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TP PLASMA 3:
PHOTOMETRIE ET COLORIMETRIE
Objectifs du Tp
- Posséder des notions sur la photométrie et la colorimétrie - Avoir des notions sur le rayonnement, l’émission et l’absorption d’un corps - Savoir différencier une source émettrice d’une source réceptrice - Connaître les grandeurs radiatives associées à ces sources - Avoir connaissance des appareils de mesure commercialisés
1-Rappels sur la photométrie. Détermination de l’intensité lumineuse et la luminance d’une source.
La photométrie est, dans le domaine de l'optique, l'étude du rayonnement lumineux comme peut le percevoir notre œil humain. Pour mesurer les grandeurs lumineuses en fonction de la courbe de sensibilité de l'œil (courbe photopique pour une réponse diurne et courbe scotopique pour une réponse nocturne), nous utilisons un photomètre. Cet appareil dispose, soit d'une cellule photoélectrique, soit de capteurs CCD. Dans les deux cas, les capteurs convertissent en courant électrique mesurable la lumière reçue. En photométrie, on s'intéresse aussi à l'énergie des radiations, mais en tenant compte de la sensibilité de l’oeil qui n'est sensible qu'aux radiations de longueur d'onde comprises entre 400 nm (bleu) et 700 nm (rouge) ce qui différencie cette discipline de la radiométrie qui s'intéresse à l'énergie rayonnante émise par une source ou reçue par un détecteur sans se préoccuper de l'impression produite sur l’oeil. Le flux énergétique caractérise physiquement un rayonnement lumineux mais n'apporte aucune indication sur la façon dont celui-ci est perçu par l’oeil. En effet, la sensibilité de l’oeil dépend de la longueur d'onde. Totalement insensible aux infrarouges et aux ultraviolets, l’oeil est plus sensible au bleu qu'au rouge et sa sensibilité est maximale pour une longueur d'onde voisine de 555 nm en vision diurne (ou photopique), mettant en cause les 3 millions de cônes de la rétine sensibles sélectivement au jaune (575 nm), au vert (535 nm) et au bleu (440 nm). Aux faibles éclairements (vision nocturne ou scotopique assurée par un milliard de bâtonnets), le maximum de la courbe est décalé vers le bleu (510 nm).
La plupart des appareils de mesure en photométrie, qui ne font pas intervenir
directement l'œil en tant qu'élément sensible, sont étalonnés en fonction de la courbe de sensibilité relative de l'œil humain (figure). Cette courbe de sensibilité relative moyenne de l'œil humain a été établie à partir d'un grand nombre d'individus. Elle montre que la sensibilité maximale de l'œil humain en vision de jour (vision photopique) se produit pour une longueur d'onde de 555 nanomètres (jaune). Cette courbe prend des valeurs non nulles pour des longueurs d'onde allant de 400 nanomètres à 700 nanomètres. En dehors de cette plage toutes les grandeurs photométriques seront nulles.
Efficacité spectrale relative pour un observateur normal
Pour présenter de façon simple les différentes unités utilisées en photométrie,
nous supposerons que nous avons une source lumineuse qui éclaire une surface. La source lumineuse peut être ponctuelle ou étendue.
- si la source est ponctuelle (de dimension négligeable), on apprécie sa "brillance" ou "éclat lumineux" par une grandeur appelée intensité lumineuse, exprimée en candelas. - si la source est étendue, on distingue deux cas pour exprimer la quantité de lumière qu'elle émet. Soit on considère la lumière émise par la source dans toutes les directions : on définit alors l'émittance de la source, exprimée en lumens par mètre carré. Soit la source étendue parait plus ou moins lumineuse selon l'angle sous lequel on les regarde (écran LCD) : on définit alors la luminance qui dépend de la direction d'émission. Cette grandeur, appelée aussi luminosité par les constructeurs d'écran vidéo, s’exprime en candelas par mètre carré. Si la luminance est la même dans toutes les directions, il existe alors une relation simple entre la luminance et l'émittance exprimée par la loi de Lambert.
Pour toutes les sources lumineuses, on définit le rendement lumineux pour juger de la rentabilité lumineuse de la source compte tenu de sa consommation. Sur les lampes d'éclairage, le constructeur indique toujours la puissance consommée (en Watt) et parfois le flux lumineux Φ (en lumen) émis dans tout l'espace (4π stéradians). On appelle efficacité lumineuse le rapport du flux lumineux (lumen) à la puissance énergétique (Watt). Exemple : pour une lampe à filament de tungstène, 16% de l'énergie est dissipée par convection dans les gaz, 2% est dissipée par conduction (suspension et électrodes d'amenée du courant); il y a donc 86% de l'énergie rayonnée. 7,5% seulement de l'énergie d'une ampoule à incandescence est émise dans la région du spectre visible (contre 20% pour une lampe fluorescente). Une grande partie de l'infrarouge est absorbée dans le verre de l'ampoule, de sorte que l'on a en fait une efficacité lumineuse ~ 15 à 20 lm.W-1 pour une lampe à filament de tungstène de 100 W, soit un rendement de l'ordre de 2,5 %. L’efficacité d’un tube fluorescent est ~ 40 lm.W-1 et celle du Soleil ~ 100 lm.W-1.
