En el año 1931 se estrenó la película City Lights, primer filme sonoro de Charles Chaplin, también se inauguró el Empire State Building, ambos son hitos cronológicos, pero también ese mismo año sucedió un vento inolvidable en la historia de la ciencia que estudia la luz, la Comisión Internacional de la Iluminación –CIE– (por sus siglas en francés Commission Internationale de L’éclairage) publica su memorable diagrama de cromaticidad.
En el se puede representar el color perceptible por el ser humano, mediante una coordenada (x, y) a partir de los valores triestimulo XYZ modelados de acuerdo a los receptores del ojo.
En la periferia curvada del diagrama se encuentra el limite monocromático de saturación de color registrado en nanómetros [nm], hacia el centro se encuentra la mezcla de longitudes de onda que genera las diferentes «tonalidades» de color, y justo en la coordenada (0.33, 0.33) está el blanco puro.
Los diagramas de cromaticidad son gráficos relativos de matiz y saturación, independiente de la luminancia, la cual se descarta como una tercera dimensión.
Esta publicación de la CIE tiene una gran importancia para la ciencia que estudia la medida de los colores, de aquí se estableció un esquema bastante simplificado y preciso que llamamos hoy en día modelo aditivo de color, el cual se basa en los tres colores primarios (RGB), a partir de estos pueden crearse todos los demás colores y el blanco, es decir todo lo que conocemos por LUZ.
¿Cada coordenada (x,y) representa entonces un color diferente?
Ante esta pregunta, casi 10 años después de la publicación del diagrama CIE, el físico David L. MacAdam empezó a ubicar en el diagrama cromático diferentes coordenadas una muy cerca de la otra, sin notar una diferencia significativa en los colores que percibía.
Entonces, después de muchas pruebas estadísticas con un observador, llegó a la conclusión que un color en vez de ser representado por un punto (x, y), es mejor presentarlo mediante una elipse al rededor de dicho punto, y por tanto cualquier otro punto que se encuentre dentro de esa elipse no se notará una diferencia de color perceptible por el ojo humano en relación al punto central. Las elipses propuestas por parte del Dr. MacAdam son de diferentes tamaños en diferentes áreas del diagrama de cromaticidad CIE 1931.
Esas regiones elípticas fueron llamas zonas de desviación estándar de coincidencia de color –SDCM– (por sus siglas en inglés Standard Deviation of Color Matching), es decir las famosas elipses de MacAdam.
Volvamos entonces al grandioso diagrama de cromaticidad…
La apariencia de color se define por el espectro cromático de la fuente lumínica, en particular nos interesa la luz que denominamos «blanca», entendiendo que su espectro esta compuesto por la mayoría de longitudes de onda visibles (380nm – 780nm),
Adelantémonos entonces unos 45 años desde el primer diagrama propuesto por la CIE, usemos el diagrama de cromaticidad CIE 1976 (u’, v’) dado
En la práctica, la apariencia de color de luz de una fuente luminosa se da a conocer por su temperatura de color correlacionada (TCC), expresada en unidades de temperatura absoluta Kelvin (K).
La coordenada cromática de una fuente de luz blanca estará ubicada sobre o muy cerca de la curva de radiación del cuerpo negro (planckian locus) y la curva de fases de luz diurna (daylight locus); a lo largo de estas curvas la apariencia de color -definida como TCC– puede tornárse de un tono azuloso (blanco frió) a uno amarillento (blanco cálido), y a medida que se aleja de la curva -definida como Duv– puede pasar de un blanco verdoso a un tono blanco rosáceo.
La investigación del Dr. MacAdam y su concepto de las elipses, fueron la base para establecer las tolerancias de color actuales de los productos de iluminación.
Las elipses de MacAdam ya en el diagrama de cromaticidad (u’, v’), son aproximadamente círculos. Una elipse de 1-paso tiene un radio de ≈0.001, al menos en la zona del diagrama donde se encuentran los blancos; bajo esta premisa se crearon diferentes especificaciones técnicas para evaluar el cambio cromático de las fuentes de luz.
¿Y entonces, hoy en día como se miden las elipses de MacAdam?
Considerando lo anterior, la CIE ha recomendado (CIE TN 001:2014) que para las fuente de luz blanca, utilizar círculos u’v’ en lugar de elipses MacAdam; así mismo, aconsejó no usar para medir la diferencia de cromaticidad el termino SDCM, en su lugar usar el Δu’v‘.
