Comment choisir la bonne source lumineuse LED pour un éclairage encastré au sol ?
Face à la demande croissante d'économies d'énergie et de protection de l'environnement, nous utilisons de plus en plus de LED pour l'éclairage encastré au sol. Le marché des LED est actuellement en proie à des tensions. Fabricants et entreprises s'efforcent de promouvoir leurs produits. Face à ce chaos, nous estimons qu'il est préférable de le laisser tester plutôt que de l'écouter.
Eurborn Co., Ltd. vous propose une sélection de luminaires LED encastrés au sol, incluant l'apparence, la dissipation thermique, la distribution lumineuse, l'éblouissement, l'installation, etc. Aujourd'hui, nous n'aborderons pas les paramètres des lampes et des lanternes, mais simplement la source lumineuse. Saurez-vous vraiment choisir une bonne source lumineuse LED ? Les principaux paramètres d'une source lumineuse sont : le courant, la puissance, le flux lumineux, l'atténuation lumineuse, la couleur et le rendu des couleurs. Nous nous concentrerons aujourd'hui sur les deux derniers points, puis nous aborderons brièvement les quatre premiers.
Tout d'abord, on se demande souvent : « Combien de watts ai-je besoin ? » Cette habitude perpétue l'ancienne source lumineuse traditionnelle. À l'époque, la source lumineuse n'avait que quelques puissances fixes, on ne pouvait choisir qu'entre elles, sans possibilité de réglage libre. Or, avec les LED actuelles, l'alimentation est légèrement modifiée, et la puissance change immédiatement ! Lorsqu'une même source lumineuse LED encastrée au sol est alimentée par un courant plus élevé, la puissance augmente, mais l'efficacité lumineuse diminue et la luminosité s'affaiblit. Voir l'image ci-dessous.
D'une manière générale, redondance = gaspillage. Mais elle permet d'économiser le courant de fonctionnement de la LED. Lorsque le courant de commande atteint la valeur maximale autorisée dans les circonstances, en le réduisant d'un tiers, le flux lumineux sacrifié est très limité, mais les avantages sont considérables :
L’atténuation de la lumière est considérablement réduite ;
La durée de vie est considérablement prolongée ;
Fiabilité considérablement améliorée ;
Utilisation d'énergie plus élevée ;
Par conséquent, pour une bonne source de lumière LED encastrée dans le sol, le courant d'entraînement doit utiliser environ 70 % du courant nominal maximal.
Dans ce cas, le concepteur doit demander directement le flux lumineux. Quant à la puissance à utiliser, elle doit être déterminée par le fabricant. Cela vise à encourager les fabricants à privilégier l'efficacité et la stabilité, plutôt que de sacrifier l'efficacité et la durée de vie en augmentant aveuglément la puissance de la source lumineuse.
Les paramètres mentionnés ci-dessus incluent le courant, la puissance, le flux lumineux et l'atténuation lumineuse. Ces paramètres sont étroitement liés et il est important d'y prêter attention lors de l'utilisation : lequel est réellement nécessaire ?
Couleur claire
À l'ère des sources lumineuses traditionnelles, la température de couleur était souvent considérée comme une question de « lumière jaune et lumière blanche », sans tenir compte des variations de couleur. Cependant, la température de couleur d'une source lumineuse traditionnelle est limitée à ce type de source : il suffit d'en choisir une, et généralement, le problème ne se pose pas. À l'ère des LED, la couleur de la lumière des spots encastrés au sol est très variée. Même un même lot de perles lumineuses peut présenter des variations importantes, voire des différences importantes.
