Techniques de mesure en goniophotométrie : intégration de la sphère et du goniomètre

Introduction

La goniophotométrie est une méthode standard pour décrire le champ lumineux autour d'une source ponctuelle donnée. C'est vital dans de nombreux domaines différents, comme conception de l'éclairage, éclairage de voiture, éclairage de jardin, et plus encore.

La sphère d'intégration et le goniomètre sont deux outils de mesure populaires utilisés dans goniophotométrie. Différentes tâches nécessitent diverses méthodologies en raison de leurs propres forces et faiblesses. Cet article examine les principes fondamentaux, la configuration de mesure, les avantages et les limites de chaque méthode, ainsi que leurs domaines d'application respectifs et les problèmes de précision des mesures.

Intégration de Sphère

La sphère intégrante est un dispositif typique utilisé pour obtenir des mesures dans le domaine de la goniophotométrie. Il a la forme d'une sphère creuse dont la surface est recouverte intérieurement d'un matériau hautement réfléchissant (souvent du sulfate de baryum).

La lumière provenant de la source étant dispersée uniformément sur la sphère, il est possible de quantifier à la fois le flux lumineux total ainsi que sa répartition spatiale.

1. a) Configuration de la mesure : la surface intérieure de la sphère absorbera et dispersera la lumière provenant d'une source positionnée près du centre de la sphère. Il est possible que nous puissions obtenir une répartition spatiale de la lumière diffusée si nous positionnons des photodétecteurs ou des spectroradiomètres à des endroits clés tout autour de la sphère.
2. b) Avantages : Parce qu'elle fournit une mesure moyenne de la dispersion de la lumière dans toutes les directions, la sphère d'intégration est utile pour obtenir le flux lumineux total, les propriétés colorimétriques et une évaluation globale des performances. La configuration est simple et offre reproductibilité et fiabilité des mesures. De plus, il est compatible avec une large gamme de configurations de sources en termes de taille et de forme.
3. c) Limites : En raison de sa faible résolution angulaire, la sphère d'intégration n'est pas aussi efficace ou précise que d'autres approches lorsqu'il s'agit de surveiller des sources hautement dirigées. La seule chose qui peut être déterminée à partir des données est la distribution typique de la lumière, et il est possible que des informations directionnelles spécifiques soient perdues au cours du processus. De plus, en raison de la taille de la sphère, il peut s’avérer difficile d’évaluer des sources très volumineuses ou dont la répartition géographique est complexe.

Goniomètre

Le goniomètre est encore un autre instrument couramment utilisé dans goniophotométrie. Il est possible d'obtenir des mesures très précises de la répartition angulaire du rendement d'une source lumineuse. Le goniomètre est un appareil qui mesure la lumière sous différents angles d'incidence ; il est constitué d'une plate-forme tournante sur laquelle sont fixés la source et un photodétecteur ou spectroradiomètre. Le goniomètre est utilisé pour déterminer comment la lumière interagit avec différentes surfaces.

1. a) Configuration de mesure : La plate-forme goniométrique, sur laquelle la source est montée, a la capacité de tourner dans les plans horizontal et vertical. Lorsqu'un photodétecteur ou un spectroradiomètre est monté sur un bras qui tourne de manière synchronisée avec la source, le bras lui-même tourne. Lorsque la source tourne, les données sur la dispersion de la lumière sont obtenues sous une grande variété de perspectives.
2. b) Avantages : L'utilisation de la capacité du goniomètre à mesurer la dispersion angulaire de la lumière est utile lors de recherches sur des sources hautement dirigées. Les caractéristiques spatiales exposées incluent des éléments tels que les angles de faisceau, les distributions d'intensité et les angles de coupure de la lumière. Ce ne sont là que quelques-unes des caractéristiques présentées. Lorsqu'il s'agit d'évaluer les performances de systèmes d'éclairage dirigé, tels que ceux présents dans les véhicules et comprenant les phares et les projecteurs, le goniomètre prend tout son sens.
3. c) Limites : Lors de l'utilisation d'un goniomètre, le temps est une considération puisqu'un contrôle précis de l'angle ainsi que de nombreuses mesures prises sous divers angles sont nécessaires. La précision des mesures peut être remise en question en raison d'un certain nombre de facteurs, notamment les vibrations mécaniques et la lumière parasite. En outre, il est possible que les installations de goniomètres aient du mal à accueillir des sources soit très grandes, soit présentant des géométries particulièrement complexes.