Liste du matériel - Une lampe «blanche» OSRAM SoftOne 2L de 100W - Une lampe «claire» Deco Claude longue durée globe 95 de 100W - Un détecteur «maison» - Un multimètre Beckman Industrial BDM 40, 1 multimètre - 1 écran noir, 1 banc de mesure, 1 alimentation ADB (0-250V, 6A) - Cartons colorés - 1 luxmètre EXTECH Instrument Model HD400 - 1 colorimètre MINOLTA CS-100 - 1 luminance-mètre HAGNER model S3
Manipulation pour la photométrie 1.1. Etalonnage Toutes les mesures se feront dans le noir complet. On dispose d’un récepteur qui mesure une tension en mV et qui correspond au flux reçu exprimé en lumen tel que :
)()/()( mVRmVmCmF e ×= ll
- Placez la lampe étalon de flux de 200W à 1m du détecteur. A l'aide de l'autotransformateur, régler sa tension d'alimentation à 225V. La lampe rayonne sur 4 π mais on supposera qu’à cette distance, un seul rayon arrive au détecteur. Sachant que le flux nominal de la lampe (sous 225 Volts) est de 2800 lm en déduire la constante d’étalonnage du récepteur Ce(lm/mV). 1.2. Etude d’une lampe globe claire alimentée sous 225V Toutes les mesures se feront dans le noir complet. - Tracer la variation de l’éclairement du récepteur en fonction de l’inverse du carré de la distance source-détecteur. On repérera la position de la lampe (règle graduée) et on notera sa tension d’alimentation (voltmètre numérique), le détecteur sera maintenu perpendiculaire à la direction de mesure. On relèvera pour chaque position la valeur de l’éclairement parasite (en masquant le rayonnement direct de la lampe avec un cache noir) et on cherchera à en déterminer l’origine. - Disposez le détecteur à 1m de la source. Tracer l’éclairement du récepteur pour différents angles d’incidence du rayonnement en tournant le récepteur. Quelles conclusions tirez-vous de cette mesure (distance, angle solide, surface, direction….) ? - En supposant que la lampe présente une luminance indépendante de la direction et que la surface indicatrice des intensités lumineuses de la lampe est une sphère, calculer à partir des valeurs d’éclairement mesurées la luminance de la lampe. - En supposant qu’une élément de la surface de la sphère suit la loi de Lambert, déterminez à partir de la luminance l’exitance de cette surface. L’exitance d’une surface est pour une source émettrice ce qu’est l’éclairement pour un récepteur. En déduire le flux lumineux de la lampe. - Placer le luxmètre devant le détecteur et perpendiculairement au rayonnement incident. Prenez la mesure. Sachant que le diamètre du récepteur précédent est de 95mm, retrouver la valeur indiquée par le luxmètre à partir de vos mesures précédentes.
- Afin de se rapprocher un peu plus du domaine industriel, approprier vous les différents appareils mis à votre disposition (luminance mètre, fluxmètre, luxmètre). 1.3. Etude de la lampe globe dépolie alimentée sous 225V Toutes les mesures se feront dans le noir complet. - Tracer la variation de l’éclairement du récepteur en fonction de l’inverse du carré de la distance source-détecteur. On repérera la position de la lampe (règle graduée) et on notera sa tension d’alimentation (voltmètre numérique), le détecteur sera maintenu perpendiculaire à la direction de mesure. On relèvera pour chaque position la valeur de l’éclairement parasite (en masquant le rayonnement direct de la lampe avec un cache noir) et on cherchera à en déterminer l’origine. - Disposez le détecteur à 1m de la source. Tracer l’éclairement du récepteur pour différents angles d’incidence du rayonnement en tournant le récepteur. Quelles conclusions tirez-vous de cette mesure (distance, angle solide, surface, direction….) ? - En supposant que la lampe présente une luminance indépendante de la direction et que la surface indicatrice des intensités lumineuses de la lampe est une sphère, calculer à partir des valeurs d’éclairement mesurées la luminance de la lampe. - En supposant qu’un élément de la surface de la sphère suit la loi de Lambert, déterminez à partir de la luminance l’exitance de cette surface. L’exitance d’une surface est pour une source émettrice ce qu’est l’éclairement pour un récepteur. En déduire le flux lumineux de la lampe. - De nouveau, utilisez les différents appareils mis à votre disposition (luminance mètre, fluxmètre, luxmètre). - En comparant les deux sources lumineuses, que pouvez-vous conclure sur vos mesures (distance, angle solide, surface, direction, éclairement, luminance, type de surface émettrice) ? 2-Rappels sur la colorimétrie. Température de couleur et point de couleur
La colorimétrie consiste à mesurer les couleurs. On trouve différentes méthodes pour mesurer ces couleurs en fonction du milieu étudié. La plus facile à mettre en place consiste à utiliser un colorimètre qui permet de définir la couleur de surface d'un objet. Pour gaz donné, une longueur d'onde donnée peut interagir avec le gaz et diminuer le pourcentage de lumière partant de la source d'émission jusqu'au capteur. Un objet nous apparaît donc coloré car il possède la capacité à absorber et à diffuser certains rayonnements lumineux auxquels notre oeil est sensible. Un objet coloré Orange absorbe majoritairement les longueurs d'onde du violet, bleu, vert, jaune et rouge et réfléchit majoritairement les longueurs d'onde de l'orange. Cet objet coloré est caractérisé par ses propriétés d'absorption et de diffusion sélectives de la lumière blanche. Sa caractéristique unique est appelée Courbe Spectrale et reflète la capacité de la matière à absorber et diffuser certaines longueurs d'onde de la lumière blanche incidente. Les valeurs spectrales définissant cette courbe sont exprimées en %. C'est un
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température de couleur à 2 700 K. Ces lampes ont donc un rendu de couleur correct et une température de couleur proche de celle des lampes à incandescence. On trouve les mêmes lampes avec les codes 830, 840 voire 865 désignant des lampes à 3 000, 4 000 ou 6 500 K. Les lampes marquées 9xx (930, 940, 950 et 965) désignent également des lampes à 3 000, 4 000, 5 000 ou 6 500 K, mais avec un IRC supérieur à 90 %. Elles ont un rendu de couleur supérieur, utilisable pour des travaux de précision (prothétique dentaire, imprimerie, textile, muséographie, photographie, tables lumineuses) sans risque de métamérisme.