Círculo u’v’ de n-pasos:
El termino n-pasos para los círculos u’v’ está definido como un círculo en el diagrama CIE 1976 (u’, v) con un radio de n-veces 0,0011.
Para un punto cromático central (u’c, v’c), el círculo u’v’ de n-pasos se expresa mediante la siguiente ecuación:
Una diferencia de cromaticidad apenas perceptible con una probabilidad del 50% de notarlo, se considera que es (0.0011 × 1.18) =0,0013 en coordenadas (u’, v’).
Diferencia de cromaticidad Δu’v’:
Establece la relación entre un ΔTCC y ΔDuv, es el cálculo de la distancia entre un par de coordenadas de cromaticidad en el diagrama (u’,v’).
Se calcula como la distancia entre dos puntos (u’1, v’2) y (u’2, v’2) ubicados en el diagrama CIE 1976 (u’, v) expresada mediante la siguiente ecuación:
Medir la diferencia de cromaticidad Δu’v’ es tan simple y práctico, que tanto los fabricantes como los especificadores pueden beneficiarse del uso de la terminología Δu’v’.
¿Por qué es importante conocer la medida de diferencia cromática?
Podríamos decir que en el pasado, las fuentes de luz blanca por su tamaño se fabricaban controlando sus materiales y formas, de manera un tanto rigurosa como para que muy pocas personas se quejaran de inconsistencias de color entre un mismo producto.
Sin embargo, hoy en día con la entrada de la tecnología de iluminación LED, los actuales métodos de fabricación de luz blanca han cambiado, encontramos en el mercado un mismo producto LED chip con diferentes apariencias cromáticas de color, aunque este sea clasificado con una misma TCC.
Fue por esta necesidad de medir y controlar la cromaticidad de un mismo producto, donde el gran aporte del Dr. MacAdam cobró uso práctico en la actualidad.
La apariencia de color de luz demarcada en áreas (elipses, círculos, cuadrantes) en un diagrama de cromaticidad es utilizada a menudo por los fabricantes para clasificar sus productos y dar cierto grado de garantía, al fin y al cabo, la idea es ofrecer un gran lote de producción con características cromáticas similares y por supuesto, que no cambien en el tiempo.
Es por esto que, los fabricantes a menudo establecen áreas mucho más finas para clasificar sus productos; con el propósito de utilizar esos LED chips en luminarias donde el rendimiento del color y la precisión cromática juega un papel importante en el diseño de iluminación.
Una de las normas técnicas consideradas para clasificar productos LED es la publicada por el ANSI C78.377-2017.
Entre menos n-pasos mejor, claro está, más costoso será el producto, hoy en día, en opinión propia hablamos de :
- ≤ 3-pasos para aplicaciones donde es probable que se puedan ubicar dos o más luminarias LED una junto al otra, o cuando estos se usan para iluminar una escena blanca; por ejemplo, iluminar una pared blanca, espacios donde se aprecian directamente las luminarias o la iluminación ubicada desde una falsa cornisa.
- ≤ 5-pasos para aplicaciones donde no es probable que se puedan ver las luminarias LED una junto a la otra, o cuando se usen para iluminar una escena visualmente compleja por las formas y con varios colores; por ejemplo, iluminar el espacio urbano exterior, objetos con diferentes colores, o espacios industriales.
- ≤7-pasos Para aplicaciones en las que el diseño no importa, no podríamos decir cuales, eso lo dejamos a su criterio.
Por tanto, no es posible seguir solicitando o especificando productos de iluminación en términos desconocidos para muchos…
¡Tenemos la métrica a nuestra disposición, usémosla! No olvidemos que es nuestra responsabilidad como diseñadores y especificadores , saber evaluar y recomendar el mejor producto de iluminación.
Consideremos también la gran ventaja de entender la diferencia de cromaticidad por Δu’v’.
La apariencia de color deberá ser consistente en el tiempo y en el producto mismo, requiere de muchos factores, pero eso será tema de una futura publicación. Por ahora esperamos que ningún producto que se encuentre en el mercado supere los 7-pasos, y recordemos que…
La necesidad de consistencia de color depende de la intención del diseño de iluminación.
Fuentes:
– CIE TN 001:2014 Chromaticity Difference Specification for Light Sources.
– ANSI C78.377-2017 Electric Lamps – Specifications For The Chromaticity Of Solid-State Lighting Products
[…] como mencionamos en LAS ELIPSES DEL DR. MACADAM, la luz blanca la interpretamos-sentimos como blanco-amarillenta (cálida), blanco-azulosa (fría), […]