La température de couleur : la théorie

Les différentes sources de lumière et les spectres d’émission

La couleur de la lumière du jour est variable entre les différents moments de la journée et de l'année. Les rayons lumineux du soleil sont plus rouges en été (et particulièrement le soir) qu'en plein hiver, ou la lumière dans ce cas est bien plus bleutée.

 

Pour une source lumineuse, on peut représenter sur un graphique la répartition des quantités de radiations émises pour chaque longueur d'onde dans le domaine de la vision humaine (380 - 780 nm) : c'est le spectre d'émission de la source de lumière. Grâce à la synthèse additive, on peut schématiquement séparer ces radiations en 3 parties : les bleus, les verts et les rouges. 



La lumière du jour est blanche : c’est une proportion équivalente en rouge, en vert et en bleu. La lumière produite par une bougie ou une ampoule tungstène émet plus de radiation dans le rouge. Il y a plus de lumière rouge produite et donc cette lumière paraît rouge.

La lumière du jour, le tungstène et l'halogène ont des spectres d’émission continus. Les flashes ont des spectres assimilables à un spectre continu, comme les lampes HMI, plus souvent utilisées en prise de vue de mode ou cinéma.

Les tubes fluorescents et fluos compacts (dite écologiques) ont des spectres d’émission mixte (mélange de spectre de raie et spectre continu). Différentes technologies peuvent être mises en œuvre pour les LEDs comme l'association de 3 sources monochromatiques, rouge, verte et bleu (document OSRAM ci-dessous), ou une diode bleue recouverte d'une matière phosphorescente jaune (doc en dessous), les spectres d'émission sont mixtes.

Qualité de la lumière : Tc et IRC (CRI)

Pour qualifier la couleur d'une lumière dont le spectre est continu, on va avoir recours à la température de couleur qui a été définie grâce au corps noir. Un corps noir est un piège à lumière, il ne peut réémettre aucune lumière quelque en soit l'intensité, il la piège dans une cavité. En le chauffant, on s'est aperçu que celui-ci émet de la lumière, dont la couleur et l’intensité dépendent de la température de chauffe de celui-ci, indépendamment de tous les autres paramètres (pression, nature du gaz, etc.)




Quand on le chauffe à 300°C (ce qui correspond à 273,15 + 300 = 573 K), il n’y a pas d’émission visible. En revanche quand la température atteint 2527 °C soit 2800 Kelvins, le corps noir émet une lumière visible de couleur rouge. En augmentant encore la température du corps noir, l’intensité de la lumière émise par le corps noir augmente et devient de plus en plus blanche (vers 4723°C, soit 5000 K) puis devient bleutée au-delà.

Ainsi, la température de couleur d’une source correspond à la température de chauffe du corps noir pour que celui-ci ait un spectre d’émission superposable à celui de la source de lumière dont on veut déterminer la température de couleur. Ainsi la température de couleur ne peut se définir que pour une source de lumière à spectre continu.

Notez que plus la température Kelvin d'un objet augmente, plus celle-ci est "froide" à l’œil (teintes bleutées) et inversement. La lumière d'une bougie est dans l'imaginaire associé à une teinte chaude (jaune, orange, rouge), alors que sa température est finalement faible.

Il existe des filtres colorés, convertisseur de couleur, qui absorbent des radiations lumineuses pour que les proportions en rouge, vert et bleu soient modifiées pour obtenir une température de couleur différente.