LED blancos y percepción del color

Estoy muy interesado en la iluminación LED y la diferente distribución de longitudes de onda que se producen en comparación con otros tipos (como el tungsteno).

Dado que una bombilla LED blanca en realidad produce 3 picos diferentes en las longitudes de onda roja, verde y azul. ¿Por qué nunca experimentamos artefactos de esto en la realidad?

Por ejemplo, supongamos que pongo una naranja en una habitación y la enciendo con una bombilla de tungsteno. Supongamos que refleja solo una banda muy pequeña de longitudes de onda entre 600 y 610 nm. La luz rebota en la fruta y llega a mi ojo. La luz estimula (principalmente) mis sensores Rojo y Verde y percibo este color como Naranja.

Sin embargo, si se ilumina con luz R, G, B con el verde a 530 nm y el rojo a 680 nm, NO habrá luz de la longitud de onda correcta disponible para el reflejo del naranja y aparecerá NEGRO.

Sin embargo, nunca vemos este efecto, ni siquiera en el grado mínimo de que un color se vea "raro". ¿Es esto simplemente porque TODOS los colores que nos rodean son, por pura casualidad, muy buenos para reflejar una amplia banda de colores ALREDEDOR de su color percibido que incluye los picos RGB, o se está produciendo algún otro efecto?

Cuando una bombilla LED tiene un envoltorio esmerilado que lo encierra, ¿tiene esto el efecto de expandir el espectro o los picos siguen siendo igualmente distintos después de atravesar el envoltorio? En otras palabras, ¿puede la envoltura cambiar la longitud de onda de parte de la luz a su paso?

Los espectros de las fuentes de luz producen artefactos de color. Esto se refleja en términos generales en cantidades como el "índice de reproducción cromática" (cri), que intenta brindar medios simples para juzgar las cualidades técnicas de reproducción del color de las fuentes de luz comerciales. Sin embargo, tiene razón, si quisiéramos capturar toda la gama de efectos, tendríamos que tratar directamente con los espectros, lo cual es complicado.
Recuerdo de mis días de fotografía que la luz de tungsteno es naranja, la fluorescente es verde claro, etc. pero sigo pensando que producen una DISTRIBUCIÓN bastante buena de colores, aunque son deficientes en ciertas longitudes de onda. Nuestros cerebros compensan el sesgo de color tan bien que no nos damos cuenta. Simplemente me parece que los LED son una versión extrema de este fenómeno, y nuestros cerebros no pueden ver el color naranja cuando el objeto es, literalmente, negro.
No puedo ponerlo en términos fotográficos para usted, pero la preocupación es válida. Uno puede ver claramente las diferencias entre las primeras luces LED con CRI en los 60 bajos y los diseños actuales con CRI> 90. Los fósforos utilizados en estas luces tienen espectros más amplios que comienzan a aproximarse a las fuentes de luz térmica, pero todavía hay un pico azul/púrpura del LED de conducción. Esperaría tener una iluminación de estado sólido casi ideal en las próximas dos décadas, más o menos. No es un problema tecnológico fácil, pero la física se entiende y la industria de la iluminación está trabajando en ello.
Google para metamerismo y falla metamérica.
PD: la mayoría de los LED blancos no tienen un espectro con picos rojos, azules y verdes. La mayoría emite un espectro con un pico azul estrecho (del propio LED) y un espectro amarillento muy amplio del fósforo. en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#Phosphor-based_LEDs
@jameslarge Gracias, el metamerismo parece ser el nombre del concepto del que soy consciente, donde compensamos automáticamente los diferentes espectros debido a nuestra idea preconcebida del color de un objeto. Conozco los LED a base de fósforo, simplemente no sabía que constituyen la mayor parte de la iluminación LED del hogar. Si tiene confianza en ese hecho, entonces PUEDE ayudar responder a la pregunta...?

Respuestas (2)

Lo que está hablando se conoce como el índice de reproducción cromática (CRI) de una fuente de luz. Discutí esto en algunas respuestas anteriores: esto , eso y particularmente este

Solo para recapitular: si el espectro de iluminación no coincide con el espectro de la luz blanca, el cerebro puede percibir un color en particular como algo completamente diferente. El truco para crear una "buena" fuente de luz blanca es mezclar los fósforos que logran este efecto. El simple uso de tres fuentes de luz casi monocromáticas (LED rojo, verde y azul) es una forma realmente pobre de lograr una iluminación blanca: aunque el ojo puede percibir la mezcla correcta como blanca si mira directamente a la fuente de luz, realmente no hay forma de saberlo. cómo percibirá los colores que quedan fuera del espectro de la iluminación.

Y eso es precisamente lo que mide el CRI.

En primer lugar, los LED blancos generalmente NO son una combinación de luces RGB. La mayoría de los LED blancos son la combinación de un LED azul con una capa fluorescente amarillenta que transforma parte de la luz azul en amarilla. La temperatura de color de los LED blancos se ajusta cambiando la cantidad/tipo de este material fluorescente.

Así es como se ve el espectro de un LED blanco de 5000K:

LED blanco nichia 5000K

Es un LED azul con una frecuencia máxima de alrededor de 450 nm, junto con un material fluorescente que convierte la luz azul en un gran conjunto de otras longitudes de onda entre aproximadamente 450 y 750 nm, con una frecuencia máxima de alrededor de 560 nm.

Esto debería responder a su primera pregunta: los artefactos obvios de los que está hablando no aparecen porque, aunque tiene forma de montaña, el espectro del LED blanco es continuo : todas las longitudes de onda del espectro visible están presentes.

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Ahora, sobre la naranja. El espectro de reflectancia de la naranja también es continuo:

Espectro real de la piel de una naranja

No hay razón para que la naranja parezca negra como usted dice, incluso con luz blanca RGB, ya que la piel de la naranja seguirá reflejando la luz.

Sin embargo, en realidad tuviste una buena intuición ya que, como ya lo señalan los comentarios a continuación, los artefactos existen y el RGB o el LED blanco estándar no reproducen los mismos colores que, por ejemplo, la luz del sol.

Tenga en cuenta que si los materiales pudieran ajustarse para reflejar el 100% de algunas bandas estrechas de longitudes de onda seleccionadas, estos materiales serían muy coloridos y muy oscuros al mismo tiempo, ya que absorberían la mayor parte de la luz entrante.

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Acerca de su tercera pregunta, la respuesta es NO. La cualidad difusora de la envolvente (transparente, escarchada...) no modifica significativamente el espectro de la luz.

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