choix des leds suivant un éclairement énergétique

ritchy · Message non lu par **ritchy** » 19 avr. 2006, 12:07

Voila j'ai un cahier des charges qui m'imposent un eclairement énergétique maximal de 100w/m².
Je voudrais savoir comment choisir le nombre de LED rouges nécessaires pour satisfaire ce cahier des charges sachant que les caractéristiques d'une LED sont exprimées en Candela ou en Lumen !!!
La plaque sur laquelle est placée les LEDS est de 71cm².

merci par avance

Perig · Message non lu par **Perig** » 21 avr. 2006, 19:28

Ha le bonheur des unités ! Ton cahier des charges te donne des contraintes en "unités énergétiques" et generalement les "unites lumineuses" sont utilisees pour les LEDs. Il faut donc trouver quelle est la relation entre celles-ci. En cherchant un peu sur internet on trouve tres rapidement les valeurs mais comme je suis sympa je te mets ca ici.

1 watt = 683 lumen @ 555nm

Cependant, d'apres ton message tu travailles avec des LEDs rouges qui doivent emettre au alentours de 620nm. Il faut donc tenir compte de la reponse de l'oeil dans la conversion pour etre precis. Celle-ci nous donne qu'en vision photopique (de jour, contrairement a scotopique, de nuit), aux alentours de 620nm, l'oeil a une "efficacite lumineuse" de 0.38 (ou 260lm/W) ce qui nous donne une conversion :

1 watt = 260 lumen @ 620 nm

Si tu as donc besoin d'un eclairement energetique de 100W/m^2 il te faudra en correspondance un eclairement de 26000lm/m^2. Si tu eclaires une plaque de 71cm^2 alors il te faudra des diodes ayant une puissance d'environ 184lm.

Maintenant on peut essayer de chercher ce que ca donne en nombre de diodes. Prenons une des meilleurs marque de LED, Luxeon. En regardant leurs datasheets (pdf) tu peux trouver que leurs diodes rouges avec packaging emettent un flux de 44lm. Il te faudra donc entre 4 (176lm) et 5 (220lm) de ces diodes pour atteindre ton objectif.

Pour comparaison, si tu utilises des diodes basiques de 5mm, chacune d'elle a une intensité moyenne de 5000mCd typiquement ce qui correspond, pour un angle d'emission de 25°, à un flux de 0.631lm (voir le pdf). Il t'en faudra donc 292 pour avoir ce que tu souhaites !!

Perig · Message non lu par **Perig** » 21 avr. 2006, 19:46

J'oubliais qu'il y a aussi une page qui donne ces explications sur ce site :

Voir la page

ritchy · Message non lu par **ritchy** » 24 avr. 2006, 09:39

je te remercie beaucoup pout ton éclairage :D sur mon calcul de flux.
Ma longueur d'onde est de 645nm mais bon le calcul reste le meme !!!
Avec les luxeon il me faut 2 ou 3 LEDS alors qu'avec des classiques il m'en faut 134. Impressionnant la différence. Par contre ne faut il pas faire un compromis entre les 2 car au niveau de l'homogénité de l'éclairage, 3 LEDS pour une plaque de 71cm² c pas terrible ???
Angle de diffusion est de 110°.

Perig · Message non lu par **Perig** » 24 avr. 2006, 19:09

Le problème est que dans le calcul précédent on a supposé que toute la lumiere émise par les LED etait interceptée par la plaque ce qui n'est pas forcement le cas. Tout depend en fait à quelle distance tu te situes. Si tu es très proche, toute la lumiere sera interceptée par la plaque, tu auras bien ton eclairement voulu mais effectivement l'homogeneitée ne sera peut etre pas tres bonne (tu auras 3 spots plus brillants au centre des 3 LEDs). Si tu t'eloignes, le risque est de diminuer l'eclairement car toute la lumiere ne sera pas forcément interceptée mais l'homogénéité sera meilleure. Un bon compromis pourrait être d'utiliser un peu plus de LED moins puissantes mais mieux réparties.

Cependant il faut voir que 71cm^2 est quand meme une taille assez petite. As-tu une distance privilégiée pour positionner tes LEDs ?

Perig · Message non lu par **Perig** » 24 avr. 2006, 22:51

On m'a posé une question en message privé mais la réponse peut servir à d'autres donc je poste ca ici.

