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. 

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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.


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Qualité de la lumière : Tc et IRC (CRI)


température des couleurs explication glossaire corps noirPour 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.)




température des couleurs explication glossaire corps noirQuand 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.

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En revanche, concernant les sources de lumières dont le spectre n'est pas continu, l'indice de rendu des couleurs (IRC, ou CRI en anglais) permettra d'évaluer la qualité de la lumière. C’est le cas des tubes fluorescents et des LEDs. Les fabricants indiquent alors une valeur d’IRC et la température de couleur qui a été définie par le fabricant. La valeur de l’IRC est établie par comparaison entre l’éclairage produit par la lampe dont on veut déterminer l’indice et une source dont le spectre est continu et à la température de couleur définie. Une valeur d’IRC élevée indique que la lampe simule assez fidèlement la source continue à cette température de couleur.

Si je veux une lampe fluo dite lumière du jour la lampe A, du tableau ci-dessous, sera plus intéressante que la lampe B. La température de couleur de la lampe A est plus proche de celle de la lumière du jour, même si l'IRC est plus faible, un IRC de 89 sera satisfaisant.

Lampe
IRC
Tc cible
A
89
5500 K
B
98
9000 K



Modification de la température de couleur d'une source

température des couleurs explications glossaire modificationIl 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.

 
Il y a deux catégories de filtres : les bleutés qui augmentent la température de couleur (de 3200 K à 5500 K) et les ambrés qui l’abaissent (de 5500K à 3200K). On peut associer deux filtres pour modifier précisément la TC, s’ils sont de même couleur. Ces filtres peuvent se placer devant l’objectif ou devant les sources directement, ce qui sera préférable pour éviter la perte de qualité et de lumière, mais plus onéreux.




Couleur du filtre
Numéro du filtre
Correction d'exposition
Conversion de Tc
bleu
80A
2
3200 à 5500 K
80C
1
3800 à 5500 K
ambré
85C
1/3
5500 à 3800 K
85B
2/3
5500 à 3200 K
 

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