nu cred că este o baie mică în intervalul albastru, și în timp ce lumea este o fată cu ochi albaștri, tehnologie cu LED-uri are cameră să crească.

Fig. 10. Folosirea de fosfor galben-verde și roșu pe un cristal albastru face posibilă obținerea unei predări de culori foarte mari