Domaines d'application et considérations

La sphère d'intégration et le goniomètre qui doivent être utilisés pour une mesure particulière sont déterminés par des éléments propres à l'application ainsi que par la source de lumière. Dans les paragraphes suivants, des considérations et des exemples d’applications sont fournis pour chaque approche :

1. a) Sphère d'intégration : Une sphère d'intégration est un outil qui peut être utilisé pour quantifier divers aspects des sources lumineuses, y compris le flux lumineux total, les caractéristiques colorimétriques et une évaluation globale des performances. Il est possible de l'utiliser pour fournir une mesure précise de la luminosité de sources lumineuses diffuses ou omnidirectionnelles, telles que les lampes à incandescence et fluorescentes. Il est également utile pour évaluer l’indice de rendu des couleurs (IRC) et maintenir l’uniformité des couleurs dans une gamme de conditions d’éclairage. Dans la conception d'éclairage architectural, où la distribution totale de la lumière est très importante, la sphère d'intégration peut être un outil utile lors de l'analyse des performances des luminaires.

Les LED, les projecteurs et les phares de voiture sont tous des exemples de sources lumineuses extrêmement dirigées, c'est pourquoi un goniomètre est l'outil de choix pour mesurer leurs angles de faisceau. Les angles du faisceau lumineux, les distributions d'intensité et les angles de coupure de la lumière peuvent tous être mesurés avec précision à l'aide d'un goniomètre. Ceci est particulièrement important dans les luminaires destinés aux véhicules, aux théâtres et aux maisons, où une direction précise de la lumière est nécessaire. Vous pouvez sélectionner LISUN pour les meilleurs goniophotomètres.

Il y a un certain nombre de choses à prendre en compte lors du choix d'une méthode de mesure. Pour commencer, la taille et la forme de la source de lumière comptent. En raison de leur adaptabilité, les sphères d’intégration peuvent être utilisées à diverses fins. Cependant, les goniomètres peuvent avoir du mal à traiter des sources très volumineuses ou complexes.

Le deuxième facteur à prendre en compte est le niveau de détail et de précision dont vous avez besoin dans le monde physique. Alors que les sphères intégratrices peuvent évaluer la dispersion de la lumière sur une base moyenne, les goniomètres peuvent fournir des données de direction plus précises. La sphère d'intégration est un outil utile pour déterminer des moyennes ou évaluer la performance globale. Le goniomètre est l'outil de choix lorsque des mesures précises d'angles, de diagrammes de faisceaux ou de distributions asymétriques sont nécessaires.

Troisièmement, le temps et les efforts nécessaires à la mise en place de la mesure doivent être pris en compte. Des configurations simples de sphères d’intégration peuvent fournir rapidement des résultats précis. Cependant, les configurations du goniomètre peuvent prendre du temps car elles nécessitent un contrôle précis de l'angle et de nombreuses lectures à différents endroits.

Enfin, les normes et réglementations pertinentes pour l’utilisation prévue doivent être prises en compte. La Commission internationale de l'éclairage (CIE), l'American National Standards Institute (ANSI) et d'autres fournissent tous des recommandations et des normes pour les évaluations goniophotométriques. La capacité des laboratoires et des fabricants à effectuer des mesures précises et cohérentes repose sur leur connaissance de ces normes.

Conclusion

Les sphères intégratrices et les goniomètres sont deux outils indispensables dans le domaine de goniophotométrie, qui étudie la répartition spatiale de la lumière provenant de diverses sources. Lors de l'évaluation de l'efficacité d'une source diffuse ou omnidirectionnelle, la sphère d'intégration est utile pour évaluer le flux lumineux total, les paramètres colorimétriques et les performances globales.

Mais le goniomètre brille vraiment lorsqu’il s’agit de mesurer la dispersion angulaire précise de la lumière provenant de sources ponctuelles. La taille, la résolution spatiale, la facilité d'installation et le respect des normes applicables ne sont que quelques-uns des facteurs à prendre en compte lors du choix entre les deux méthodes. Pour des lectures goniophotométriques fiables et utiles, il est crucial de bien comprendre les forces et les faiblesses de chaque méthode.

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