[Optique géométrique] focalisation

[Wiglie]

Bonjour à tous,
Mes années de physique commencent à être dérriere moi c'est pourquoi je m'en remets à vous.

Je vous situe mon problème, dans le cadre d'un projet(Eleve ingénieur, rien de pro), nous tentons de créer un projecteur de 20 000Lumens. Pour se faire nous utilisons un source lumineuse LED (blanche).

Je cherche à focaliser le maximum de ma source pour éclairer un écran se trouvant un peu plus loin.
Ma source est une multitude de sources ponctuelles éclairant chacune en cone de 120° et reparties sur une plaque de 45x45mm.Quel dispositif dois-je interposer entre ma source et mon écran ?
Je me doute qu'une simple lentille convergente et une formule de conjugaison ne suffiront pas . Je ne cherche absolument pas une solution toute faite, plutôt une piste de recherche



Merci par avance pour votre aide!
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[Antoane]

Bonjour,

Il est quand même dommage d'utiliser des led grand angle pour ensuite les focaliser
N'as-tu pas trouvé de led ayant un angle d'émission plus faible ?
Sinon, tous les fabricants de led de puissance proposent des optiques adaptées à leurs produits, à savoir bien souvent une parabole associée à une lentille.


il est peut-être de meilleurs solutions dans ton cas précis -- je laisse la main.

[Lanceliogs]

Yo !

C'est quoi la taille de l'écran, et à quelle distance est-il de ta source à peu près ? Tu veux quel éclairement dessus ? Tu veux quelque chose d'uniforme ? Quelle taille pour ton système tu envisages ? Dis moi tout !

(Ingé en optique mode ON !)

Bonne journée.

[Wiglie]

Excellent !

Mon écran est du 10,1" soit 250mm de diagonal. La distance entre les éléments est complètement variable, disons simplement que de la LED à l'objectif si je peux tourner en dessous du 1,5m ça serait bien.
Le schema de principe est celui la :



C'est mon entendement du fonctionnement d'un projecteur de puissance en tant qu'ingénieur en génie industriel et mécanique *Hum hum*

Le but est donc de projeter sur une grande surface en extérieur. L'équivalent pro tourne à 16 000 Lumens en sortie pour un rendu exceptionnel, ceci obtenu avec une source de 80 000 Lumens.

Nous utilisons une source de 50 000 Lumens (500w LED)
Eclairement uniforme : si possible.

La profondeur de champ est un problème secondaire.

Merci!

[A voir en vidéo sur Futura]

[Wiglie]

(Trop tard pour éditer)

Ce qui me fait du 53lux au niveau de l'écran.

Une autre piste qu'on étudie serait de coupler plusieurs de ces plaques LED pour cumuler l'éclairement

[WizardOfLinn]

Et cette source de 80000 lm du projecteur concurrent, ce sont des LEDs ou une lampe à arc ?
Avant toute chose, tu devrais commencer par calculer l'étendue géométrique du faisceau pour t'assurer de la faisabilité, compte tenu de la luminance des LEDs.
Si la luminance des LEDs est trop basse pour injecter 20000 lm dans cette étendue géométrique, il n'y a pas de solution optique, même en augmentant le nombre et la puissance des LEDs. Le théorème de conservation de la luminance est redoutable sur ce type de système...

A+

[Lanceliogs]

Si tu veux juste faire de l'éclairement, pas besoin de parler de profondeur de champ, puisque pas d'imagerie. Des lumens, c'est très bien, mais qu'est-ce qui tourne à 16000 lm en sortie ? Et la distance entre la source et l'écran ? Si tu as un lien qui me montre ce que tu appelles l'équivalent professionnel, je suis intéressé aussi.

[Lanceliogs]

Ce qui me fait du 53lux au niveau de l'écran.

T'es sûr de tes 53lux ? Parce que je suis pas à l'aise pour travailler si j'utilise ton projecteur comme lampe de bureau là...

[Wiglie]

Un exemple de réalisation pro :
http://www.christiedigital.com/en-us...Projector.aspx

La différence principale étant le DLP à la place du LCD.
Ces projecteurs fonctionnent avec des ampoules Xenon, notre idée était d'utiliser des LED de puissance/luminance supérieure au xenon.

@wizard Ok super je vais calculer(ou essayer du moins) l'étendue géométrique tout de suite.

@Lancel Au niveau de l'ecran LCD c'est 1,7*10^6 lux ( ça me semble enorme mais 50k Lumens sur un écran de 10" ->0,03m²).
Notre bâtiment a une forme circulaire ce qui fait (cf schéma que le bords de l'écran sont reculés d'ou la profondeur de champ)

Je précise que je n'ai pas du tout l'ambition de créer un projecteur de même qualité qu'un produit existant a 10k€ pour 500€, la réalisation même du produit ne m'intéresse pas c'est simplement le coté théorique/faisabilité qui m'intéresse.

[WizardOfLinn]

Un exemple de réalisation pro :
http://www.christiedigital.com/en-us...Projector.aspx

La différence principale étant le DLP à la place du LCD.
Ces projecteurs fonctionnent avec des ampoules Xenon, notre idée était d'utiliser des LED de puissance/luminance supérieure au xenon.

@wizard Ok super je vais calculer(ou essayer du moins) l'étendue géométrique tout de suite.
...

La luminance de l'arc des lampes xénon utilisées en projection est supérieure à celle des LEDs blanches de puissance, ce qui rend quand même assez douteuse la faisabilité d'un système à LEDs ayant des performances supérieures, toutes choses égales par ailleurs (en fait, je n'ai jamais vu ça).
Le calcul de l'étendue géométrique, la connaissance de la luminance des sources, sans oublier la transmission de l'imageur (DLP ou LCD), permet de fixer la limite physique du flux que tu peux réellement sortir, indépendamment de toute conception optique.

[Wiglie]

Mon étendue géométrique ( de la source au bâtiment sur lequel on projette ) = 4,95*10^-2 m^2/sr
Ma luminance est de 1,02*10^12 W/m^2/sr ... ? !!!

Je n'ai pas intégré toutes les pertes que tu évoques : transparence des lentilles, de l'objectif et surtout la transmission du LCD. Il faut que je me documente un peu plus sur le sujet. Je croyais notamment que le LCD fonctionnait par absorption alors que c'est de la polarisation (phénomène que je ne maitrise pas encore)

Est-ce que simplement à partir de ça je peut déjà en conclure que c'est compromis ?

[WizardOfLinn]

Il y a un problème avec ta valeur de luminance, ordre de grandeur largement faux.
Et d'ailleurs, pourquoi l'exprimer en unités énergétiques ? Pour ton problème, ça devrait être une valeur en cd/m².

[Wiglie]

Petit update, nous n'avons pas abandonné loin de la! Je potasse beaucoup sur la radiologie et l'optique, je n'avais clairement pas le niveau requis , je reviendrais vers vous quand je saurai un peu plus de quoi je parle.

En attendant est-ce que quelqu'un aurait un petit logiciel de simulation d'optique géométrique simple a me suggérer ? j'ai essayé optgéo, mais c'est un peu trop approximatif au niveau du placement des objets.