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Guía de iluminación
Seleccionar la iluminación correcta para la evaluación del color
Guía de iluminación
Las empresas que se ocupan de la calidad del color de sus
productos pueden usar instrumentos sofisticados para asegurarse
de que sus procesos se adhieran a las exigentes especificaciones
numéricas. Sin embargo, es muy fácil ignorar la necesidad
de realizar una evaluación visual correcta de los colores y de
las diferencias de los colores como parte del proceso de control
de calidad.
Si bien las lecturas de un espectrofotómetro pueden
mostrar que un proceso se está ejecutando dentro de las
especificaciones, una empresa puede producir partes deficientes
si el color del producto no es el que el cliente esperaba cuando
los artículos se acomodan en los estantes de una tienda.
En cierto punto de la cadena de suministro, la gente necesita
realizar una evaluación visual de cómo se ven los colores cuando
se colocan juntos bajo aproximadamente la misma iluminación
del lugar donde se venden o usan.
A través de la implementación de la iluminación y procedi­
mientos adecuados para realizar una evaluación visual según
las mejores prácticas, las empresas pueden lograr una ventaja
sobre la competencia, al mismo tiempo que reducen los
desperdicios, los rechazos y los reprocesamientos.
No todos los blancos son iguales
de luz blanca pobre en luz roja. Generalmente, no notamos
la diferencia en nuestra percepción de los colores según la
iluminación debido a la constancia del color. (Nuestro sistema
visual está adaptado para ajustar el color percibido de un objeto
al color de la luz incidente. Por lo tanto, una hoja blanca parece
ser del mismo color si caminamos desde el escritorio hasta una
ventana. La mala memoria del color también contribuye con
nuestra experiencia de constancia del color).
Nuestro mundo está diseñado para aceptar la luz del día como
el estándar más comúnmente aceptado, ya que los ojos humanos
están adaptados para ver los colores bajo la luz solar. La luz solar
ofrece una gran variedad de colores, facilita la distinción entre
tonos sutiles y tiene la proporción exacta de longitudes de onda
para un aspecto natural. Y las personas han visto objetos bajo
la luz solar por más tiempo que bajo cualquier otra fuente de luz.
Incluso la luz solar no es constante
Las mejores prácticas exigen que usemos los mejores estándares
medibles y constantes, por lo que pareciera que la luz solar
natural sería la elección lógica para realizar evaluaciones precisas
del color.
variaciones espectrales en condiciones de luz natural
Debido a que no podemos ver los componentes de la luz blanca
sin la ayuda de un prisma o de las gotas de lluvia que crean
un arcoiris, en general asumimos que toda la luz blanca es
prácticamente igual. Nada más alejado de la verdad.
Percibimos el color de un objeto de manera diferente según la
cantidad relativa de cada color de luz que se combina para crear
la luz blanca que observamos. Una manzana luce roja porque su
piel absorbe la mayoría de los colores del espectro visible excepto
el rojo, y la luz roja se refleja hacia los ojos. Esa manzana puede
lucir como un rojo brillante bajo una fuente de luz blanca rica
en luz roja, o puede lucir como un rojo opaco bajo una fuente
ta
le
vio
a
l
zu
an
cy
v
e
erd
llo ja
ari ran
am na
o
roj
UV
IR
400
500
600
700
200
potencia espectral relativa
En gran medida, el proceso que se usa para producir luz blanca
puede predecir la intensidad de los colores en el espectro visible
(a veces definido como rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo
y violeta). Si ese proceso resulta ser la reacción termonuclear que
ocurre en el sol, la luz blanca tiene todas las longitudes de onda
del espectro visible, en diferentes proporciones. Otro proceso
que se usa para producir luz blanca (el filamento brillante
de tungsteno de una lámpara incandescente) no genera tanta
energía lumínica en la gama de azules del espectro como la luz
solar, lo cual nos dificulta la tarea de juzgar pequeñas diferencias
de color de los productos azul oscuro.
luz del cielo nórdico
> 20.000K
150
Iluminante D65
luz solar del mediodía
6.500K
100
Iluminante D55
luz solar del mediodía a 5.500K
50
cielo durante el ocaso
+ luz solar
560 nm
< 4.000K
0
400
500
600
700
longitud de onda (en nanómetros)
Pero al margen de que no siempre es conveniente o posible,
la luz solar natural tiene una proporción de colores visibles
en constante cambio. Por ejemplo, la intensidad de la luz
solar natural de la luz roja comparada con la luz azul cambia
dramáticamente según el momento del día, el clima, la época
del año, la altitud y la calidad del aire.
