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La nouveauté RGBW

 

D'abord les couleurs :  

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Les notions de couleurs, de teintes et de luminosité sont communes et intuitives à l’homme. Elle sont  fascinés autant les physiciens que les peintres et photographes au cours des siècles, pour aboutir à la science de la colorimétrie et à des normalisations « mondiales » par la commission internationale de l’éclairement (CIE).

 

Il est communément connu et admis que toutes les couleurs de l’arc-en-ciel peuvent s’obtenir en  « jouant » sur trois couleurs primaires : Rouge vert et bleue. Ajoutez-les deux à deux et vous obtiendrez les couleurs secondaires (magenta, jaune, cyan) et mélangez les trois pour obtenir du blanc. (Fig. 1)

 

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Les couleurs au sens physique sont déterminées par leurs longueurs d’ondes. On pourra alors parler de longueurs d’onde visibles pour ce qui est observable à l’œil nue. (Fig.2) L’ensemble des couleurs visibles (spectre visible) est comprit entre 400 et 800 nm environ. On appelle latrichromie la synthèse à partir de trois couleurs, et cette  méthode est au centre de ces technologies.

  

 

Fig. 2 : Ce que l'on perçoit visuellement
n'est qu'une faible partie de ce
qui est émit dans l'univers.

Arrive alors le RGB...

On utilise la technologie RGB dans de nombreux systèmes aujourd’hui. Notre œil aussi fonctionne selon ce principe, notre vision colorée est dite trichromatique. Oui mais voilà, notre œil est trompeur car il ne perçoit pas les couleurs telles quelles… C’est-à-dire qu’il faudra ajuster les valeurs des couleurs primaires selon la sensibilité de l’œil pour un rendu optimum. (voir Voir plus loin)

La technologie RGB (red-green-blue) est donc basée sur la synthèse additive des trois couleurs Rouge-Vert-Bleu qui sont communément appelées les couleurs primaires, à l’aide desquelles va reconstituer toutes les couleurs (Fig. 1). La reproduction d’une couleur (sur un écran, dehors) n’a pas pour but de reproduire exactement le spectre lumineux de la source mais de faire en sorte que l’œil perçoive l’émission source sans la moindre modification.

 


Voir plus loin : L'oeil, organe subjectif

Notre vision est déterminée (entre autres) par les cônes (rouge, vert et bleu) pour la vision diurne et les bâtonnets pour la vision nocturne. Ces cellules se trouvent à l'intérieur de notre rétine, et sont au nombre de 5 à 7 millions pour les cônes et plus de 100 millions pour les bâtonnets ! Ceux sont des cellules photosensibles (qui "comptent" la lumière) et traduisent l'information qui arrivent sur l'oeil en signaux (bio-) électriques envoyés vers le cerveau, qui va alors les traduire en vision. Il n'y a donc pas deux personnes qui "voit" de la même manière, dû à la constitution de l'oeil. Cette vision, déjà différente d'une personne à l'autre, évolue aussi en cours de vie dû par exemple au vieillissement ou à l'environnement.

Ceci représente la courbe de sensibilité de l'oeil en fonction de la couleur. Notre oeil perçoit mieux les couleurs dans le jaune-vert. Elle permet de remonter au flux réel perçu par l'oeil émit par une source.


   

... avec les LED's 

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La synthèse additive est aujourd’hui mise en pratique avec des LEDs de puissance (télévision à LEDs, voitures). Un composant RGB est composé de trois LEDs,  une de chaque couleur. Une palette de synthétisation permet de balayer toutes les couleurs, et un dimmer de jouer en « luminosité » (Fig. 3). Chaque couleur est (généralement) codée en 256 niveaux, c’est-à-dire que chaque LED a 256 couleurs, comme on a trois couleurs on aura 256x256x256=224 couleurs, soit plus de 16 millions de couleurs disponibles ! Il est bien évident que nous ne sommes pas capables de distinguer ces infimes variations de couleurs. (Fig. 4)

  new_Jaune.PNGFig. 4 : Sur ce rectangle, il y a 65 teintes de jaune...

Chaque LED émet une couleur, et a donc un pic d’intensité pour une longueur d’onde précise. Lors du mélange des trois couleurs on a donc un spectre avec certains pics à certaines longueurs d’ondes (Fig. 5). Des couleurs vont alors être plus difficilement atteignables : le blanc par exemple ne sera pas « pur », il ne paraîtra pas naturel. Car un spectre de lumière blanche naturelle (du soleil) est uni sur toutes les longueurs d’onde, or ici il y a des « creux » entre les « pics » de chaque LED. (voir Pour comprendre)

La combinaison de LED à trois couleurs simule une lumière du jour imparfaite. Les caractéristiques de rendu des couleurs (IRC) sont ainsi limitées. Il faut aussi toujours penser que le rendu ne dépendra pas seulement des LED's.

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Fig. 5 : La distribution en intensité n'est pas la même pour toutes les couleurs, le spectre RGB n'est pas uniforme.

 

 

 

Et maintenant : le RGBW :

C’est donc l’ajout d’une 4ème couleur : Le blanc (White). En reprenant le petit calcul précédent on arrive à 232 couleurs, soit exactement 4 294 967 296 couleurs. Pour voir toutes ces couleurs, il faudrait tester sans s’arrêter une couleur par seconde pendant 136 ans !