Quelle formule est utilisée pour passer de l'intensité (en candelas) au flux (en lumens) lorsque l'ont connait donc l'intensité et l'angle d'émission ?

En fait pour faire cette conversion j'ai utilisé un outil de conversion en ligne (http://led.linear1.org/lumen.wiz). Mais en y regardant de plus pres j'ai l'impression qu'il n'est pas juste !

La vraie formule est la suivante :

Flux = Integrale sur l'angle solide ohmega de [I(ohmega). d(ohmega)]

En passant en angles linéaires, cela devient :

Flux = Integrale sur l'angle d'emission theta de [I(theta).2.PI.sin(theta). d(theta)]

Soit au final après intégration avec une emission lambertienne :

Flux = PI.I0. sin²(theta_max)

Avec :
I0, l'intensité maximum en candelas au centre, celle donnée dans les docs
Theta_max, le demi angle d'emission

Si on prend les valeurs numériques de l'exemple (5000mCd et 25° full angle donc 12.5° demi angle) ca donne :

Flux = PI x 5 x sin²(12.5) = 0.735 Lumen

C'est donc proche de ce que nous donne l'outil de conversion (0.631lm) meme si ce n'est pas vraiment juste.

J'espère que c'est assez clair, c'est pas évident les formules de math en texte :/

ritchy · Message non lu par **ritchy** » 25 avr. 2006, 09:14

Perig a écrit :Cependant il faut voir que 71cm^2 est quand meme une taille assez petite. As-tu une distance privilégiée pour positionner tes LEDs ?

Quand tu dis position tu veux dire espacement entre LED ou distance entre LED et la plaque éclairée ?
De plus mon application est un peu plus complexe, je dois éclairer des algues donc la distance LED et algue est vraiement aléatoire !!!!
Plus tu illumines les algues plus elle dégage de l'oxygene !!!

Perig · Message non lu par **Perig** » 25 avr. 2006, 18:08

Je pense qu'il y a eu une incomprehension dans ton premier post. Tu nous dis :

La plaque sur laquelle est placée les LEDS est de 71cm².

J'ai supposé que tu voulais dire que ta surface à éclairer était de 71cm² mais d'après ton dernier message, cette plaque serait celle ou sont placées tes diodes.

Si c'est le cas, les calculs faits ci-dessus sont faux et il faut bien faire attention de ce dont on parle. Le fait de connaitre la surface d'émission permettrait de calculer la luminance de ta plaque mais ne permet pas à elle seule de calculer l'éclairement de la "cible". L'éclairement représente la quantité de lumière qui "arrive" sur une surface par unité d'aire. Si l'ont veut calculer un éclairement ici, cela sera l'éclairement de tes algues, et pour cela il nous faudra, soit la distance à laquelle tu places tes diodes par rapport aux algues (et on peut en déduire la surface éclairée) ou bien la surface totale que tu dois éclairer (et on peut en déduire la distance maximale a laquelle tu peux te placer).

ritchy · Message non lu par **ritchy** » 26 avr. 2006, 09:28

Excuses moi !!!

En fait mon projet est une boite rectangulaire hermétique mais pas sombre dans laquelle il y aura sur la partie supérieure un panneau de LEDS afin d'éclairer des algues. La hauteur entre la partie supérieure et la partie inférieure devrait etre de 25 à 30 cm ce qui fait une surface 2130cm^3.
Mais les algues ne seront pas plaquées au "sol" donc je me demande comment faire !!!

merci pour ta patience

Perig · Message non lu par **Perig** » 26 avr. 2006, 23:38

Donc si on résume :
- Boite rectangulaire
- 71cm² de base (environ 8cm x 9cm par exemple, soit environ 12cm de diagonale)
- 25cm à 30cm de haut

Ce qui veut dire que si on place un source lumineuse sur la surface supérieure, dirigée vers le bas, pour éclairer la totalité de la surface, il faudra avoir un demi angle d'au moins 13.5°. Ensuite, si les cotés sont réfléchissants ou diffusants, un angle plus grand pourra donner un effet de luminosité diffuse dans toute la boite ce qui serait le mieux mais il sera alors difficile de calculer ll'éclairement en un point donné.

On veut :
- Un éclairement de 100W/m²
- Couleur rouge (645nm)

Jusque là c'est bon ?