Etude lumière: System collimateur universelle
Tout d'abord, un grand bonjour à tout le monde.
Voila, Dans un but totalement personnel et pour l'intérêt que peut apporter le projet, j'aimerais vous partager
une étude expérimental sur la collimation lumineuse.
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But de l'étude:
transformer une source lumineuse étendue en source lumineuse la plus ponctuelle possible.
Idée originale:
enfermer une ampoule dans une cavité réfléchissante, avec juste un petit trou pour laisser sortir la lumiere.
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Voici le principe:
un rayon lumineux ponctuel sera émis aléatoirement du filament de l'ampoule.
Ce rayon va commencer à rebondir de paroi en paroi, puis verra sa course se terminer au choix:
* dans le trou de sortie de la cavité (notre but)
* sur un élément parasite, comme le filament ou tout autres éléments non réfléchissant.
Pour cette étude donc, et afin de déterminer l'intensité lumineuse utile en sortie, nous aurons besoin de connaitre:
- l'intensité lumineuse de la source, en lumens
- le pouvoir réfléchissant des parois, en %
- la surface du trou de sortie, en mm²
- la surface spatiale des "parasites" au contact de l'air, en mm²
On comprend donc très vite qu'un "rendement" va vite intervenir. En effet, si mon trou de sortie
fait 10mm², et que la somme de la surface des éléments parasites fait 100mm², ca veux donc dire
que mon rayon ponctuel a 9 chance sur 10 de tomber sur un élément parasite.
J'ai donc un rendement de 10%. Mais ce n'est pas tout:
A chaque rebond, mon rayon perd de son intensité lumineuse à cause de la paroi qui n'est pas parfaitement réfléchissant.
Disont qu'il renvoi 99,99% de la lumière émise, le reste étant absorbé.
Si un rayon ayant réussi à s'échapper met en moyenne 855 rebonds avant d'y parvenir, je dois donc
prendre en compte que ce rayon va etre emputé 855 fois de 0,01% successivement. Ce qui donne: 99,99 ^ 855 = 91,8%
On multiplie donc les 2 rendements, ce qui donne 9,18% au totale.
La formule du rendement utile est donc comme ceci:
rendement Utile = (surface_utile/surface_parasite) * (%_réfléchissantnbr_rebond)
Appliquons donc notre formule avec un exemple:
- Je désire une source ponctuel de 1mm²
- j'ai une petite ampoule halogène, 100w, de 8 mm² de surface spatiale (filament + tige métallique)
- je spécule que mon rayon met +/- 500 rebonds avant de trouver la sortie
- j'ai une surface réfléchissante avec un pouvoir de reflexion de 99,99%
La formule est donc :
Rendement Utile = (1 mm²/8 mm²) * (0,9999500)
Rendement Utile = 11,89 %
j'ai donc 11,89 watts utiles et ponctuel de 1 mm², ce qui fait logiquement un rapport de 11,89w/mm².
Qu'en pensez vous ?
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