Tube fluorescent avec un marquage 840 indiquant un IRC de 80 à 89 et une température
de couleur de 4 000 K (Blanc neutre)
Manipulation pour la colorimétrie - La lampe dépolie étant alimentée par un alternostat, déterminer pour plusieurs valeurs de la tension d’alimentation sa luminance à l’aide du luminance-mètre. - A l’aide du colorimètre, déterminer la température de couleur de cette lampe (voir annexe sur la colorimétrie). - La lampe est maintenant alimentée sous tension nominale (220V). Eclairer avec cette lampe un papier coloré vert, puis rouge, et enfin jaune. Dans les trois cas, mesurer leur point de couleur (vérifier avec le tableau suivant). - Placer la source à 1m du détecteur et mesurez l’éclairement. Placer un papier juste derrière la source et mesurez l’éclairement. Placer maintenant le papier coloré devant le
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ou vert quan
Quelle
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Grandeurs et unités radiométriques et photométriques liées au système S.I
Grandeur et définition Unités
énergétiques photoniques lumineuses Flux (F) = valeur instantanée d’un débit de rayonnement
Watt (W) Photons/s Lumen (lm)=cd.ster
Luminance (L) dans un champ de rayonnement = valeur locale du rapport entre le flux et l’étendue géométrique
W/m²ster s-1m-2ster-1 cd/m²
Eclairement (E) d’une surface réceptrice = valeur locale du rapport entre le flux reçu et l’aire réceptrice
W/m² s-1m-2 Lux=lm/m²
Exitance (M) d’une surface émettrice = valeur locale du rapport entre le flux émis et l’aire émettrice
W/m² s-1m-2 lm/m²
Intensité (I) d’une source = valeur locale du rapport entre le flux émis et l’angle solide dans lequel il est émis
W/ster s-1ster-1 cd
Quantité de lumière = intégrale d’un flux pendant une durée donnée
Joule (J) Nombre de photons
lm.s
Exposition d’une surface réceptrice = intégrale d’un éclairement pendant une durée donnée.
J/m² m-2 lux.s
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Notions
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Cet élément de surface émet un rayonnement (quantité d’énergie) suivant une direction donnée Ox caractérisée par un angle solide élémentaire dΩ entourant cette direction inclinée d’un angle θ par rapport à la normale de la surface. Le flux total d’énergie radiative émis peut donc s’écrire :
θφ cos),(4 dSddrLd ⋅Ω⋅Ω=
rr
On définit la grandeur L caractéristique à l’émetteur comme étant la luminance totale (sous entendue directionnelle puisque dépendant de la direction Ox par l’intermédiaire de l’angle θ). Cette luminance dépend de la température T, de la direction Ox, de la nature physico-chimique et géométrique de la surface et s’exprime en W/m2/ster. Si le flux est émis pour un intervalle spectral bien précis, celui-ci s’écrira :
λθφ λλ ddSddrLd ⋅⋅Ω⋅Ω= cos),(5
rr
Dans ce cas, nous définissons une luminance spectrale (ou monochromatique) dépendant de la température T, de la direction Ox, de la nature physico-chimique et géométrique de la surface mais également de la longueur d’onde (ou fréquence, ou nombre d’onde). Elle s’exprime alors en W/m2/ster/m. Dans le cas d’un milieu semi-transparent, la luminance spectrale se rapporte plutôt à une fréquence et s’exprime par conséquent en W.s/m2/ster. Emittance, flux surfacique sortant, densité de flux de rayonnement : Considérons un flux d’énergie radiative émis par une surface dS et intégré sur toutes les directions (émission hémisphérique) :
SdSFdSddrLd R ⋅=⋅∫ Ω⋅Ω=Ω
)(cos),(3 θφrr
Ce flux est donc proportionnel à cet élément de surface dont le coefficient de proportionnalité est noté M et appelé émittance telle que :
dSrMSdSFd R ⋅=⋅= )()(3φ avec ⎪⎩
⎪⎨⎧
⋅⋅=Ω
⋅∫ Ω⋅Ω==Ω
ϕθθ
θπ
ddd
ddrLrM
sin
