Calcul de luminosité de saturation

[invite29408927]

Bonjour,

J'aimerais me procurer un capteur de type photodiodes, plus précisément une matrice de photodiode 128*1.

Je me suis procuré la datasheet d'un de ces composants.

Cependant j'ai des doutes sur la possibilité d'utiliser ce capteur dans mon cas.

Il sera souvent exposé à la lumière ambiante et devra détecter de faible variation de lumière. En gros mon soucis est que je crois que ce capteur sera constamment saturé.

Les test effectuer par le constructeur sont à 880nm pour un temps d'exposition de 0.7ms.
La valeur de saturation du capteur est de 14µW/cm²

880nm correspond à une réactivité de 100% du capteur (en gros sa longueur d'onde caractéristique)

A la lumière ambiante on est centré sur 550nm, mon temps d'exposition sera de 1,8ms mini (j'utilise une fréquence plus basse que celle pour leurs essais)

Le flux lumineux est différent à 550nm et 880nm, l'efficacité lumineuse relative est de 0.996 à 550nm contre 1.5e-5 à 780 nm et donc encore plus faible à 880nm.

En gros pour obtenir une même saturation il faut 66400 fois moins de puissance à 550nm.

Cependant le capteur a une réponse à 55% pour 550nm ce qui réduit le facteur à 36520 fois moins.

En gros si je me suis pas trompé il faut seulement 3.83e-4 µW/cm² pour saturer le capteur ce qui correspond à 0.26lux et qui est très faible.


J'ai utilisé http://fr.wikipedia.org/wiki/Flux_lumineux et la courbe jointe de la datasheet
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[invite29408927]

Personne?

Navré de remonter le sujet mais il était en troisième page donc je voulais pas qu'il tombe dans l'oubli

[Tropique]

A mon avis, personne n'a compris, il faudrait que tu résumes de façon claire les données du problème, parce que là, on n'y voit pas clair du tout (héhé).
Tu sors un facteur 1.5e-5 de ta manche, je ne vois pas bien pourquoi.
D'après ce que je vois, ça s'appliquerait à la vision humaine, pas à ton capteur.

[invite29408927]

Hum en suivant le liens Wikipédia, le 1,5e-5 est dedans.

En gros mon problème est que j'ai un capteur dont les données dans la datasheet sont vérifié pour une longueur d'onde de 880nm.

Le capteur (photodiode) sature pour 14µW/cm², à 880 nm l'éfficacité relative est inférieur à 1,5e-5 (qui est celle de 780nm).

Pas sortie de ma manche, trouvé dans le wiki mis en lien

Ne trouvant pas l'efficacité relative de 880 j'utilise celle de 780nm.


Si j'ai une efficacité relative plus élevée le capteur devrait saturer pour une puissance de lumière nettement plus faible.
Pour 550 nm l'efficacité relative est de 0.996. (encore dans le wiki mis en lien)

Cependant il y a aussi le fait que le capteur fonctionne "mieux" à 880nm qu'a 550nm, à 880 le capteur est à 100% tandis qu'il est à 55% pour 550nm. (Graphique fournit au premier post).

Je voudrais savoir pour quel puissance lumineuse mon capteur sature à 550nm.

Détail de mes calculs:

Puissance lumineuse nécessaire à 880nm pour saturation du capteur: 14µW/cm²

Efficacité lumineuse approximative à 880nm: 1,5e-5
Efficacité lumineuse à 550nm: 0.996

Rapport d'efficacité lumineuse: 66400

Efficacité du capteur à 880nm: 100%
Efficacité du capteur à 550nm: 55%

Rapport d'efficacité lumineuse du capteur 36520

Il faut donc 36520 fois moins de puissance lumineuse pour le saturer.

soit 3,83e-4µW/cm²

Ma question est: Est ce que ma démarche est bonne? Est ce que mes calculs ne sont pas du grand n'importe quoi?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Tout ça me semble totalement incohérent. Je ne vois toujours pas pourquoi tu veux faire intervenir la sensibilité de l'oeil dans le calcul, tu restes toujours avec des W/m², et en plus à 880nm la sensibilité de l'oeil est nulle (sauf en brulant la rétine, mais ça ne marche qu'une fois).

Si tu veux savoir à quelle intensité la saturation se produit pour 550nm, il faut que tu fasses le rapport de l'efficacité à 550nm sur l'efficacité à 880nm, que tu multiplies par la valeur de saturation, en tenant compte éventuellement du temps d'exposition.
Je ne vais pas plus loin dans les calculs, parce que la courbe de réponse spectrale que tu as donnée n'est pas cohérente avec ce que tu dis.
Mais tu vois le principe.
Il ne faut pas faire intervenir la courbe de sensibilité de l'oeil tant que tu ne travailles qu'avec le capteur.