La luz de un amanecer en un día claro se mide con las
longitudes de onda amarillas y rojas, pero la curva cambia con
más intensidad al sector azul del espectro al mediodía. La luz
solar en San Pablo es notablemente diferente a la de Shanghái
a la misma hora del día, incluso si las condiciones climáticas
son idénticas en ambas ciudades.
Curvas SPD con luz solar
Potencia espectral normalizada
(W/% NM/100.000 LM)
7.50
0K
600
6.50
0K
5.50
0K
5.500K
6.500K
7.5
00K
0
400
Longitud de onda (nm)
700
Como la luz solar no es ni constante ni accesible las 24 horas
del día, los fabricantes necesitan la mejor alternativa: entornos
que simulan con precisión la luz solar estandarizada (según
condiciones específicas como horas del día y latitudes) para que
funcionen como un estándar común en la cadena de suministro.
Pero las empresas necesitan más que simulaciones de la luz solar,
ya que los consumidores suelen tomar sus decisiones de compra
o usan los productos bajo luz artificial, como luz fluorescente,
Descarga de Alta Intensidad (HID, High Intensity Discharge)
y lámparas incandescentes. Esto generalmente se logra con
una cabina de luz.
Además, las cabinas de luz contienen fuentes cercanas a la
ultravioleta (UV) que, si bien son invisibles para los humanos,
hacen que algunos objetos brillen ya que los rayos UV se
convierten en luz visible. La evaluación visual con UV ayuda
a los fabricantes a determinar cómo se percibirán los colores
de los productos que contienen abrillantadores ópticos, ya
que estos objetos se suelen usar o vender en entornos con
energía UV como parte de la iluminación general.
Para alcanzar los estándares de iluminación que todos pueden
usar, la organización internacional Commission Internationale
de l’Eclairage (CIE) creó definiciones sistemáticas de la luz blanca
de fuentes específicas, incluida la cantidad numérica de energía
para cada color como lo describe la longitud de onda. Estos
valores se conocen como distribuciones de potencia espectral
(SPD) y se pueden graficar o publicar como datos tabulares.
Cuando se grafican, las curvas muestran las longitudes de onda
de la luz visible en el eje horizontal (aproximadamente de 380
a 830 nanómetros) y la cantidad relativa de energía de cada una
en el eje vertical.
Existen dos tipos de curvas SPD: una que se desarrolla a partir
de las mediciones de una fuente de luz real y otra llamada
iluminante, la cual es un modelo matemático de una fuente
de luz ideal. La CIE creó el sistema de iluminantes para definir
los estándares constantes mediante los cuales se pueden realizar
comparaciones matemáticas de mediciones reales. Por ejemplo,
el iluminante estándar de la CIE, D65, define una curva SPD
que en teoría corresponde a la luz del mediodía en Europa
septentrional y occidental.
Los iluminantes estándar de la CIE son tablas numéricas que
usan los sistemas de medición del color basados en instrumentos
para determinar los valores colorimétricos que consistentemente
describen el color de un objeto. De manera consistente, las
fuentes de luz físicas se suelen medir para proporcionar datos
para la misma tarea, pero estas medidas no son estándares
internacionales. El beneficio de los estándares internacionales
es que los diferentes usuarios en diferentes empresas del
mundo pueden compartir prácticas comunes. Sin embargo,
las mediciones de fuentes de luz específicas o entornos de luz
también pueden ser útiles para evaluar el color de un objeto en
condiciones de luz no estándar.
Existe una cantidad de iluminantes de luz solar basados en
la medición de las SPD del sol en ciertas posiciones en el cielo.
Por ejemplo, la industria de las artes gráficas generalmente
emplea el iluminante D50 que describe la luz solar del mediodía.
La industria textil, entre otras, generalmente usa D65. El
iluminante “horizon” simula un amanecer temprano o una
puesta del sol por la tarde.
La CIE también ha creado iluminantes estándar para fuentes
de luz incandescentes, halógenas y fluorescentes múltiples. Por
ejemplo, el iluminante F2 es la representación matemática de
la luz de las lámparas fluorescentes de color “blanco frío”.