cos),()(2
rr
Dans le cas le plus général où la luminance varie avec les angles θ et ϕ, c'est-à-dire L=L(θ,ϕ), on a :
∫ ∫π
=θ
π
=ϕ
ϕ⋅θ⋅θ⋅θ⋅ϕθ=2
0
2
0
sincos),()( ddLrM
Portant également les noms de flux surfacique émis, flux surfacique de la luminance ou densité de flux de rayonnement (W/m2), cette grandeur dépend de la température T, de la nature physico-chimique et géométrique de la surface. Pour un rayonnement centré sur [λ,λ+δλ], nous pouvons définir une émittance spectrale Mλ dépendant de la température T, de la nature physico-chimique et géométrique de la surface et de la longueur d’onde λ telle que :
dSrMd ⋅= )(4λφ
Flux total de rayonnement : Si l’on intègre ensuite ce flux de rayonnement sur toute la surface, on définit alors le flux total de luminance (en Watt) :
∫ ∫ Ω⋅⋅Ω=Ω S
dSddrLrrrr ),(φ
L’intensité lumineuse : L'intensité lumineuse est la puissance émise ou reçue par l'élément de surface dS par unité d'angle solide dΩ et s'exprime en (W/ster) :
dSundrLdSdrLdddrI )(),(cos),(),(
3 rrrrrrrr⋅⋅Ω=⋅Ω=
Ω=Ω θφ
Nous pouvons également définir l'intensité lumineuse spectrale Iλ par la relation suivante:
dSundrLdSdrLd
ddrI )(),(cos),(),(
4 rrrrrrrr⋅⋅Ω=⋅Ω=
Ω=Ω λλ
λλ θ
φ
Nous pouvons donc relier l'intensité par unité de surface à la luminance au point P pour la direction donnée. Attention à ne pas confondre cette intensité avec le terme anglais Intensity qui correspond à la luminance. Eclairement ou flux surfacique reçu : nous trouvons dans la littérature des grandeurs relatives à la réception du rayonnement par la surface. Pour un rayonnement incident, l’émittance est remplacée par le terme d’éclairement de la surface réceptrice. L’éclairement est donc l’équivalent d’un flux arrivant, c’est à dire un flux reçu par l’unité de surface réceptrice dS venant de toutes les directions possibles. Nous avons alors en (W/m2) :
dSdE φ2
=
Comme pour l’émittance, l’éclairement du récepteur peut être relié à la luminance de l’émetteur. Considérons deux surfaces élémentaires dS1(réceptrice) et dS2(émettrice) dont les normales respectives n1 et n2 sont inclinées d’un angle θ1 et θ2 par rapport à l’axe xx’ (figure 3) :
Figure 3 : Représentation de deux éléments de surface dS1 et dS2.
La surface élémentaire dS1 va émettre un rayonnement dans un angle solide dΩ1
en direction de la surface réceptrice dS2 telle que le flux émis par dS1 s’écrive :
En supposant d la distance entre les 2 surfaces, seule une petite fraction du rayonnement va arriver sur dS2 qui se caractérise par l’angle solide dΩ1 qui peut s’écrire sous la forme:
222
1cosd
dSd θ=Ω soit 2
112211
2 coscosd
dSdSLd θθφ
⋅⋅=
L’éclairement de la surface dS1 se met donc sous la forme :
21121
2
12 coscos
ddSL
dSdE θθφ ⋅⋅
==
Une telle grandeur permet donc de déterminer les paramètres distance et angle
d'inclinaison pour obtenir un éclairement maximum. Par intégration de l’éclairement sur toute la surface S2, on obtient le flux 1φd émis par dS1 vers dS2. En intégrant de nouveau 1φd sur toute la surface S1, on obtient le flux émis par S1 vers S2 :
∫ ∫⋅
⋅=1 2
22211
11coscos
S S ddSdSL θθ
φ
111112 cos Ω⋅⋅= ddSLd θφ
Emissivité : Un corps réel émet une fraction du rayonnement d’un corps noir (corps parfait). Ce coefficient de proportionnalité s’appelle émissivité que l’on peut définir hémisphérique totale ε et hémisphérique monochromatique ελ du corps considéré. On peut ainsi définir des émittances totales ou spectrales, des luminances totales ou spectrales pour ces corps telles que :
)()( TMTM o
λλ ε ⋅= et 4)()( TTMTM o σ⋅ε=⋅ε=
π⋅ε=⋅ε= λ
λλλλ
)()()(
TMTLTL
oo et 4)(
)()( TTM
TLTLo
o σ⋅ε=π
⋅ε=⋅ε= λ
Les émissivités dépendent fortement de la nature physico-chimique du milieu ainsi que de la direction d’émission.
