Bonjour !
Nouveau sur ce forum, voila une première question :
Pour des luminaires contemporains, je desire utiliser des LEDs pour obtenir une lumière blanche, type "warm white"
D'un point de vue efficacité, est-il necessaire d'utiliser uniquement des LEDs blanches, ou est t'il possible d'obtenir facilement un blanc en melangeant les 3 couleurs de base ?
En sachant que la lumière de mes lampes eclaire indirectement la pièce, les LEDs ne sont donc pas visibles directement.
Le rendement des LED suivant la couleur etant different, est'il possible d'evaluer le nombres de LEDs de chaque couleur ? pour obtenir un blanc equilibré ?
Le choix des 3 couleurs est'il vraiment plus economique pour un eclairage a luminosité equivalente ?
Merci pour vos suggestions, et bonne semaine !
Frank
Lumière blanche : Par LED blanches ou 3 couleurs de base ?
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Frank
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Perig
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Salut Frank,
Tu poses plusieurs questions intéressantes mais dont les réponses ne sont pas évidentes. Je n'ai d'aileurs pas vraiment de réponse complète mais voici quelques infos sans rentrer dans les détails.
Tout d'abord, il n'existe pas de LED "blanche". Le blanc est obtenu par l'association d'une LED bleue et d'un phosphore déposé dessus. Les fabricants de phosphores deviennent très bons et de très bons blancs (type warm white par exemple) peuvent être obtenus. Un avantage est que le blanc obtenu est fixe. Un inconvénient est que ce type de LED à tendance à "jaunir" avec le temps.
En ce qui concerne l'obtention du blanc par association de LED rouges, vertes et bleues, cela a des inconvénients et des avantages. Un avantage est que cette association de LED te permet de pouvoir régler le blanc obtenu, en ajustant le nombre de LED et la puissance dans chaque couleur. Un des inconvénients que l'ont peut trouver est par exemple la grande difficulté d'obtenir des "bons" blancs avec de bons CRI (le blanc est considéré comme bon si l'indice de rendu des couleurs est supérieur à 80, ce qui est très difficile voir impossible). Ceci est du au fait que l'association des 3 pics dans le spectre des fréquences ne donne pas un spectre continu comme pour une lumière de corps noir (lumière incandescente). Aujourd'hui les fabricants rajoutent de plus en plus une quatrième couleur souvent dénomée "Ambre". C'est un jaune qui permet de combler le trou du spectre entre le rouge et le vert. Enfin, un dernier désavantage est le mixage des couleurs qui n'est pas forcément toujours très facile à obtenir avec par exemple des résidus de couleurs sur les "bords" de ton éclairage (ceci peut généralement être corrigé par l'utilisation de fibre optiques pour guider et mixer la lumière).
Enfin, en ce qui concerne la différence d'énergie nécessaire entre les deux système, je ne pourrai vraiment pas te dire. Essaie de calculer la puissance obtenue par association de 3 LED de couleur et compare avec la puissance équivalente pour le systeme LED bleue + phosphore. Ce que je pourrais estimer c'est que si c'est pour un éclairage domestique qui n'est pas destiné à être allumé 24/7, et s'il y a une différence, elle ne sera pas assez importante pour entrer en compte dans le choix de l'un ou l'autre des systèmes.
Tu poses plusieurs questions intéressantes mais dont les réponses ne sont pas évidentes. Je n'ai d'aileurs pas vraiment de réponse complète mais voici quelques infos sans rentrer dans les détails.
Tout d'abord, il n'existe pas de LED "blanche". Le blanc est obtenu par l'association d'une LED bleue et d'un phosphore déposé dessus. Les fabricants de phosphores deviennent très bons et de très bons blancs (type warm white par exemple) peuvent être obtenus. Un avantage est que le blanc obtenu est fixe. Un inconvénient est que ce type de LED à tendance à "jaunir" avec le temps.
En ce qui concerne l'obtention du blanc par association de LED rouges, vertes et bleues, cela a des inconvénients et des avantages. Un avantage est que cette association de LED te permet de pouvoir régler le blanc obtenu, en ajustant le nombre de LED et la puissance dans chaque couleur. Un des inconvénients que l'ont peut trouver est par exemple la grande difficulté d'obtenir des "bons" blancs avec de bons CRI (le blanc est considéré comme bon si l'indice de rendu des couleurs est supérieur à 80, ce qui est très difficile voir impossible). Ceci est du au fait que l'association des 3 pics dans le spectre des fréquences ne donne pas un spectre continu comme pour une lumière de corps noir (lumière incandescente). Aujourd'hui les fabricants rajoutent de plus en plus une quatrième couleur souvent dénomée "Ambre". C'est un jaune qui permet de combler le trou du spectre entre le rouge et le vert. Enfin, un dernier désavantage est le mixage des couleurs qui n'est pas forcément toujours très facile à obtenir avec par exemple des résidus de couleurs sur les "bords" de ton éclairage (ceci peut généralement être corrigé par l'utilisation de fibre optiques pour guider et mixer la lumière).