Los fabricantes de cabinas de luz estandarizadas proporcionan
fuentes que simulan los iluminantes deseados de la CIE con la
mayor precisión posible. Las fuentes más comunes son la luz
solar D50, D65, D75; luz solar horizon a 2.300 K; incandescente,
fluorescente color “blanco frío”; filtrado cercano al ultravioleta;
U30 (3.000 K); U35 (3.500 K) y TL84 (4.000 K).
Como ejemplo, la luz solar fluorescente de X-Rite en la cabina
de luz Judge QC es una coincidencia cercana a la luz solar
natural. La publicación S 012 de la CIE describe el método
para medir de manera cuantitativa la capacidad de una fuente
de realizar una simulación D65. Las cajas de luz con la mejor
simulación D65 reciben la clasificación A, seguida de la B, luego
la C, D y E.
Este método se llama Índice de grado de calidad de meta­
merismo, el cual se puede incluir en las especificaciones que
vienen con una lámpara. El índice usa ejemplos físicos precisos
para evaluar la cercanía de un sistema de iluminación a D65.
El metamerismo en un fenómeno físico en el cual un par de
ejemplos coinciden en color bajo una fuente de luz, pero no
coinciden bajo otra fuente de luz. El índice usa calificaciones
de calidad que se basan en Delta E* o una diferencia de color
total de los conjuntos metaméricos, donde “A” es la diferencia
menor y “E” es la diferencia más grande para las aplicaciones
industriales. Una notación A/C representa una calificación
“A” en la región visible y una calificación “C” en la región UV.
Las lámparas fluorescentes de luz natural varían en calidad,
generalmente con calificaciones “B” o “C”. Judge QC usa una
lámpara fluorescente D65 de nueve fósforos para lograr la mejor
simulación de luz solar en su clase con una simulación “B”
en el rango visible y “C” en el rango UV.
0,9
520
0,8
540
0,7
500
y
580
4000 3000 2500
6000
0,4
620
2000 1500
700
490
0,2
480
0,1
470
460
0,0
0,0
0,1
380
0,2
0,3
x
0,4
0,5
Pero el color de un objeto iluminado por la luz solar del mediodía
y medido a 5.000 K aún puede lucir bastante diferente si
es iluminado por una fuente de luz artificial con un valor de
5.000 K. Por sí sola, la temperatura del color puede ser engañosa
cuando se trata de la percepción del color, ya que solo se trata
de una descripción parcial de la lámpara. SPD es una descripción
mucho más completa de una fuente de luz. Dos lámparas con
la misma temperatura del color pueden tener diferentes SPD,
y por lo tanto, la experiencia visual con el mismo objeto puede
ser muy diferente.
Limitaciones del índice de reproducción
del color
600
100000
0,3
Las fuentes de luz con temperaturas del color bajas suelen tener
una proporción superior de longitudes de onda rojas y amarillas,
mientras que las fuentes de luz con temperaturas del color más
altas suelen tener mayores proporciones de luz azul.
La temperatura del color solo calcula la proporción visible de
los colores contenidos en la luz blanca; ciertamente no es algo
lo suficientemente preciso para predecir cómo se percibirán
los colores.
560
0,6
0,5
El color rojo de la varilla de hierro a aproximadamente 2.300 K
es casi del mismo color que el sol poniente. El brillo de la varilla
de hierro a aproximadamente 2.800 a 2.900 K se acerca al color
de una típica lámpara incandescente. Si pudiese calentar la varilla
de hierro a 5.000 K o más sin derretirla, la varilla brillaría con
una luz que se asemejaría a la luz solar directa. Las lámparas de
luz natural suelen tener temperaturas del color entre los 5.000 K
y los 7.500 K.
0,6
0,7
0,8
La temperatura del color correlativa
ofrece una guía limitada
Cuando un fabricante le pide a un cliente que especifique la
fuente de iluminación para la evaluación del color, el cliente
puede proporcionar la temperatura del color correlativa de la
fuente de luz. Como su nombre lo sugiere, la temperatura del
color define el color de un cuerpo oscuro (imagine una varilla
de hierro) mientras se calienta a miles de grados Kelvin (K).
Si aplica la llama de un soplete de acetileno a la varilla de hierro,
primero brilla de un color rojo opaco, luego un rojo brillante,
luego amarillo y finalmente se acerca a un blanco azulado.