Source Lambertienne : Lorsque certaines sources ont une luminance indépendante de la direction Ox,
ces dernières sont dites à émission diffuse-isotrope (ou Lambertienne) et obéissent à la
loi de Lambert. Nous retrouvons parmi celles-ci les surfaces noires émettant selon les
lois du corps noir un rayonnement diffus-isotrope et absorbant intégralement le
rayonnement qu’elles reçoivent ou qu’elles émettent. Cette hypothèse est utilisée pour
simplifier les calculs lorsque les sources ont des émissivités supérieures à 0,9 - 0,95. Si
l’on considère une émission lambertienne (indépendante de θ, rayonnement isotrope),
nous avons alors dans un demi-espace : )()( rLrM oo rr
λλ π ⋅=
Notion de couleur
La couleur de la lumière est caractérisée par sa fréquence, elle-même conditionnée par la
longueur d’onde et la célérité de l’onde. Toutefois l’oeil humain n’est pas capable de discerner
les différentes composantes d’un rayonnement et ne perçoit que la résultante, fonction des
différentes longueurs d’onde qui le composent et de leur intensité lumineuse respective. L’oeil
humain est capable de voir des rayonnements dont la longueur d’onde est comprise entre 380 et
780 nanomètres. En dessous de 380 nm se trouvent des rayonnements tels que les ultraviolets,
au-dessus de 780 on trouve les rayons infrarouges. L’ensemble des longueurs d’ondes visibles
par l’oeil humain est appelé « spectre visible » :
Grâce à la cornée (l’enveloppe translucide de l’oeil) et de l’iris (qui en se fermant permet de
doser la quantité de lumière), une image se forme sur la rétine. Celle-ci est composée de petits
bâtonnets (en anglais rods) et de cônes (en anglais cones).
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télévisions en couleur. Lorsque l’on ajoute les trois composantes Rouge, vert, bleu (RVB), on
obtient du blanc. L’absence de composante donne du noir. Les couleurs secondaires sont le
cyan, le magenta et le jaune car :
- le vert combiné au bleu donne du cyan
- le bleu combiné au rouge donne du magenta
- le vert combiné au rouge donne du jaune
- La synthèse soustractive permet de restituer une couleur par soustraction, à partir d’une source
de lumière blanche, avec des filtres correspondant aux couleurs complémentaires : jaune,
magenta, et cyan. L’ajout de ces trois couleurs donne du noir et leur absence produit du blanc.
Les composantes de la lumière sont ajoutées après réflection sur un objet, ou plus exactement
sont absorbées par la matière. Ce procédé est utilisé en photographie et pour l’impression des
couleurs. Les couleurs secondaires sont le bleu, le rouge et le vert car :
- le magenta (couleur primaire) combiné avec
le cyan (couleur primaire) donne du bleu
- le magenta (couleur primaire) combiné avec
le jaune (couleur primaire) donne du rouge
- le cyan (couleur primaire) combiné avec le
jaune (couleur primaire) donne du vert
Deux couleurs sont dites « complémentaires » si leur association donne du blanc en synthèse
additive, ou du noir en synthèse soustractive.
Les représentations de la couleur
Afin de pouvoir manipuler correctement des couleurs et d’échanger des informations
concernant celles-ci il est nécessaire de disposer de moyens permettant de les catégoriser et de
les choisir. Ainsi, il n’est pas rare d’avoir à choisir la couleur d’un produit avant même que
celui-ci ne soit fabriqué. Dans ce cas, une palette de couleurs nous est présentée, dans laquelle
nous choisissons la couleur convenant le mieux à notre envie ou notre besoin. La plupart du
temps le produit (véhicule, bâtiment, ...) possède une couleur qui correspond à celle que l’on a
choisie.
En informatique, de la même façon, il est essentiel de disposer d’un moyen de choisir une
couleur parmi toutes celles utilisables. Or la gamme de couleur possible est très vaste et la
chaîne de traitement de l’image passe par différents périphériques: par exemple un numériseur
(scanner), puis un logiciel de retouche d’image et enfin une imprimante. Il est donc nécessaire
de pouvoir représenter de façon fiable la couleur afin de s’assurer de la cohérence entre ces
différents périphériques.
On appelle ainsi espace de couleurs la représentation mathématique d’un ensemble de couleurs.
Il en existe plusieurs, parmi lesquels les plus connus sont :
- le RGB (Rouge, Vert, Bleu, en anglais RGB, Red, Green, Blue).
- le TSL (Teinte, Saturation, Luminance, en anglais HSL, Hue, Saturation, Luminance).
- Le CMYK.
- Le CIE.
- Le YUV.
- Le YIQ.
Le spectre de couleurs qu’un périphérique d’affichage permet d’afficher est appelé gamut ou
espace colorimétrique. Les couleurs n’appartenant pas au gamut sont appelées couleurs hors-
gamme.
Incident Color Meter
Introduction Features Specifications
CS-100ALuminance & Color Meters
Portable tristimulus colorimeter for light sourcAllows luminance and chromaticity to be remacceptance angle.
IntroductionSpot measurement of colour and liminance in a handheld portable instrum
The portable Konica Minolta color meters are in their element when not only the briglight is to be measured. The wide selection offers the appropriate instrument for evetristimulus unit up to a spectroradiometer with spectral lenses.