La technologie en RGBW n’est bien sur pas simplement la possibilité de jouer avec une infinité de couleurs, elle possède de nouvelles caractéristiques qui en font un nouveau système d’éclairage pertinent et intéressant.

Une simple comparaison visuelle entre ce système et le précédent permet de voir que l’ajout du blanc est bien sources d’améliorations : On trouve facilement quel système comporte le blanc, et on remarque que la qualité de couleur s’en trouve améliorée.

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 Le RGBW va conserver les points forts du RGB, et rajoute ceux des LED’s blanches (LED bleue + poudre de phosphore) (Fig. 6). Autre le fait de rajouter un nombre invraisemblable de couleurs, la force du blanc est d’apporter des teintes supplémentaires.

 

Fig. 6 : LED blanche et principe 

 


Pour comprendre :

Il ne faut pas oublier que nos yeux font offices de filtres, et que par conséquent certaines couleurs vont être favorisées ou au contraire perdues. C'est la raison pour laquelle il est utile d'avoir le spectre d'émission le plus complet possible ! Pour les LEDs RGB il reste donc une marge de progression.

Le modèle RGB est aussi "dépendant du dispositif", ce qui signifie que le rendu d'une couleur sera différent d'un écran à l'autre, à cause des paramètres de luminosité, contraste et température de couleurs qui varient de l'un à l'autre. Mais le progrès fait que les écrans d'aujourd'hui tendent à auto-ajuster ces paramètres et s'en affranchir.

Pour les éclairages de piscines, maisons, extérieurs, etc... L'endroit où sera placé le projecteur sera déterminant du rendu. En effet, une piscine au revêtement de couleurs claires rendra plus fièrement les couleurs qu'une piscine sombre. De même qu'un revêtement coloré donnera sa couleur à la piscine. C'est un élément décisif dans l'aspect défini de votre piscine.


 Ce qu'il se passe : 

Le spectre du blanc vient s’ajouter au spectre précédent (Fig. 7) et donc  le « compléter » là où il y avait les creux. Ce qui rend le spectre plus complet, pouvant atteindre des tons jusque là impossible.

Par exemples des teintes pastels sont accessibles, ou teintes très saturées. Le blanc vient atténuer la monochromaticité des LEDs RGB, on va atteindre des couleurs plus intéressantes, plus naturellesL’œil verra moins les discontinuités (ou dominantes) du RGB, la lumière sera plus homogène. Le projecteur aura moins tendance à faire valoir plus fortement une couleur, étant donné qu’elles sont plus équitablement réparties.

 De là on obtient un blanc plus « pur », car il se rapproche plus de celui du soleil. Et de manière générale on aura des couleurs plus pures ! L’indice de rendu des couleurs (IRC) s’en trouve très fortement amélioré.

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 Fig. 7 : En jaune et noir, l'intensité spectrale de deux types de LED blanches, qui "complètent" le spectre RGB. 

 

 

 

Autres apports :

Cette technologie nous permet à la fois de jouer en couleurs et d’avoir des blancs de très bonnes qualités, ce qui est une nouveauté appréciable. Une meilleure qualité de couleur signifie que ce sont des couleurs plus naturelles, et forcément plus agréables pour l’œil. On observe une amélioration globale de la qualité de l’éclairage, et cela pour un rendement meilleur : On atteint la même luminosité avec moins de watts dépensés.

 

Bien-être :

Un rendu plus naturel des couleurs n’est pas seulement un atout esthétique, juste là pour mettre en valeurs piscine, arbres et meubles. C’est aussi une source de confort visuel et d’apaisement. Les bienfaits de la lumière solaire sur le corps ne sont plus à démontrer. Ici, sans parler de photothérapie à la maison, il est possible de recréer un éclairement plus naturel et dès lors plus bénéfique, réconfortant et agréable à recevoir. Cela aura pour conséquences des moments de détentes plus réparateurs et donc un sentiment général de bien-être sur l’organisme.

 

Conclusion :  

La nouvelle technologie RGBW est donc un éclairage avec des possibilités infinies de couleurs, de teintes et un impact positif sur le biorythme humain. Il conserve aussi les avantages du RGB que sont facilité d’installation et d’utilisation, mais devient plus complet : sa gamme de couleur s’étoffe, ainsi que sa qualité. Le tout contrôlable de votre portable, sans effort, juste en appréciant !


En résumé : 

L'ajout du blanc nous apporte :

  • Complément spectral utile
  • Gain en intensité, meilleur rendement
  • Meilleure qualité des couleurs, donc de l'éclairage
  • Un éclairage plus naturel et homogène
  • Un blanc plus pur 
  • Un ressenti qualitatif bénéfique pour le corps

L'avènement du RGBW par les grands tels que Phillips et Samsung dans leurs télévisions et autres caméras en font la nouvelle source de recherche des ingénieurs, mais surtout prouve son utilité et sa tendance à remplacer le RGB. 

 


 

Sources :

http://www.cree.com/products/pdf//LED_color_mixing.pdf

http://www.cree.com/products/pdf/XLampXP-E.pdf