Vârsta afectează percepția luminii albe de diferite nuanțe

Într-un studiu publicat în octombrie 2019, realizat de cercetătorii de la Soraa Inc. din Fremont, California, USA, este analizat modul în care vârsta afectează percepția luminii albe emise de LED-uri. S-a încercat și elaborarea unor modele ce să ia în considerare diferențele de percepție ale nuanțelor luminii de culoare alba în cazul vârstnicilor, cee ace ar putea îmbunătăți iluminatul cu LED-uri. Deși LED-urile sunt din ce în ce mai utilizate în iluminat grație în principal consumului redus de energie ca și duratei de viață extinse (la o utilizare corectă), beneficiarii  consideră uneori lumina albă prea aspră sau neplăcută. Concluziile studiului indică necesitatea de a ține cont de diferențele de percepție legate de vârstă atunci când sunt proiectate sisteme de iluminat cu LED-uri albe, care sunt  cele mai confortabile pentru ochiul observatorului uman. „Studiul a dezvăluit că doi factori diferiți, și anume cantitatea de lumină cu lungimi de undă scurte emise de sursa de lumină , împreună cu vârsta privitorului, pot duce la percepții foarte diferite despre lumina albă.”, a declarat conducătorul echipei de cercetare, Aurelien David, de la Soraa Inc., Fremont, California, SUA. „Sursele de lumină LED agravează acest efect, deoarece emisia lor prezintă adesea vârfuri mari de radiații albastre sau violete.(ce au lungimi de undă mai ridicate, N.R.) ”
Foto 1: Studiul dezvăluie că vârsta poate afecta nuanța  luminii albe percepută de obseervator. Această fotografie arată o diferență foarte mare a nuanței de alb între  spoturi luminoase ale diferitelor surse de lumină, ceea ce este reprezentativ pentru ceea ce au descoperit cercetătorii în studiu. Deși nu este semnificativ ceea ce observă toți observatorii, spectatorii de diferite vârste nu sunt de acord cu privire la care dintre aceste surse pare „cea mai albă” în comparație cu o sursă de referință (aici, camera foto digitală cu care s-a făcut fotografia a selectat al treilea spot luminos pentru  albul de referință).
Credit foto: Soraa Inc., Freemont, Calif., S.U.A.

