Groene LED straatverlichting

[physicalattraction]

Bij mij in de buurt staat ook van die LED straatverlichting, die 's avonds geel licht uitzendt. Wanneer ik er rondloop, zie ik altijd individuele rode en groene pixels. Ik heb hetzelfde met beamers die wit licht uitzenden; wanneer ik mijn hoofd beweeg, zie ik individueel rood, blauw en groen. Andere mensen lijken hier echter geen last van te hebben. Weet iemand of er meerdere mensen dit probleem hebben, hoe frequent het voorkomt en of de lichtindustrie hier rekening mee houdt?

[jkien]

Misschien omdat je een brildrager bent met sterke glazen, en die andere mensen niet?

Bij de hoofdbeweging gaat de zichtlijn naar de lamp soms door de perifere delen van het brillenglas, nabij de rand. Hoe verder de zichtlijn van het midden verwijderd is, hoe sterker de kleurschifting.

 Bij mij als bijziende, met bril, zit rood aan de buitenkant. Valt dat te verklaren, en kan het hoekverschil berekend worden?

Kleurschifting ten gevolge van schuin door brillenglas kijken naar de groene straatlantaarns en hun reflectie in het water. Rood aan de buitenkant. Belichtingstijd optimaal voor kleuren in de reflectie. Beetje onscherpe opname door lange belichtingstijd (1/4 s) zonder statief.

[theswink]

Dat je geen blauw licht nodig hebt om te zien zal best kloppen - ik neem aan dat je hersenen dan maar aannemen dat dingen die eigenlijk blauw zijn zwart zijn en het daarbij laten. In die zin zul je met dit licht niet kunnen zien of er een zwarte of een blauwe auto langskwam.

Ik heb het wel eens gezien in een donkere ruimte waarin je met 2 lasers op het plafond oid mikt om zo het licht te verspreiden. Doe je dat met bijv 650 en 532 nm dan zie je echt geen blauw. Valt wel op af te dingen dat die groene laser een heel stuk monochromatischer is dan die groene leds, en misschien ook wat korter in golflengte. Als ik die foto zo zie zou ik het schatten op zeg 510-520 nm of iets in die buurt.

fijn dat je aannames doet en daarmee je ongeloof stoelt...

[jkien]

fijn dat je aannames doet en daarmee je ongeloof stoelt...

 
Er ontbreekt een noodzakelijk gegeven bij je stelling dat de rode led het oog helpt om te herkennen dat een pigment blauw is. Wat is de golflengte van die rode led? Stel bijvoorbeeld dat het 630 nm is, wat voor een rode led gewoon is, dan zien de S-kegeltjes (die het blauw herkennen) daar niets van, volgens deze grafiek uit wikipedia.

 

[Benm]

Het gaat denk ik meer om wat de golflengte van die leds is, en hoe breed hun spectrum is (leds zijn over het algemeen niet bijster monochromatisch, vergeleken met lasers oid). Het zou kunnen dat de groene nog een beetje blauw geeft.

Maar hoe het ook zij, als je lichtbron geen blauw(achtig) licht afgeeft dat door een object weerkaatst wordt kun je niet zien of dat object blauw of zwart is. Wel kan het zijn dat je het domweg vooraf weet en het daarom zo ziet, wat dat betreft zijn de hersenen wonderlijk handig, maar je ogen zijn niet verantwoordelijk voor dat effect.

[jkien]

Ik heb het zojuist uitgeprobeerd. Blauwe en groene kleuren op een boekenkaft kon ik niet goed onderscheiden bij de straatverlichting van bericht #1.

[Benm]

Interessant - mogelijk hebben die "groene" leds een breder spectrum dan ik zou vermoeden. Als ze blauw helemaal niet bereiken zouden blauwe inkten zwart (of grijs, afhankelijk van saturatie) moeten lijken in plaats van groen. Het kan ook zijn dat de blauwe inkt een redelijke hoeveelheid groen, maar geen rood, weerkaatst. Onder zo'n rare lichtbron krijg je dan metamerisme van de blauwe en groene pigmenten, terwijl ze onder normaal (gloeilamp) licht duidelijk een andere kleur hebben.

[rwwh]

Het gaat niet alleen om het emissiespectrum van de leds, maar ook het absorptiespectrum van de kegeltjes in je oog speelt mee. Die overlapt nogal. Onze ogen zijn geen spectrometers, maar meten de respons van 3 kleurgevoelige stoffen. De verhouding in respons geeft in onze hersenen de kleur. Er zijn vele verschillende spectra die dezelfde responsverhouding opleveren. Als je werkelijk 2 lijnen hebt in aanstralend licht op een voorwerp (zonder fluorescentie) kun je daarmee niet alle verschillende verhoudingen maken in je ogen. Dat betekent dat er kleuren zijn die je door elkaar gaat halen. Hoeveel bandbreedte je moet hebben om wel alle kleuren te kunnen zien weet ik niet.