Areas of application
Practically anything that illuminates can be measured with Konica Minolta's incident uses range from research and development to production. The CL-200 is a lux meter with a color function for workplace and street illumination,the measurement of very large surfaces and projectors (ANSI lumens) by taking advconnection of several receptor heads. The CS-100A Spot Incident Color Meter can measure all types of light sources incluairport runway lighting, lamps, LED's, etc. The CS-100A is highly accurate, completemeasurement time. The CS-1000 Spectroradiometer gives the measurement of specluminance, chromaticity and correlated colour temperature of light sources, display dmeasurement of reflective subjects. The CS-100A is a tristimulous spot meter for the measurement of luminance and staof coloured light sources. It is essentially an LS-100 with a color measurement optioconstructed. The SLR (single lens reflex) optical system allows precise targeting andshows the exact area to be measured, even at very short distances. With this, even easy. In addition to the measurement field and the measurement environment, the vmeasured luminance value. The pistol grip makes handling of the unit very secure. Wattention to minimize flare. With the help of a close-up lens, even objects as small ascaptured. Please see the table for the achievable measurement area diameters.
The wide measurement range of 0.01 cd/m to 299,000 cd/m ensures most applicatmeasurement response time can also be adjusted to suit constant or flickering light sfilter is included for the measurement of strong and bright light sources. Luminance adisplayed externally on a large LCD.
Products
Color Measurement
Light Measurement
Display Measurement
Color Analyzers
Spectroradiometers
Luminance & Color Meters
CS-200
CS-100A
Discontinued Products
Software Solutions
3D Measurement
Medical Measurement
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Incident Color Meter
Introduction Features Specifications
CS-100ALuminance & Color Meters
Portable tristimulus colorimeter for light sourcAllows luminance and chromaticity to be remacceptance angle.
FeaturesProduct Overview
The CS-100A is a portable, non-contact digital tristimulus colorimeter featuring a spodesign for remote measurement of luminance and chromaticity.
Principal Applications
Chromaticity and luminance measurements of LEDs and other small light sources
Chromaticity and luminance measurements of tungsten and fluorescent lamps.
Surface color measurements of freshly painted walls and other surfaces that cann
Surface color measurements of complex shapes and items that cannot be touched
Chromaticity and luminance measurements of traffic signals.
Chromaticity and luminance measurements of color TV sets.
Luminance measurements of monochrome TV sets.
Chromaticity and luminance measurements of video projectors.
Products
Color Measurement
Light Measurement
Display Measurement
Color Analyzers
Spectroradiometers
Luminance & Color Meters
CS-200
CS-100A
Discontinued Products
Software Solutions
3D Measurement
Medical Measurement
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Incident Color Meter
Introduction Features Specifications
CS-100ALuminance & Color Meters
Portable tristimulus colorimeter for light sourcAllows luminance and chromaticity to be remacceptance angle.
SpecificationsPrincipal Specifications
Type SLR spot colorimeter for measuring light-source achromaticity
Acceptance angle 1°
Optical system 85mm f/2.8 lens; SLR viewing system; flare facto
Angle of view 9° with 1° measurement area indication
Focusing distance 1014mm (40 in.) to infinity
Receptors 3 silicon photocells filtered to detect primary stimuand blue light Spectral response Closely matches CIE 1931 Sta
Response time FAST: Sampling time: 0.1s, Time to display: 0.8 ttime: 0.4s, Time to display: 1.4 to 1.6s Luminance units: cd/m or fL (switchable)
Measuring range FAST: 0.01 to 299,000cd/m (0.01 to 87,530fL); S(0.01 to 14,500fL)
Accuracy Luminance (Y): ±2% of reading ±1 digit Chromaticity (x,y): ±0.004 (Illuminant A measured18 to 28°C/64 to 82°F)
Repeatability Luminance (Y): ±0.2% of reading ±1 digit Chromaticity (x,y): FAST: Y 100cd/m or above: ±±0.002; Below 48.1cd/m : Below measurement raSLOW: Y 25.0cd/m or above: ±0.001; 12.0 to 2412.0cd/m : Below measurement range (Measurem
Products
Color Measurement
Light Measurement
Display Measurement
Color Analyzers
Spectroradiometers
Luminance & Color Meters
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CS-100A
Discontinued Products
Software Solutions
3D Measurement
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Universal photometer/radiometer
Model
For measurement of luminance and illuminance. Also, using special detectors, for measurement of
other photometric and radiometric quantities.
S3
The Hagner Universal Photometer/Radiometer is a combined luminance and illuminance (illumination) meter which is designed for measurements in the field as well as in the laboratory. By application of the different functions of the meter it is also possible to determine such quantities as angles and solid angles (using scales in the viewing field), elevation angles (using pendulum supplied with the meter), reflection factors (using optional reflection reference), contrasts, transmission and daylight factors, glare indices etc.
A number of other photometric quantities can be measured with the use of Hagner special detectors (see next page).
The basic light sensitive components of the photometer are two silicon diodes, filtered to give a spectral response close to that of the human eye, as defined in CIE standards.
One (internal) detector is built into the optical system for measuring luminance within 1° circular field (viewing field approx 11° circular).
The other (external) detector, which is well cosine corrected and connected to the instrument by an approx 2 metre flexible lead, is used for measuring illuminance.
The external detector is stored in the carrying case, when not in use.
Readings can be made between 0.01-200,000 cd/m2 or lux in 5 ranges, with the standard detectors supplied.
The spectral sensitivity of the Hagner photometer closely relates to the visibility curve of the CIE standard observer.
