Qu’est-ce qu’un luminancemètre ?
Un luminancemètre est un appareil de mesure de la luminance, une unité de luminosité perçue par l’homme.
Il s’agit d’un dispositif permettant de mesurer la luminance d’une source lumineuse ou d’un objet sur lequel la lumière est réfléchie par une source lumineuse. Il est principalement utilisé dans le développement et l’inspection d’appareils d’éclairage et d’affichages.
La mesure utilise un élément appelé photodiode, qui transmet un signal électrique en réponse à l’intensité de la lumière. Il existe des luminancemètres capables de mesurer la luminance en fonction de la couleur. Chacune des trois couleurs primaires de la lumière est mesurée par spectroscopie et séparément pour déterminer la luminance de chaque couleur.
Utilisations des luminancemètres
Les luminancemètres sont utilisés pour mesurer l’ampleur de la sortie des sources lumineuses, dans le développement et l’inspection des écrans. Ils peuvent également servir dans les dispositifs qui utilisent la luminance pour effectuer des mesures sans contact.
L’évaluation quantitative de la luminance permet de fixer des normes de mesure stables. Par exemple, dans les éclairages dont la luminosité est perçue par l’homme
Lors du choix d’un luminancemètre, il est nécessaire de tenir compte de la précision de la mesure, de la compatibilité avec la couleur et d’autres sorties, ainsi que de la capacité de mise au point de l’objectif fixé.
Principes des luminancemètres
1. La détection de la lumière
Un luminancemètre se compose d’un objectif, d’une surface d’imagerie, d’une ouverture, d’un filtre de correction et d’un élément de détection.
Pendant la mesure, la lumière à mesurer est dépeinte à travers la lentille sur la surface de formation d’image à l’intérieur du luminancemètre. Seule la lumière se trouvant dans la zone de mesure est extraite de l’image formée par l’ouverture.
La lumière est ensuite corrigée par un filtre de correction pour atteindre la plage de luminosité réellement perçue par l’homme. Ensuite, la luminance peut être mesurée à l’aide d’un détecteur doté d’une photodiode intégrée.
Un réseau de diffraction est installé entre l’ouverture et le filtre de correction. La lumière par la suite émise par l’ouverture est divisée spectralement en chacune des trois couleurs primaires de la lumière. La détection est possible en mesurant chacun de ces spectres à l’aide d’un élément détecteur.
2. Le réglage de la mise au point
Si la longueur focale de l’objectif n’est pas appropriée et n’est pas au point par rapport à la source lumineuse à mesurer, la plage à mesurer par le capteur sera large. De ce fait, la luminance de la source lumineuse risque de ne pas être mesurée correctement.
C’est pourquoi, lors de l’utilisation d’un luminancemètre, il est primordial de maintenir constante la distance entre celui-ci et la source lumineuse à mesurer. Il est aussi important d’incorporer un dispositif de réglage de la mise au point en tant qu’accessoire, afin que la position de la mise au point, une fois réglée, ne se déplace pas.
Autres informations sur les luminancemètres
1. L’étalonnage de l’échelle
Pour étalonner le luminancemètre, il faut utiliser un réflecteur diffus ou une plaque transmissive diffuse. Leur la distribution lumineuse doit se révéler uniforme en luminance et obéir à la loi du cosinus. Une ampoule standard d’intensité lumineuse avec une température de distribution de 2856 K est généralement utilisée comme source lumineuse.
Si l’éclairement sur la surface diffuse est E, le facteur de réflexion de la surface diffuse est ρ et la distribution lumineuse de la réflexion obéit à la loi du cosinus, la luminance L (cd/m2) de la surface réfléchissante peut être exprimée par la formule suivante
L = ρ E / π
Un luminancemètre peut être étalonné dans n’importe quelle direction tant que l’angle de vue de la mesure peut être contenu dans la surface réfléchissante. La sortie celui-ci peut être calibrée à partir de L calculé à partir de E et ρ, qui peut être calculé à partir de l’intensité lumineuse I (cd) d’une ampoule standard et de la distance S (m) entre l’ampoule et la surface réfléchissante.
La mesure de la réflectance n’étant pas aisée, il est raisonnable de supposer que la luminance calculée avec une surface réfléchissante de bonne qualité est exacte d’environ ±3-5 %.
2. La vérification avant la mesure
Tout d’abord, il faut vérifier que le luminancemètre est correctement étalonné et qu’il est suffisamment adapté à l’angle de vue à mesurer.
Ensuite, il faut vérifier que l’alimentation électrique de l’installation d’éclairage est réglée à la tension spécifiée et que les appareils d’éclairage sont correctement installés et câblés. Le champ de vision de la mesure, la position des instruments de mesure et la relation entre les points de mesure sont étudiés au moyen d’un dessin en perspective.
3. Les précautions à prendre lors de la mesure
La source lumineuse doit être allumée pendant au moins 5 minutes pour les ampoules et 30 minutes pour les lampes à décharge avant de commencer les mesures. La tension d’alimentation doit être mesurée aussi près que possible de la source lumineuse.
Le système de luminance nécessite une exposition suffisante avant la mesure, car un temps d’exposition (environ 5 minutes) est nécessaire pour la stabilisation.
Avec les luminancemètres à commutation de sensibilité, il faut veiller à éviter autant que possible les lectures d’échelle dans la plage 0~1/4.