Cercetătorii de la Soraa Inc.au publicat studiul în revista Optics Express  a „Optical Society of America(OSA),  doi:10.1364/OE.27.031553)  ” Ei subliniază că, deși colorimetria convențională presupune că toți utilizatorii au același răspuns vizual, modelele recent dezvoltate pentru percepția culorilor de către oameni, iau în considerare efectele legate de vârstă și pot fi utilizate pentru a prezice și a ajuta la atenuarea diferențelor în percepția culorii.
„Astăzi, culoarea luminii este definită de standarde bazate pe știința veche de zeci de ani, care nu prezice cu exactitate percepția culorii”, a spus David. „Acest lucru prezintă un obstacol în proiectarea surselor de lumină mai bune, ceea ce ar reduce la minimum variația percepției la diverși utilizatori și va ajuta la utilizarea sporită a tehnologiei LED.”
Testarea percepției luminii albe
Pentru studiu, spectatorilor li s-au prezentat mai multe surse LED aproape albe, cu diferite spectre ale luminii emise și li s-a cerut să-și clasifice nuanța percepută în comparație cu cea a unei lumini albe de referință. Sursele de testare au făcut parte din eforturile cercetătorilor de a dezvolta o sursă de lumină potrivită pentru somn.  Cercetătorii au prezentat în cadrul testării, surse de lumină  cu un spectru de emisie special,  în care lumina albastră de lungime de undă scurtă, care poate afecta somnul, a fost înlocuită cu o lumină violetă de lungime de undă mai puțin scurtă care menține culoarea albă a luminii.
Lumina albă  cu nuanțe de verde sau de roz
„Conform metodelor standard de colorimetrie, toți utilizatorii ar trebui să aibă aceeași percepție pentru o anumită sursă LED”, a spus David. „Cu toate acestea, am găsit variații mari între spectatori. Unii au considerat că o sursă de lumină dată pare foarte roz, în timp ce alții au considerat că aceeași sursă a apărut foarte verde. ”
Analiza acestor descoperiri a relevat că variațiile percepției au fost determinate în mare măsură de vârstă. Revenind la știința modernă a culorilor, cercetătorii au reușit să obțină un model de percepție care să explice cu exactitate variația de percepție a utilizatorilor pe care au observat-o.
„Nuanța percepută a acestor surse LED neobișnuite este puternic influențată de sensibilitatea spectatorului în gama violetă, care depinde puternic de vârstă”, a explicat David. „Deși și alții au observat variații similare în percepția LED-urilor albe, efectul a fost deosebit de ușor de observat, deoarece aceste LED-uri speciale îl agravează”.
Cercetătorii au arătat, de asemenea, că efectele percepției dependente de vârstă sunt prezente în LED-urile convenționale, precum cele utilizate atât în ​​aplicațiile de iluminat, cât și pe afișaj. Aceasta înseamnă că două surse LED convenționale care ar presupune aceeași culoare albă pot părea foarte diferite pentru un observator dat.
Definirea noilor standarde de culoare
„Folosind colorimetria modernă, designul surselor viitoare de LED-uri ar putea fi adaptat pentru a minimiza discrepanțele dintre spectatori”, a spus David. „Producătorii ar putea folosi acest cadru modern pentru a proiecta iluminatul care este mai robust împotriva variațiilor determinate de vârstă.”
Cercetătorii remarcă faptul că un calcul standard pentru cantitățile colorimetrice dependente de vârstă ar ajuta producătorii și alte părți interesate să încorporeze efecte dependente de vârstă în proiectarea viitoarelor surse de lumină cu LED.
„Ar trebui să ne asigurăm că astfel de efecte legate de vârstă nu împiedică avansul tehnologiei LED, deoarece acestea pot fi abordate cu instrumente științifice care sunt deja disponibile, deși nu sunt utilizate frecvent”, a spus David.
Componenta spectrala albastră alterează percepția vârsticilor
Proiectanții sistemelor de iluminare cu LED sunt preocupați de percepția umană a luminii de undă albă și de lungime de undă scurtă, nu numai de dragul esteticii, ci și pentru impactul acesteia asupra ritmurilor circadiene. Specialiștii în somn spun că expunerea la niveluri semnificative de lumină albastră pe timp de noapte poate perturba obișnuitele  ritmuri normale ale creierului. Acest detaliu reprezintă o problemă în proiectarea iluminatului, deoarece majoritatea surselor de lumină albă care au intrat pe piață în urmă cu 20 de ani conțin o sursă de lumină albastră care excită un strat de fosfor YAG galben, care prin excitare emite lumină albă.
Pentru a scoate lumina albastră din ecuație, Aurelien David de la Soraa Inc., Fremont, California, SUA și colegii săi au folosit patru corpuri de iluminat care conțin LED-uri cu lumină violetă care excită fosforul verde și roșu. Distribuțiile spectrală ale radiației acestor surse de lumină conțin puține sau niciuna dintre lungimile de undă albastre despre care se crede că interferă cu somnul.
Cercetătorii au proiectat sursele de lumină fără albastru astfel încât să aibă aproximativ aceeași temperatură de culoare corelată (CCT) – 2700 K până la 2800 K -, dar pentru care variază intensitatea luminii violete , modificând ușor cromatica.
Foto 2: 
Lumină albă cu mai mult albastru (stânga) sau cu mai puțin albastru (dreapta) 

Experimentul propriu-zis
Cercetătorii recunosc că toți cei 64 de subiecți folosiți pentru această cercetare au fost toți angajații Soraa Inc. care s-au oferit voluntari pentru a participa la studiu.
Echipa a cerut celor 64 de participanți să compare cele patru lumini fără componentă de lumină  albastră, una câte una, cu trei surse de lumină de referință care includeau atât radiații albastre, cât și radiații violete în spectre. Majoritatea celor 64 de observatori participanți la test, toți angajați ai companiei și fără a avea o pregătire specială în teoria culorilor – au avut vârste cuprinse între 25 și 64 de ani, iar aproximativ două treimi erau bărbați.
Deși majoritatea participanților au fost de acord cu privire la care dintre luminile fără albastru păreau mai verzi sau mai roz unele față de altele, cercetătorii au remarcat o tendință sistematică: participanții mai în vârstă au considerat că luminile sunt mai verzi decât participanții mai tineri. „Participanții mai în vârstă au, în general, o sensibilitate mai mică la radiațiile de lungime de undă scurtă, determinându-i să perceapă mai puțin din vârful violet necesar pentru realizarea amestecului(mixului) cromatic și, prin urmare, și să raporteze nuanțe mai verzi”, a raportat echipa de cercetători.
Titlu lucrare: A. David, D. Sahlhoff, M. Wisser, „Percepția umană a cromaticii ușoare: efecte de lungime de undă scurtă în spectre cu stimulare circadiană scăzută și implicații mai largi pentru surse de LED-uri generale,” Opt. Express, 27, 22, 31553-31566 (2019).
DOI: https://doi.org/10.1364/OE.27.031553.
Despre Soraa Inc.  – Compania a fost înființată de profesorii Universității Santa Barbara din  California, printre care se numără și  prof. Shuji Nakamura, câștigător al Premiului Nobel 2014 – și  cercetează îmbunătățirea spectrului luminos al viitoarelor corpuri de iluminat cu LED.