The S3 is provided with an analogue instru-ment as well as a digital display, (LCD 3½ digit). The analogue instrument, which is visible from the outside of the meter and also through the view-finder, is intended for approximative luminance readings. In order to facilitate readings under dark conditions, it is provided with a scale illumination. The digital display, visible from the outside, is intended for precise luminance and illuminance readings. The value shown can be locked by means of a hold button.
The analogue reading through the viewfinder facilitates scanning of an area or surface to find luminance variations, min or max values etc.
Readings can also be made on a separate instrument, such as a recorder or oscilloscope, which can be connected to the output terminal of the photometer. Slow or rapid light variations can thus be studied.
For long-time, stationary measurements the photometer is also provided with a connector for external voltage 9-12 V. Use of this function automatically disconnects the standard 9 V battery.
The optical viewing/measurement system of the meter can be focused on objects at distances from 0.5 meter to infinity without correction factors involved. Owing to the optical design, any polarized light will be measured correctly.
The cosine correction compensates for measuring errors owing to oblique incident light.
HAGNER UNIVERSAL PHOTOMETER/RADIOMETER model S3
Guide de l’Utilisateur Luminomètre Numérique Utilisation Intensive avec Interface PC Modèle HD400
HD400 – V2.0 – 5/08 2
Introduction Félicitations pour votre achat du Luminomètre Numérique HD400 Extech. Le HD400 mesure l’éclairement lumineux en Lux et Foot-candle (Fc). Le HD400 inclut une interface PC et un logiciel compatible WindowsTM pour le contrôle et l’enregistrement de données luminométriques. Ce compteur est fourni intégralement testé et calibré et, avec une utilisation correcte, fournira des années d’utilisation en toute fiabilité.
Fonctions Instrumentation de précision pour la mesure de l’éclairement lumineux Grand écran LCD rétro-éclairé 4000 nombres avec barres graphiques rapides 40
segments Fonction Data Hold (Mémorisation de Données) Respecte les normes de réponse spectrale CIE Correction de cosinus intégrale pour incidence angulaire de la lumière Facteurs de correction automatique pour les types de lumières non standard. Senseur à diode photosensible stable et longue durée à silicone avec filtre de
réponse spectrale Réponse rapide Haute précision Fonction mise à zéro automatique Fonction Peak Hold (Mémorisation Rapide) pour enregistrer les changements rapides
des niveaux lumineux jusqu’à10uS. Mise hors tension automatique après 20 minutes d’inactivité Mémoire des niveaux de lumière maximum et minimum Fonction de mesure relative Interface USB PC pour Acquisition de Données Quatre (4) niveaux d’amplitude Revêtement double capitonnage renforcé pour utilisation intensive
HD400 – V2.0 – 5/08 3
Description Description du Compteur
1. Prise de câble senseur apparaissant branché au jack du compteur
2. Jack USB pour interface PC (sous le couvercle rabattable)
3. Ecran LCD
4. Pavé de Boutons du haut
5. Pavé de Boutons du bas
6. Dôme de réception de lumière du senseur
7. Revêtement du senseur (apparaît sans le revêtement de protection)
8. Bouton d’Alimentation ON-OFF
NOTE : Le compartiment à pile, le trépied de montage, et le support de station sont situés à l’arrière de l’instrument et ne sont pas illustrés ici
Description de l’Ecran
1. Affichage des mesures numériques
2. Affichage des mesures en barres graphiques
3. Icône d’activation de Mise Hors tension Automatique
4. Icône MANU
5. Icône DATA HOLD
6. Icône mode RELATIF
7. Mode d’affichage MAXIMUM et MINIMUM
8. Mode PEAK HOLD
9. Symbole de Pile Faible
10. Icône de branchement PC
11. Unités de mesure d’amplitude
1
2
3
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Utilisation Allumer le Compteur
1. Appuyez sur le bouton d’Alimentation pour allumer et éteindre le compteur. 2. Si le compteur ne s’allume pas quand le bouton d’alimentation est enclenché ou si
l’icône de pile faible apparaît sur l’écran LCD, remplacez la pile 9V.
Mise Hors tension automatique (APO) 1. Le compteur est équipé d’une mise hors tension automatique (APO) qui éteint le
compteur après 20 minutes d’inactivité. 2. Pour désactiver la fonction APO, appuyez et maintenez enfoncé le bouton APO. En le
maintenant enfoncé, appuyez sur le bouton RANGE pour faire disparaître le symbole circulaire APO sur le côté en haut à gauche de l’écran LCD. Répétez cette étape pour réactiver la fonction APO. L’icône APO réapparaîtra.
Unité de Mesure Appuyez sur le bouton UNITS pour changer l’unité de mesure de Lux à Fc ou de Fc à Lux.
Sélection d’Amplitude Appuyez sur le bouton RANGE pour sélectionner l’amplitude de mesure. Il y a quatre sélections (d’amplitude) pour chaque unité de mesure. Les unités affichées et l’emplacement du point décimal définissent l’amplitude sélectionnée. Reportez-vous au chapitre Spécifications d’Amplitude de ce Guide de l’Utilisateur pour des informations détaillées sur l’amplitude.