Enfin, en ce qui concerne la différence d'énergie nécessaire entre les deux système, je ne pourrai vraiment pas te dire. Essaie de calculer la puissance obtenue par association de 3 LED de couleur et compare avec la puissance équivalente pour le systeme LED bleue + phosphore. Ce que je pourrais estimer c'est que si c'est pour un éclairage domestique qui n'est pas destiné à être allumé 24/7, et s'il y a une différence, elle ne sera pas assez importante pour entrer en compte dans le choix de l'un ou l'autre des systèmes.
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Frank
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Salut Perig, et merci tes explications ! instructif !!
Effectivement je pense que dans mon cas il serait simple et surtout plus rationnel de n'utiliser qu'une sorte de LED "Warm-white" très lumineuse.
En fait mon idée de depart etait de fabriquer un proto de 25 LEDs (5x5), panachée entre des rouges/vertes/bleues, et, merci pour l'info !, ambres.
Je vais repartir la distribution des LEDs de differentes couleurs par approximation (risque de pas etre simple) pour ensuite tatonner dans la recherche du blanc de chez Colgate
en masquant individuellement chaque LED pour affiner la couleur de rendu de l'ensemble. Un peu comme un peintre prepare sa palette !!
J'ai bien pensé a une solution plus high-tech en variant la resistance appliquée a chaque groupe de LEDs a l'aide d'un potentiometre, mais si j'obtiens un blanc de cette facon, je ne pourrai pas le reproduire simplement. L'ideal etant de trouver la bonne proportion de chaque couleur, les LEDs etant toutes alimentées selon leur meilleur rendement. Et j'imagine qu'une LED sous-alimentée perd ses propriétés spectrales.
Bref, de qui m'occuper !!
Frank
Effectivement je pense que dans mon cas il serait simple et surtout plus rationnel de n'utiliser qu'une sorte de LED "Warm-white" très lumineuse.
En fait mon idée de depart etait de fabriquer un proto de 25 LEDs (5x5), panachée entre des rouges/vertes/bleues, et, merci pour l'info !, ambres.
Je vais repartir la distribution des LEDs de differentes couleurs par approximation (risque de pas etre simple) pour ensuite tatonner dans la recherche du blanc de chez Colgate
en masquant individuellement chaque LED pour affiner la couleur de rendu de l'ensemble. Un peu comme un peintre prepare sa palette !!J'ai bien pensé a une solution plus high-tech en variant la resistance appliquée a chaque groupe de LEDs a l'aide d'un potentiometre, mais si j'obtiens un blanc de cette facon, je ne pourrai pas le reproduire simplement. L'ideal etant de trouver la bonne proportion de chaque couleur, les LEDs etant toutes alimentées selon leur meilleur rendement. Et j'imagine qu'une LED sous-alimentée perd ses propriétés spectrales.
Bref, de qui m'occuper !!
Frank
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Perig
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Cette question de répartition des couleurs et de leur puissance respective a été débatue pendant des années à la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE). Si tu lis l'anglais et que tu souhaites vraiment te renseigner la dessus, je te conseille d'essayer de trouver (ou d'acheter si tu ne peux pas te les procurer) les rapport techniques de la CIE dont les numéros sont CIE 13.3-1995 (Method of measuring and specifying colour rendering properties of light sources) et CIE 15:2004 (Colorimetry). Ces deux rapports donnent toutes les informations à connaitre dans le domaine.
Ces documents donnent par exemple toutes les formules mathématiques permettant de calculer les puissances nécessaires dans chaque couleur pour des longueurs d'onde données afin d'obtenir le blanc voulu (il est ensuite possible de créer une feuille Excel calculant automatiquement les valeurs). Je ne rentre pas dans les détails ici. Si tu veux plus de détails je pourrai expliquer un peu plus dans un futur message (c'est assez intéressant mais pas forcément évident).
Pour répondre pus spécifiquement à ton message, il est vrai que ce n'est vraiment pas facile. Le plus simple est, à mon avis, si tu es à une assez grande distance devant la taille de tes LED, de faire un montage ayant 3 circuits (ou 4, si ajout du jaune). Chaque circuit aura sa propre résistance ajustable ce qui donnera une puissance globale dans chaque couleur que tu pourras faire varier indépendament des autres. Pour une première approximation cela sera à mon avis suffisant pour jouer sur les valeurs des résistances et modifier le blanc obtenu. Tu pourras te faire une idée de ce que cela donne. Il est vrai que les propriétés spectrales seront un peu modifiées si les LED sont sous alimentées mais si tu utilises uniquement ton oeil pour juger du résultat, tu ne feras pas la différence entre une modification du blanc grâce à une variation de puissance ou grâce à une variation de longeur d'onde (je ne sais pas si c'est très clair ce que je veux dire).
Enfin, si tu as la possibilité ou le courage, je te conseille de faire théoriquement les calculs de rendement des couleurs avant de procéder à une réalisation pratique. Cherche sur internet des infos la dessus, tu trouveras beaucoup de choses intéressantes (je peux aussi répondre à des questions sans problème, après mon retour de vacances, dans 1 semaine).