Tout le monde dit que les LED sont efficaces, économes en énergie et respectueuses de l'environnement. Mais de nombreuses entreprises les dégradent ! Voici un projet à grande échelle envoyé par un ami. Il s'agit d'une application concrète d'une célèbre marque nationale de lampes et lanternes LED. Observez cette distribution lumineuse, cette uniformité de température de couleur, cette faible lumière bleue…
Face à ce chaos, une usine consciencieuse de luminaires LED encastrés a promis à ses clients : « Nos lampes présentent une variation de température de couleur de ± 150 K ! » Lors de la sélection des produits, le cahier des charges de l'entreprise indique : « La variation de température de couleur des perles de lampe doit être de ± 150 K. »
Cette valeur de 150 K repose sur la conclusion tirée de la littérature traditionnelle : « L'écart de température de couleur est de ± 150 K, ce qui est difficile à détecter pour l'œil humain. » Ils pensent qu'une température de couleur de ± 150 K permettrait d'éviter les incohérences. En réalité, ce n'est pas si simple.
À titre d'exemple, dans la salle de vieillissement de cette usine, j'ai observé deux groupes de barres lumineuses aux couleurs nettement différentes. L'un était blanc chaud normal, l'autre était clairement polarisé. Comme le montre la figure, nous avons pu constater la différence entre les deux barres lumineuses : l'une rougeâtre, l'autre verdâtre. D'après ce qui précède, même l'œil humain pourrait distinguer la différence ; la différence de température de couleur doit évidemment être supérieure à 150 K.
Comme vous pouvez le constater, deux sources lumineuses qui semblent complètement différentes à l’œil humain ont une différence de « température de couleur corrélée » de seulement 20 K !
La conclusion selon laquelle « l'écart de température de couleur est de ±150 K, difficile à détecter par l'œil humain » n'est-elle pas erronée ? Laissez-moi vous expliquer lentement : je vais aborder les deux concepts de température de couleur et de température de couleur corrélée (TCC). On parle généralement de « température de couleur » de la source lumineuse pour l'éclairage au sol, mais en réalité, on mentionne généralement la colonne « température de couleur corrélée » dans le rapport d'essai. La définition de ces deux paramètres est donnée dans la norme de conception d'éclairage architectural GB50034-2013.
Température de couleur
Lorsque la chromaticité de la source lumineuse est égale à celle d'un corps noir à une certaine température, la température absolue du corps noir est la température de couleur de la source lumineuse. Également appelée chrominance, son unité est le kelvin.
Température de couleur corrélée
Lorsque le point de chromaticité de la source lumineuse d'un éclairage au sol ne se trouve pas sur le lieu du corps noir et que la chromaticité de la source lumineuse est la plus proche de celle d'un corps noir à une certaine température, la température absolue du corps noir est la température de couleur corrélée de la source lumineuse, appelée température de couleur corrélée. L'unité est le kelvin.
La latitude et la longitude sur la carte indiquent l'emplacement de la ville, et les coordonnées (x, y) sur la carte des coordonnées de couleur indiquent l'emplacement d'une certaine couleur de lumière. Regardez l'image ci-dessous : la position (0,1, 0,8) est du vert pur et la position (0,7, 0,25) du rouge pur. La partie centrale est essentiellement constituée de lumière blanche. Ce degré de blancheur est indescriptible ; c'est pourquoi on parle de « température de couleur ». La lumière émise par l'ampoule à filament de tungstène à différentes températures est représentée par une ligne sur le diagramme des coordonnées de couleur, appelée « lieu du corps noir », abrégé en BBL, ou « courbe de Planck ». La couleur émise par le rayonnement du corps noir est perçue par nos yeux comme une « lumière blanche normale ». Lorsque la coordonnée de couleur de la source lumineuse s'écarte de cette courbe, on pense qu'elle présente une « dominance de couleur ».
Quelle que soit sa fabrication, la couleur de notre première ampoule au tungstène ne peut se situer que sur cette ligne représentant la lumière blanche froide et chaude (la ligne noire épaisse sur l'image). La couleur de la lumière à différents endroits sur cette ligne est appelée « température de couleur ». Maintenant que la technologie est avancée, la couleur de la lumière blanche que nous avons produite se situe sur cette ligne. Nous ne pouvons trouver qu'un point « le plus proche », lire la température de couleur de ce point et l'appeler « température de couleur corrélée ». Vous savez ? Ne dites pas que l'écart est de ± 150 K. Même si les deux sources lumineuses ont exactement la même CCT, la couleur de la lumière peut être très différente.
