La couleur est le résultat d'une chaîne complexe d'interactions entre la lumière et les substances chimiques, entre ces dernières et les nerfs optiques, puis entre ces nerfs et le cerveau. La science de la couleur est un domaine d'étude en constante évolution, mais le mélange des couleurs, lui, repose sur des principes bien établis. Comprendre le fonctionnement de la perception visuelle permet donc de déterminer précisément la gamme de couleurs qu'il est possible d'obtenir avec des LED bicolores.
Le diagramme CIE
En 1931, la Commission internationale de l'éclairage (connue sous le sigle CIE, d'après son nom français) a adopté un cadre de référence pour comprendre la perception des couleurs. Le système CIE se représente visuellement sous la forme d'une carte des couleurs en forme de fer à cheval, placée sur une grille à coordonnées x-y.
Les couleurs situées sur la partie courbe du fer à cheval correspondent à une lumière de longueur d'onde unique. Cette portion du diagramme s'appelle le lieu spectral, et chaque LED se positionne quelque part sur cette courbe. Toutes les autres couleurs du diagramme résultent du mélange de plusieurs longueurs d'onde.
Prévoir un mélange de couleurs
La perception visuelle humaine combine les signaux provenant de trois (voire plus) types différents de cellules réceptrices en un signal unique envoyé au cerveau. Celui-ci interprète ensuite ce mélange de signaux comme une couleur. Le diagramme CIE représente justement la réponse du cerveau aux différentes longueurs d'onde.
Lorsque deux longueurs d'onde sont émises simultanément, la couleur perçue se situe quelque part sur la ligne reliant les deux couleurs individuelles correspondantes. La position exacte sur cette ligne dépend de la puissance relative des deux sources lumineuses.
Par exemple, si une lumière bleue de 480 nanomètres est combinée à une lumière rouge de 620 nanomètres, la couleur perçue sera turquoise, violet clair ou orange brûlé, selon l'intensité respective des deux sources.
Fabriquer du blanc
Le blanc est lui-même un mélange de couleurs : dans le cerveau, il naît d'une stimulation égale de chacun des trois récepteurs chromatiques de l'œil. Comme presque toutes les couleurs mélangées, le blanc est une couleur métamère, ce qui signifie qu'il peut être obtenu par plusieurs combinaisons de longueurs d'onde pures.
Ainsi, une première méthode consiste à combiner la lumière de LED rouges, vertes et bleues ; une autre associe la lumière d'une LED bleue à une lumière jaune, généralement produite par un matériau phosphore qui absorbe une partie de la lumière bleue et en réémet sous forme jaune. Il est également possible de créer du blanc en combinant d'autres couleurs situées sur le lieu spectral.
Créer d'autres couleurs
Le même processus de mélange utilisé pour obtenir du blanc permet de créer n'importe quelle couleur, pourvu que les sources appropriées soient disponibles. L'essentiel des travaux sur les diodes haute luminosité porte aujourd'hui sur les LED rouges, vertes et bleues, mais il existe aussi des LED ambre, turquoise, orange, rose et violette. N'importe laquelle de ces LED peut être associée à une autre.
Prenons un exemple concret : en traçant une ligne sur le diagramme CIE entre un turquoise de 507 nm et un violet de 420 nm, on constate que cette association permet de générer toute une variété de tons bleu-vert, mais aucun jaune ni orange.
L'ajout d'une troisième source ouvre en revanche des possibilités bien plus vastes : la couleur finale résulte alors de trois couleurs individuelles combinées, formant sur le diagramme CIE un triangle de couleurs plutôt qu'une simple ligne.
Source : https://jardin.98905.com/home-design-decor/lighting/1007065147.html