Ces documents donnent par exemple toutes les formules mathématiques permettant de calculer les puissances nécessaires dans chaque couleur pour des longueurs d'onde données afin d'obtenir le blanc voulu (il est ensuite possible de créer une feuille Excel calculant automatiquement les valeurs). Je ne rentre pas dans les détails ici. Si tu veux plus de détails je pourrai expliquer un peu plus dans un futur message (c'est assez intéressant mais pas forcément évident).
Pour répondre pus spécifiquement à ton message, il est vrai que ce n'est vraiment pas facile. Le plus simple est, à mon avis, si tu es à une assez grande distance devant la taille de tes LED, de faire un montage ayant 3 circuits (ou 4, si ajout du jaune). Chaque circuit aura sa propre résistance ajustable ce qui donnera une puissance globale dans chaque couleur que tu pourras faire varier indépendament des autres. Pour une première approximation cela sera à mon avis suffisant pour jouer sur les valeurs des résistances et modifier le blanc obtenu. Tu pourras te faire une idée de ce que cela donne. Il est vrai que les propriétés spectrales seront un peu modifiées si les LED sont sous alimentées mais si tu utilises uniquement ton oeil pour juger du résultat, tu ne feras pas la différence entre une modification du blanc grâce à une variation de puissance ou grâce à une variation de longeur d'onde (je ne sais pas si c'est très clair ce que je veux dire).
Enfin, si tu as la possibilité ou le courage, je te conseille de faire théoriquement les calculs de rendement des couleurs avant de procéder à une réalisation pratique. Cherche sur internet des infos la dessus, tu trouveras beaucoup de choses intéressantes (je peux aussi répondre à des questions sans problème, après mon retour de vacances, dans 1 semaine).
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Integra
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J'arrive un peu tard, désolé.
Un bon exemple de mélange des couleurs pour obtenir le "bon" blanc, c'est la lampe qui éclaire actuellement la Joconde, au Louvre (http://www.sklaer.com/products.php) Les LEDs blanches, qui présentent des manques sur certaines parties du spectre sont aidées par des LEDs d'autrtes couleurs:rouges, ambres... pour reconstruire un spectre continu, l'ensemble est plus ou moins régulé en température; belle réalisation.
Le point qui reste à résoudre est le comportement des LEDs dans le temps et en fonction des variations de température ambiante: le comportement des LEDs en fonction de la température est très différent selon le matériau semiconducteur utilisé, grande dépendance pour le rouge ou l'ambre, faible pour le bleu ou le blanc. Ensuite, en fonction du vieillissement, même si l'effet est faible, le comportement sera plus ou moins différent selon les LEDs. Et ici on imagine ne prendre que les LEDs d'un même constructeur. Un ensemble parfaitement réglé avec un jeu de LEDs donnera un résultat différent avec un autre jeu, même en utilisant exactement le même courant.
Enfin, il y a de grandes dispersions de caratéristiques pour une même réfrence.
Tout ça pour dire que l'addition simple de plusieurs sources afin de synthétiser un blanc est difficile sans boucle d'asservissement.
La plus sage méthode est l'utilisation de LEDs blanches de puissance de bonne qualité et si on veut un meilleur IRC, on mélange un peu de rouge (qui manque singulièrement au spectre d'une LED blanche) Hélas, les LEDs "Warm White" ont un rendement plus faible que les "cool white" à cause de l'absorbtion des phospores.
Bon courage
Un bon exemple de mélange des couleurs pour obtenir le "bon" blanc, c'est la lampe qui éclaire actuellement la Joconde, au Louvre (http://www.sklaer.com/products.php) Les LEDs blanches, qui présentent des manques sur certaines parties du spectre sont aidées par des LEDs d'autrtes couleurs:rouges, ambres... pour reconstruire un spectre continu, l'ensemble est plus ou moins régulé en température; belle réalisation.
Le point qui reste à résoudre est le comportement des LEDs dans le temps et en fonction des variations de température ambiante: le comportement des LEDs en fonction de la température est très différent selon le matériau semiconducteur utilisé, grande dépendance pour le rouge ou l'ambre, faible pour le bleu ou le blanc. Ensuite, en fonction du vieillissement, même si l'effet est faible, le comportement sera plus ou moins différent selon les LEDs. Et ici on imagine ne prendre que les LEDs d'un même constructeur. Un ensemble parfaitement réglé avec un jeu de LEDs donnera un résultat différent avec un autre jeu, même en utilisant exactement le même courant.
Enfin, il y a de grandes dispersions de caratéristiques pour une même réfrence.
Tout ça pour dire que l'addition simple de plusieurs sources afin de synthétiser un blanc est difficile sans boucle d'asservissement.
La plus sage méthode est l'utilisation de LEDs blanches de puissance de bonne qualité et si on veut un meilleur IRC, on mélange un peu de rouge (qui manque singulièrement au spectre d'une LED blanche) Hélas, les LEDs "Warm White" ont un rendement plus faible que les "cool white" à cause de l'absorbtion des phospores.
Bon courage