Zoom sur l'isotherme 3000K :
Source lumineuse LED encastrée dans le sol : il ne suffit pas de dire que la température de couleur est insuffisante. Même avec une température de couleur de 3 000 K, des couleurs rouges ou verdâtres apparaîtront. Voici un nouvel indicateur : SDCM.
Toujours dans l'exemple ci-dessus, la température de couleur corrélée de ces deux jeux de barres lumineuses ne diffère que de 20 K ! On peut dire qu'elle est presque identique. Mais en réalité, il s'agit de couleurs de lumière clairement différentes. Où est le problème ?
Cependant, la vérité est la suivante : regardons leur diagramme SDCM
L'image ci-dessus représente le blanc chaud 3265K à gauche. Veuillez noter le petit point jaune à droite de l'ellipse verte, qui indique la position de la source lumineuse sur le diagramme de chromaticité. L'image ci-dessous est verdâtre à droite, et sa position est sortie de l'ovale rouge. Observons la position des deux sources lumineuses sur le diagramme de chromaticité de l'exemple ci-dessus. Leurs valeurs les plus proches de la courbe du corps noir sont 3265K et 3282K, qui semblent ne différer que de 20K, mais leur distance est en réalité très grande.
Il n'y a pas de ligne à 3 200 K dans le logiciel de test, seulement à 3 500 K. Dessinons nous-mêmes un cercle à 3 200 K :
Les quatre cercles jaune, bleu, vert et rouge représentent respectivement 1, 3, 5 et 7 « échelons » par rapport à la « couleur de lumière idéale ». N'oubliez pas : lorsque la différence de couleur de lumière est inférieure à 5 échelons, l'œil humain ne peut pas la distinguer, ce qui est suffisant. La nouvelle norme nationale stipule également : « La tolérance de couleur pour l'utilisation de sources lumineuses similaires ne doit pas dépasser 5 SDCM. »
Voyons voir : le point suivant se situe à 5 étapes de la couleur de lumière « parfaite ». Nous pensons qu'il s'agit d'une couleur plus belle. Quant au point précédent, 7 étapes ont été franchies, et l'œil humain peut clairement percevoir sa dominante de couleur.
Nous utiliserons le SDCM pour évaluer la couleur de la lumière. Comment mesurer ce paramètre ? Il est recommandé d'emporter un spectromètre, sans blague, un spectromètre portable ! Pour la lumière du sol, la précision de la couleur de la lumière est particulièrement importante, car les couleurs rougeâtres et verdâtres sont disgracieuses.
Et ensuite, voici Color Renderingndex.
L'éclairage au sol nécessitant un indice de rendu des couleurs élevé est utilisé pour l'éclairage des bâtiments, comme les lèche-murs utilisés pour l'éclairage de surface des bâtiments et les projecteurs utilisés pour l'éclairage au sol. Un faible indice de rendu des couleurs nuit gravement à la beauté du bâtiment ou du paysage éclairé.
Pour les applications intérieures, l'importance de l'indice de rendu des couleurs se reflète particulièrement dans l'éclairage des résidences, des commerces, des hôtels et autres applications. Pour les bureaux, les caractéristiques de rendu des couleurs sont moins importantes, car l'éclairage est conçu pour fournir un éclairage optimal pour l'exécution du travail, et non pour l'esthétique.
