GEL 1001 Design I (méthodologie)

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1 GEL 1001 Design I (méthodologie) DEL/photométrie/colorimétrie Séminaire Technique Département de génie électrique et de génie informatique

2 Aspects techniques DEL (diode électroluminescente) Photométrie Sensibilité spectral de l œil humain Quantités photométriques de base Colorimétrie Fonction de couleur (RGB-XYZ) Diagramme de chromaticité Dispositifs (sources, détecteurs) GEL 1001 Design I (méthodologie) 2

3 DEL Une diode électroluminescente (DEL ou Light-Emitting Diode, LED), est un composant opto-électronique capable d émettre de la lumière lorsqu il est parcouru par un courant électrique. Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens et produit un rayonnement de lumière non cohérente à partir de la conversion d énergie électrique lorsqu'un courant la traverse. GEL 1001 Design I (méthodologie) 3

4 DEL (historique) The note by H.J Round (working at Marconi Electronics) in the Electrical World Vol 49, 1907 Prix Nobel de Physique 2014: Shuji Nakamura, Isamu Akasaki et Hiroshi Amano GEL 1001 Design I (méthodologie) 4

5 Avantages des DELs Efficacité énergétique Longue durée de vie Intensité variable Réponse rapide Petite dimension Directionnelle Couleur GEL 1001 Design I (méthodologie) 5

6 Efficacité (lm/w) From Craford, M. G. (1999). The bright future of lightemitting diodes. MRS Fall Meeting. Hiver 2014 GEL 1001 Design I (méthodologie) 6

7 Efficacité (lm/w) Hiver 2014 GEL 1001 Design I (méthodologie) 7

8 Caractéristiques Forme Luminosité Couleur coloration due à la longueur d onde du semi-conducteur; coloration modifiée par le capot de la diode (émission bleue ou UV + revêtement à base de luminophores) ; coloration par plusieurs émissions de longueur d onde différentes (diodes électroluminescentes polychromatiques, RGB). Elles permettent notamment de proposer une vaste gamme de couleurs Hiver 2014 GEL 1001 Design I (méthodologie) 8

9 Photométrie Œil humain est sensible au visible. La photométrie (optique) est la discipline de l'optique qui étudie les rayonnements lumineux tels que les perçoit l'être humain. GEL 1001 Design I (méthodologie) 9

10 Photométrie Courbe de sensibilité GEL 1001 Design I (méthodologie) 10

11 Photométrie (unité) Flux lumineux : lumen (lm) Intensité lumineuse: lm/sr = cd (candela) Éclairement lumineux: lm/m 2 = lux La conversion lm W est possible mais dépend de la longueur d onde. GEL 1001 Design I (méthodologie) 11

12 Principe de base Éclairement lumineux vs distance GEL 1001 Design I (méthodologie) 12

13 Principe de base Angle solide GEL 1001 Design I (méthodologie) 13

14 Principe de base Intensité lumineuse et éclairement lumineux GEL 1001 Design I (méthodologie) 14

15 Principe de base Exemple: Vous mesurez 22 lux à 3.162m de distance. Combien de lumen produit la source. GEL 1001 Design I (méthodologie) 15

16 Principe de base Éclairement lumineux GEL 1001 Design I (méthodologie) 16

17 Colorimétrie La colorimétrie est la discipline psychophysique qui relie la perception de couleur aux mesures physiques effectuées sur la lumière. L humain normal moyen perçoit la lumière grâce à trois récepteurs de sensibilités différentes dans l œil. Ces récepteurs, qu on appelle les cônes, ont des sensibilités centrées dans le rouge, le vert et le bleu. L œil perçoit la lumière en combinant les signaux reçus de chaque récepteur et permet également de différencier les couleurs. GEL 1001 Design I (méthodologie) 17

18 Colorimétrie Tristimulus XYZ GEL 1001 Design I (méthodologie) 18

19 Colorimétrie Diagramme de chromaticité (CIE1931) GEL 1001 Design I (méthodologie) 19

20 Colorimétrie Discrimination de la couleur GEL 1001 Design I (méthodologie) 20

21 Dispositifs Sources: DEL RGB DEL R + DEL G + DEL B Dispositif intégré Optical Secondaire (éclairé à la bonne place) GEL 1001 Design I (méthodologie) 21

22 Lire une spécification GEL 1001 Design I (méthodologie) 22

23 Dispositifs Détecteur: Éclairement lumineux lm/m 2 = lux Mesure couleur On veut la coordonnée de couleur (x,y) Mesure X, Y, Z (voir page 18)! Détecteur avec filtre (trois ou plus) Spectromètre (mesure le spectre) GEL 1001 Design I (méthodologie) 23

24 Détecteur (exemple) R,G,B and light intensity sensor R,G,B data is in true 8-bit RGB format from light intensity is output in lux (lx) lx given for R,G and B as well as full spectrum lx RGB color data and lx can be output simultaneously lx range from 0-3,235 lux Three different output modes: RGB only Lx only RGB and lx Data output is a single comma separated string Simple asynchronous serial connectivity (voltage swing 0-VCC) GEL 1001 Design I (méthodologie) 24

25 Conclusion N oubliez pas que votre projet est un design conceptuel. Approximations (point source, uniformité de l éclairage ) Plusieurs solutions GEL 1001 Design I (méthodologie) 25