Qu’est ce que l’indice de rendu de couleur (IRC ou CRI en anglais) d’un éclairage?
Cet article vous explique comment sont calculés les différents indices de rendu pour chaque couleur Ri par rapport à un éclairage de référence et la moyenne résultante Ra qui est défini comme l’indice de rendu de couleur d’une source lumineuse.
L’indice de rendu de couleur (IRC) est un indice compris entre 0 et 100 qui rend compte de la capacité d’une source de lumière artificielle à restituer les nuances d’une palette de couleurs par rapport à un éclairage de référence. Une palette de 15 couleurs est définie dans la norme CIE (Commission Internationale de l’Eclairage). L’indice de rendu de couleur Ri est calculé pour les 15 couleurs (i étant l’indice de 1 à 15). L’indice de rendu de couleur Ra qui est le plus souvent mentionné pour une source lumineuse est la moyenne résultante des 8 premières couleurs.
Ra = 1/8 x ∑ Ri (i de 1 à 8)
Le calcul de l’indice de rendu de couleur d’une source lumineuse est décrit par les normes CIE 13.3 : 1995 et AFNOR FD X 08-018
La méthode de calcul est relativement longue. Elle est décrite dans la synoptique ci-dessous. Le point d’entrée du calcul est le spectre lumineux de la source lumineuse étudiée et le point de sortie le résultat de l’IRC Ri pour les 8 (ou 15) couleurs définies.
La première étape du calcul de l’IRC est de déterminer la température de couleur de la source lumineuse étudiée à partir de son spectre lumineux. Retrouver notre article sur la température de couleur pour plus d’explications.
La température de couleur proximale ou corrélée Tcp de la source étudiée fixe ainsi la source de référence. Pour faire simple:
L’ampoule à incandescence possède un spectre très proche du radiateur de Planck (corps noir). Elle a servi ainsi de source de lumière de référence pendant sa très longue période d’utilisation (1900-2012). L’IRC pour une lampe à incandescence est par conséquent maximum (Ra=100). Les ampoules ou lampes à incandescence sont interdites à la vente par l’Union Européenne depuis 2012 en raison de leur faible efficacité énergétique.
La seconde étape du calcul est de déterminer les composantes trichromatiques Xk, Yk et Zk pour chaque couleur pour la source étudiée et pour la source de référence correspondante.
Le calcul de chaque composante est l’intégrale dans les longueurs d’onde λ du visible (380 nm < λ < 780 nm) du spectre lumineux E(λ) multiplié par la fonction colorimétrique de référence (xcol, ycol, zcol dépendant de λ) et multiplié par la luminance de la couleur i (βi dépendant de λ).
Xki=∫ E(λ)βi(λ)xcol(λ)dλ
Yki=∫ E(λ)βi(λ)ycol(λ)dλ
Zki=∫ E(λ)βi(λ)zcol(λ)dλ
E(λ) est le spectre lumineux de la source étudiée ou de la source de référence.
Les composantes trichromatiques Xk, Yk, Zk peuvent être transformées dans un premier temps en coordonnées uk et vk de l’espace CIE 1960 et en appliquant une correction pour la source étudiée u’k et v’k.
Dans un second temps les coordonnées Uk*, Vk*, Wk* dans l’espace CIE 1964. sont déduites. Cet espace colorimétrique CIE U*V*W* uniforme est utilisé car il permet de calculer une différence de couleur ΔE de façon simple à partir des coordonnées.
La différence de couleur entre 2 sources et dans notre cas la source étudiée et la source de référence à la même température de couleur est donnée par la formule suivante (distance euclidienne dans cet espace colorimétrique uniforme):
L’indice de rendu de couleur peut finalement être déduit de la mesure de différence de couleur ΔEi dans l’espace colorimétrique CIEUVW pour les 8 ou 15 couleurs de la norme:
Ri = 100 – 4,6 x ΔEi
L’IRC pour une source lumineuse standard vendue dans le commerce est supérieur à 80 (Ra>80). Certains usages spécifiques requièrent des rendus de couleur supérieurs (Ra>90); Par exemple pour des utilisations où la perception de la couleur est primordiale (imprimerie, peinture, architecture) et où dans d’autre cas certaines couleurs sont privilégiées (commerces alimentaires).
Un exemple d’IRC pour une LED SMD 4014 est donné ci-dessous:
On peut noter une valeur faible de l’IRC pour la couleur rouge R9. Cette caractéristique est typique de la technologie LED qui comparativement à la source de référence (corps noir) possède un contenu spectral faible dans la couleur rouge et aucun dans l’infra-rouge.
L’indice de rendu de couleur (IRC) pour une source lumineuse est évalué par rapport à une source de référence à la même température de couleur. Cet indice Ri est calculé pour différentes couleurs (8 ou 15) définies dans une norme CIE. La moyenne Ra pour les 8 premières couleurs donnent la valeur de l’IRC.
Le calcul de l’IRC nécessite de nombreux changement de coordonnées pour finir dans un espace colorimétrique uniforme CIEUVW. Dans cet espace la différence de couleur est la distance euclidienne entres les 2 sources.
L’IRC est un indice de performance généralement suffisant pour évaluer le rendu des couleurs pour une source donnée. Cependant certaines limites sont inhérentes à cette norme (par exemple la couleur rouge R9 n’est pas prise en compte dans le calcul de Ra) et d’autres approches peuvent être intéressantes dans le cas d’utilisations très spécifiques des sources lumineuses (IES TM–30).