Op dit principe is ook een van de beveiligingen van eurobiljetten gebaseerd: twee verschillende kleurstoffen die in zonlicht precies dezelfde kleurrespons geven in ons oog, maar onder kunstlicht niet. Dit kam omdat het absorptiespectrum van die twee kleurstoffen toch wel verschilt.

[Benm]

Eigenlijk moet je gewoon een compleet spectrum hebben om alle kleuren goed te kunnen zien. Dat lukt alleen met blackbody lampen (gloeilampen, halogeen).

Nu je steeds meer zuindige lampen ziet geeft dat wel wat problemen. Het gaat bijvoorbeeld wel eens mis als je prints maakt met een CMYK proces en een spotkleur (bijvoorbeeld intens geel). RGB-lampen hebben vaak een redelijk 'gat' tussen rood en groen, waardoor die spotkleur niet echt uit de verf komt terwijl de CMYK print (die toch al weinig saturatie had voor geel, groen of blauw) er vrij normaal uit ziet.

Op andere terreinen heeft het ook wel consequenties: bijvoorbeeld in supermarkten die vooral door TL verlicht worden. Daar zetten ze bijvoorbeeld speciale lampen op het verse vlees zodat dit roder lijkt dan het is. Zouden ze dat niet doen dan lijkt het juist minder rood dan het werkelijk is.

[jkien]

Bij mij als bijziende, met bril, zit rood aan de buitenkant. Valt dat te verklaren, en kan het hoekverschil berekend worden?

 
Een poging. Mijn waarneming was dat de richting van de rand van het brillenglas 45° t.o.v. het midden was, en het richtingsverschil tussen de beelden van de rode en de groene led ongeveer 0.2°. De brilsterkte is -5 dpt.

Een persoon die verziend is heeft een positieve lens als bril. Omdat het brillenglas zich niet bevindt op het hoornvlies, zoals een contactlens, maar op enige afstand ervoor (de 'vertexafstand'), vergroot hij het beeld. De angulaire vergrotingsfactor is A = 1 + S b. (1) Hierbij is S de brilsterkte, en b de vertexafstand, dat is de afstand tussen het brillenglas en de vertex (top) van het hoornvlies. De vertexafstand is bij de meeste brillen 14 mm. Wegens lenssterkte S = 1/f = (n-1) [1/R₁ - 1/R₂] geldt A = 1 + b (n-1) [1/R₁ - 1/R₂]. (2)  Beschouw A als functie van n, dan is dA/dn = b [1/R₁ - 1/R₂] = b S / (n-1).

Voor het richtingsverschil tussen de rode en groene led geldt Δφ / φ = dA/dn · Δn =  b S Δn / (n-1).

Dit is berekend voor een persoon die verziend is. Voor een bijziende geldt precies dezelfde formule, maar dan is S negatief, en de vergroting wordt kleiner dan 1, wat neerkomt op verkleining. Bij een bijziende wordt een rood voorwerp minder verkleind dan een groen voorwerp (want brekingsindex n_rood < n_groen). Daarom bevindt het beeld van de rode led zich aan de buitenkant.

Hoe groot zou de brekingsindex voor rood en groen licht zijn? De glazen van mijn bril hebben een hoge brekingsindex. Dat is bij brillen gewoonlijk een brekingsindex van 1.7. (3) Stel dat het glas lijkt op SF 10 in de grafiek van wikipedia, dan volgt uit de formule een richtingsverschil Δφ = 0.1° tussen de beelden van de rode en de groene led (φ = 45°, b = 0.014 m, S = -5 dpt, Δn=0.02, n=1.73, λ_rood = 630 nm, λ_groen = 530 nm). Dat komt in de buurt van de waargenomen 0.2°.
 
Mijn -5 dpt bril verkleint de wereld 7% zonder dat het me opvalt, een kwestie van gewenning. Alleen toen ik ooit eens contactlenzen probeerde zag ik hoe ongelooflijk groot mijn handen waren.

 

[Benm]

Dat je bril de wereld ahw een beetje verkleint kan nog best riskant zijn trouwens - zeker voor mensen die soms een bril en soms lenzen gebruiken. Bij bijvoorbeeld autorijden is een vergissing in afstand van een paar procent vaak het verschil tussen net op tijd stilstaan en ergens vol overheen rijden.