Al preguntar qué fuente de luz usar para la evaluación
del color, un cliente también puede responder con el índice
de reproducción del color, una medición cuantitativa de la
capacidad de una fuente de luz de reproducir fielmente el color
de un objeto en comparación con una fuente estándar. El CRI
(Índice de representación del color) se expresa en un valor de
cero a 100, donde cero no representa un color y 100 es una
representación perfecta del color, comparado con una fuente
de luz estándar. La fuente de luz de referencia para las lámparas
de menos de 5.000 K es iluminante A, esto es incandescente.
La luz incandescente tiene muy poca energía azul y una
sobreabundancia de energía amarilla, naranja y roja; esta no
es la mejor opción para una evaluación precisa del color. Aun
así, esta fuente de luz posee un CRI de 100.
El iluminante de referencia para las fuentes con temperaturas
del color superiores a 5.000 K es D65, el cual es un iluminante
mucho más azul y de espectro más completo. Por lo tanto,
cualquier fuente con una temperatura del color superior a los
5.000 K se comparan con D65 para CRI, lo que significa que una
fuente con un CRI cercano a los 100 reproduce los colores del
objeto casi tan bien como lo hace el D65.
Temp. del color
CRI
Lámpara fluorescente
de color “blanco frío” 3.400
65
Xenón
5.92094
Vapor de mercurio
5.900
17
Incandescente de 100 W
2.856
100
Cabina de visualización
5.000
94
Cielo típico de verano
6.500
100
Incluso las lámparas con el mismo CRI pueden no representar
los colores de la misma manera. Dos lámparas pueden tener
el mismo CRI de 50, pero una lámpara puede ser buena para
mostrar el naranja y el azul, y pobre para representar el verde
y el rojo, mientras que la otra puede ser exactamente lo opuesto.
Probar todo junto
Considerando todas las diferentes formas que pueden usar
los fabricantes de lámparas para describir las fuentes de luz,
los fabricantes sintieron cierta frustración al no haber pautas
recomendadas sobre la curva SPD, temperatura del color
apropiada, CRI y otros parámetros.
Por suerte, existen. ISO 3664:2009(E) e ISO 23603:2005(E),
desarrolladas por la Organización internacional de normalización
(ISO, International Organization for Standardization) en
Génova, Suiza, establecen las prácticas generalmente aceptadas
que ofrecen formas confiables de iluminar muestras para la
evaluación visual del color. ISO 3664 se desarrolló para ayudar
a la industria de la fotografía y de los gráficos, e ISO 23603
se desarrolló, en gran medida, para los fabricantes. Ambos
estándares se pueden usar en la industria como un punto de
inicio sólido para obtener una iluminación confiable.
Saber que una lámpara tiene un CRI de solo 90 nos dice que la
lámpara reproduce los colores con una precisión del 90 %, igual
que una fuente estándar; pero no nos dice si la fuente estándar
es incandescente o luz solar. Al igual que la temperatura del
color, CRI es una descripción incompleta de una fuente de luz.
Considere que una lámpara de sodio de alta presión tiene un
CRI de solo 15, lo cual convierte a la lámpara en una opción
deficiente para evaluar el color. Una fuente de luz común para
un espacio de oficinas puede tener un CRI en el orden de los 60,
pero el estándar comercial para las fuentes de luz que se usan
para la evaluación del color es un CRI de 90 o superior.
Así, cuando su cliente o proveedor le cuente acerca de una
nueva fuente para evaluar el color, recuerde preguntar qué
iluminante CIE o fuente (definida por SPD) se debe usar para
la evaluación visual. La temperatura del color, el índice de
representación del color y el nombre genérico de la lámpara
no son suficientes para garantizar que ambas partes usen la
misma fuente de luz para la evaluación del color, lo cual puede
resultar en inconsistencias entre las dos.
El CRI es un índice relativo, lo cual significa que el rendimiento
de la lámpara es relativo a una fuente de luz de referencia, a la
cual se le asigna la calificación superior de 100. Debido a que el
CRI no es un indicador absoluto del rendimiento de la lámpara,
ofrece un panorama incompleto de cómo los colores lucirán bajo
las fuentes de luz que simulan la luz solar.
Distribución de la temperatura del color y la potencia espectral
2,4E-3
2,2E-3
Irradiancia espectral (Wm-2mm)
2,0E-3
1,8E-3
1,6E-3
1,4E-3
1,2E-3
1,0E-3
8,0E-1
6,0E-1
4,0E-1
2,0E-1
0,0E+0
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
Longitud de onda (nm)
640
660
680
700
720
740
760
780
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