Le rendu des couleurs est un aspect important de l'évaluation de la qualité de l'éclairage. L'indice de rendu des couleurs est une méthode importante pour évaluer le rendu des couleurs des sources lumineuses. C'est un paramètre essentiel pour mesurer les caractéristiques chromatiques des sources de lumière artificielle. Il est largement utilisé pour évaluer ces sources. Effets du produit sous différents Ra :
En règle générale, plus l'indice de rendu des couleurs est élevé, meilleur est le rendu des couleurs de la source lumineuse et plus forte est la capacité à restituer la couleur de l'objet. Mais ce n'est qu'une hypothèse. Est-ce vraiment le cas ? L'utilisation de l'indice de rendu des couleurs est-elle absolument fiable pour évaluer la capacité de reproduction des couleurs d'une source lumineuse ? Dans quelles circonstances existe-t-il des exceptions ?
Afin de clarifier ces questions, il est essentiel de comprendre ce qu'est l'indice de rendu des couleurs et comment il est calculé. La CIE a défini un ensemble de méthodes pour évaluer le rendu des couleurs des sources lumineuses. Elle utilise 14 échantillons de couleurs tests, testés avec des sources lumineuses standard pour obtenir une série de valeurs de luminosité spectrale, et stipule que son indice de rendu des couleurs est de 100. L'indice de rendu des couleurs de la source lumineuse évaluée est évalué par rapport à la source lumineuse standard selon un ensemble de méthodes de calcul. Les 14 échantillons de couleurs expérimentaux sont les suivants :
Parmi eux, les numéros 1 à 8 sont utilisés pour l'évaluation de l'indice général de rendu des couleurs Ra, et huit teintes représentatives de saturation moyenne sont sélectionnées. Outre les huit échantillons de couleurs standard utilisés pour calculer l'indice général de rendu des couleurs, la CIE fournit également six échantillons de couleurs standard pour le calcul de l'indice de rendu des couleurs de couleurs spéciales afin de sélectionner certaines propriétés de rendu des couleurs spécifiques de la source lumineuse, respectivement, les degrés de saturation élevés du rouge, du jaune, du vert, du bleu, des couleurs de peau européennes et américaines et du vert feuille (numéros 9 à 14). La méthode de calcul de l'indice de rendu des couleurs de la source lumineuse de mon pays ajoute également R15, un échantillon de couleur représentant le teint des femmes asiatiques.
Le problème se pose : l'indice de rendu des couleurs Ra est généralement obtenu à partir du rendu des couleurs de huit échantillons de couleurs standard par la source lumineuse. Ces huit échantillons présentent une chrominance et une luminosité moyennes, et sont tous non saturés. Mesurer le rendu des couleurs d'une source lumineuse à spectre continu et à large bande de fréquences est un bon résultat, mais l'évaluation d'une source lumineuse à forme d'onde raide et à bande de fréquences étroite pose problème.
L'indice de rendu des couleurs Ra est élevé, le rendu des couleurs doit-il être bon ?
Par exemple : nous avons testé 2 éclairages au sol, voir les deux images suivantes, la première rangée de chaque image est la performance de la source lumineuse standard sur divers échantillons de couleurs, et la deuxième rangée est la performance de la source lumineuse LED testée sur divers échantillons de couleurs.
L'indice de rendu des couleurs de ces deux sources lumineuses LED encastrées au sol, calculé selon la méthode d'essai standard, est :
Le supérieur a un Ra = 80 et le inférieur un Ra = 67. Surprise ? La raison principale ? En fait, j'en ai déjà parlé plus haut.
Quelle que soit la méthode, il peut y avoir des cas où elle n'est pas applicable. Alors, si la source lumineuse est spécifique à un espace avec des exigences de couleur très strictes, quelle méthode utiliser pour déterminer si elle convient ? Ma méthode est peut-être un peu bête : il suffit d'observer le spectre de la source lumineuse.
Voici la distribution spectrale de plusieurs sources lumineuses typiques, à savoir la lumière du jour (Ra100), la lampe à incandescence (Ra100), la lampe fluorescente (Ra80), une certaine marque de LED (Ra93), la lampe aux halogénures métalliques (Ra90).
Date de publication : 27 janvier 2021