[PA5CAL]

Bonjour

Ce n'est toujours pas clair. Certes tes 1.5e-5 ne sortent pas de ta manche, mais ils n'en sont pas pour autant pertinents, parce qu'ils concernent la vision humaine diurne, et pas ton capteur ni ta source lumineuse.

La photodiode ne sature pas à cause d'une émission sur une longueur d'onde, mais à cause de la totalité de l'énergie qu'elle transforme en courant électrique, toutes longueur d'onde confondue.

Quand la datasheet indique une limite de saturation de 14µW/cm² à 880 nm, elle fait référence à une source monochromatique (un laser infrarouge par exemple) suffisamment simple pour que l'utilisateur puisse mener ses calculs directement à partie du spectre de sensibilité qu'elle donne par ailleurs.

Si ta source lumineuse est monochromatique avec un longueur d'onde de 550 nm (un laser bleu-vert par exemple), alors la limite de saturation se déduit directement d'après la courbe :




Si ta source lumineuse n'est pas monochromatique, alors il faut tenir compte de tout son spectre, pondéré par le spectre de sensibilité de la photodiode. Pour déterminer à quel niveau de luminosité ta photodiode sature, il faut donc que tu intègres le produit de son spectre de sensibilité relatif par le spectre de ta source lumineuse.


NB: dans la courbe que tu donnes, 880 nm ne correspond pas à 100%.

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[invite29408927]

Merci, beaucoup.

Clairement en me disant que ce n'est pas cohérent j'ai ma réponse, ne m'y connaissant absolument pas en optique (jsuis mécanicien) vous répondez à mes attentes.

En revanche je ne vois pas pourquoi vous parlez d'oeil humain, je ne parle pas de cela (enfin il ne me semble pas).

D'accord donc l'efficacité d'une longueur d'onde n'intervient pas dans les calculs de puissance de saturation.

Si j'utilise une longueur d'onde à 550nm il faudra bien plus de puissance pour saturer mon capteur qu'a 880nm selon la courbe que je fournis (qui n'est pas celle de l'oeil humain mais celle du capteur)

[PA5CAL]

En revanche je ne vois pas pourquoi vous parlez d'oeil humain, je ne parle pas de cela (enfin il ne me semble pas).

L'intitulé du tableau de Wikipedia dont tu sors la valeur 1,5.10^-5 est « Efficacité lumineuse relative v(λ). Vision photopique (diurne) », c'est-à-dire en d'autres termes la courbe de sensibilité de l'oeil humain en vision de jour.

Si j'utilise une longueur d'onde à 550nm il faudra bien plus de puissance pour saturer mon capteur qu'a 880nm selon la courbe que je fournis (qui n'est pas celle de l'oeil humain mais celle du capteur)

Exact. Et c'est le sens de la règle de trois que j'ai donnée (laquelle n'est valable que pour une source lumineuse monochromatique, je rappelle).

[Tropique]

Exact. Et c'est le sens de la règle de trois que j'ai donnée (laquelle n'est valable que pour une source lumineuse monochromatique, je rappelle).

Nous sommes d'accord sur l'essentiel. Je crois que tu as inversé les positions des sensibilités dans la fraction.

[invite29408927]

Ok, donc étant donné que tout c'était que pour du monochromatique je suis pas beaucoup plus avancé sur mon problème final, mais au moins j'ai compris le principe.

Merci.

Je vais me pencher sur ce que donne la lumière ambiante sur ce type de capteur.

[PA5CAL]

Je crois que tu as inversé les positions des sensibilités dans la fraction.

Non, je ne pense pas.

Si la sensibilité à 880 nm est 100%, la sensibilité à 550 nm est 55%, et le niveau de saturation à 880 nm est 14µW/cm², alors il faut 14x100/55 = 25,5µW/cm² pour saturer le capteur à 550 nm.

À une longueur d'onde donnée, moins le capteur est sensible, plus le niveau nécessaire à la saturation est élevé.

[Tropique]

Non, je ne pense pas.

Si la sensibilité à 880 nm est 100%, la sensibilité à 550 nm est 55%, et le niveau de saturation à 880 nm est 14µW/cm², alors il faut 14x100/55 = 25,5µW/cm² pour saturer le capteur à 550 nm.

À une longueur d'onde donnée, moins le capteur est sensible, plus le niveau nécessaire à la saturation est élevé.

Oui, effectivement, je me suis mélangé les pinceaux.