Maar wat die kleuren betreft: het is inderdaad best plausibel dat je door een bril een zeker prisma effect krijgt als je naar iets kijkt dat niet recht voor je staat. Iets dat bijvoorbeeld 45 graden buiten het punt waar je naar kijkt zal best gevoelig zijn voor het verschil in brekingsindex van het brillenglas voor verschillende kleuren. Als je je hoofd draait om het nader te bekijken verdwijnt dat effect acuut omdat je dan onder een normale hoek door het glas kijkt en effect niet meer aanwezig is.

Zeker als het min of meer puntbronnen zijn (vaak het geval bij leds) kan ik me er wat bij voorstellen dat je rode en groene puntjes ziet aan de zijkant (als je over een weg rijdt met dergelijke lampen) terwijl ze een uniforme kleur hebben als je er recht in kijkt. Hetzelfde geldt voor het beeld van een beamer en dergelijke. Bij iets met een continue spectrum als een gloeilamp zal dat minder uitgesproken zijn - die prismawerking is er wel, maar het is een continu spectrum dat niet resulteert in 2 losse puntjes maar meer in een 'veeg'.

[eriktoussaint]

Eigenlijk moet je gewoon een compleet spectrum hebben om alle kleuren goed te kunnen zien. Dat lukt alleen met blackbody lampen (gloeilampen, halogeen).
Nu je steeds meer zuindige lampen ziet geeft dat wel wat problemen.

Kijk eens naar gele bloemen. Die lijken bij mij knaloranje. Even je mobieltje erbij om te checken. Je scherm geeft waarschijnlijk zo veel licht dat je de "echte" kleur van de bloemen kan zien.
 

[Benm]

Onder niet-natuurlijke belichting kan van alles een rare kleur krijgen.

Een foto maken is overigens geen goede oplossing, gezien fotocamera's werken met een RGB systeem. In normale situaties werkt dat best goed, maar bij rare belichting juist niet. Er is geen enkele relatie tussen de sensor van een camera en de receptoren in je ogen. Wel is er een relatie tussen de sensor en de weergavemogelijkheden van het gemiddelde beeldscherm, waardoor de foto's er tamelijk natuurgetrouw uit komen. Let wel op "tamelijk" - bij sterk verzadigde kleuren kan een beeldscherm niet eens weergeven wat je gezien zou hebben op het moment dat de foto genomen werd.

Bovendien zijn de sensoren in cameras gevoelig voor onzichtbaar licht: kijk maar eens door de camera app van je telefoon naar een afstandsbediening. Meestal zie je dan een paarsachtig flikkerend licht, dat in werkelijk onzichtbaar IR licht is met een golflengte van ~900 nm.

[rwwh]

Nou ja, "geen enkele relatie" tussen een camera en het oog is misschien wat erg cru gezegd. In beide zitten sensoren die pieken in het rood, groen en blauw. Alleen is het "gevoeligheidsspectrum" van de de drie sensoren in het oog en in een camera niet hetzelfde. Hierdoor kunnen twee voorwerpen die in onze ogen precies dezelfde verhouding van rood/groen/blauw geven maar wel een verschillend spectrum hebben er op een foto verschillend uitkomen.

Hiernaast speelt nog de "witbalans": je hersenen passen de kleurinterpretatie binnen zekere grenzen aan aan het "gemiddelde" van de omgeving.

Ogen en hun waarneming zijn behoorlijk mysterieus. Heb je je wel eens gerealiseerd dat de zwarte letters op een projectiebeeld dezelfde "kleur" hebben als het witte projectiescherm wanneer de projector uit staat? Niet echt een objectieve waarneming van zwart dus.

[Benm]

Waarneming van helderheid en kleur is sowieso subjectief. En met helderheid zijn we er verdomd slecht in (zie https://en.wikipedia.org/wiki/Checker_shadow_illusion - trap je ook in als je het weet).

De sensoren in een camera hebben echt een compleet ander gevoeligheidspatroon dan de kegeltjes in je ogen. Voor blauw komt het wel aardig overeen, maar rood/groen absoluut niet.

Groen in een camera is groen, zeg 520 nm. Rood in een camera is rood, ca 650 nm.

De gevoeligheidspiek van een M cone ligt rond 540 nm (geelgroen), die van een L cone rond 570 nm (geel).

Je hersenen berekenen natuurlijk wel de juiste kleur uit de verhouding tussen L en M, maar als je bijvoorbeeld naar zuiver groen licht (532 nm laser bijvoorbeeld) krijgt worden zowel L als M gestimuleerd. Bij een camera zullen de rode pixels helemaal niet op dat groene licht reageren.