Faire une Mesure 1. Enlevez le capuchon de protection du senseur pour exposer le senseur blanc du
dôme 2. Mettez le senseur en position horizontale sous la source de lumière à mesurer. 3. Lisez la mesure d’éclairement lumineux sur l’écran LCD. 4. Le compteur affichera ‘OL’ quand la mesure est située en-dehors de l’amplitude
spécifiée du compteur ou si le compteur est réglé sur la mauvaise amplitude. Changez l’amplitude en appuyant sur le bouton RANGE.
5. Remettez le capuchon de protection du senseur quand le compteur reste inutilisé.
Data Hold (Mémorisation de Données) Pour geler l’écran LCD, appuyez momentanément sur le bouton HOLD. ‘MANU HOLD’ apparaîtra sur le côté en haut à gauche de l’écran LCD. Appuyez momentanément sur le bouton HOLD à nouveau pour revenir en mode d’utilisation normal ('MANU HOLD' disparaîtra).
Peak Hold (Mémorisation Rapide) La fonction Peak Hold permet au compteur d’enregistrer des flashes lumineux de courte durée. Le compteur peut enregistrer des valeurs maximales pour des périodes jusqu’à10µS. 1. Appuyez sur le bouton PEAK pour activer la fonction Peak Hold. ‘MANU Pmax’
apparaîtra sur l’écran. Appuyez sur le bouton PEAK à nouveau et ‘MANU Pmin’ apparaîtra. Utilisez ‘Pmax’ pour capturer les maxima positifs. Utilisez ‘Pmin’ pour capturer les maxima négatifs.
2. Pour sortir du mode Peak Hold et revenir en mode d’utilisation normal, appuyez sur le bouton PEAK une troisième fois.
HD400 – V2.0 – 5/08 5
Mémoire des Mesures Maximum (MAX) et Minimum (MIN) La fonction MAX-MIN permet au compteur d’enregistrer les mesures maximales (MAX) et minimales (MIN) affichées sur le compteur. 1. Appuyez sur le bouton MAX-MIN pour activer cette fonction. ‘MAX-MIN’ apparaîtra
sur le haut de l’écran et le compteur affichera seulement la plus haute mesure rencontrée.
2. Appuyez sur le bouton MAX-MIN à nouveau. ‘MANU MIN’ apparaîtra sur le haut de l’écran et le compteur affichera seulement les mesures les plus basses rencontrées.
3. Pour sortir de ce mode et revenir en mode d’utilisation normale, appuyez sur le bouton MAX-MIN une troisième fois.
Mode Relatif Le Mode Relatif permet à l’utilisateur d’enregistrer une valeur de référence sur le compteur, avec laquelle pourront être comparées les mesures suivantes. Par exemple, si l’utilisateur enregistre une mesure de 100 Lux, toutes les mesures suivantes seront affichées comme la valeur réelle mesurée moins 100. 1. Faites la mesure, et quand la valeur de référence désirée est affichée, appuyez sur le
bouton REL. 2. ‘MANU REL’ apparaîtra sur le haut de l’écran LCD. 3. Toutes les mesures subséquentes seront mises en moyenne par rapport à une
somme équivalente à la valeur de référence. Par exemple, si le niveau de référence est 100 Lux, toutes les valeurs subséquentes correspondront à la mesure réelle plus100 Lux.
4. Pour sortir du Mode Relatif, appuyez sur le bouton REL. ‘MANU REL’ disparaîtra, indiquant que le compteur est revenu en mode d’utilisation normal.
Rétro-éclairage LCD Le compteur est équipé d’une fonction de rétro-éclairage qui s’allume avec l’écran LCD. 1. Appuyez sur le bouton de rétro-éclairage pour activer le rétro-éclairage. 2. Appuyez sur le bouton de rétro-éclairage à nouveau pour désactiver le rétro-
éclairage. Notez que le rétro-éclairage se désactivera automatiquement après une courte période de temps afin d’économiser l’énergie de la pile.
3. La fonction de rétro-éclairage utilise davantage d’énergie de la pile. Pour économiser cette énergie, utilisez la fonction de rétro-éclairage seulement quand nécessaire.
HD400 – V2.0 – 5/08 6
Interface USB PC Description
Le compteur HD400 peut être branché à un PC via son interface USB. Un câble USB, ainsi qu’un logiciel WindowsTM , est inclus avec le compteur. Le logiciel permet à l’utilisateur de visualiser, enregistrer et imprimer les mesures à partir d’un PC. Notez : que le HD400 ne mémorise pas les données sur une mémoire interne ; il les affiche seulement sur le PC en temps réel, après quoi ces données peuvent être analysées, enregistrées sous forme de texte, ou imprimées.
Branchement du compteur à un PC Le câble USB fourni est utilisé pour brancher le compteur à un PC. Branchez la plus petite prise à l’extrémité du câble sur le port d’interface du compteur (situé sous les touches sur le côté gauche du compteur). La plus grande prise à l’extrémité du câble se branche à un port USB PC.
Logiciel Le logiciel fourni permet à l’utilisateur de visualiser les mesures en temps réel sur un PC. Les mesures peuvent être analysées, agrandies (zoom), enregistrées, et imprimées. Veuillez vous reporter à HELP UTILITY (Aide) disponible dans le logiciel pour des instructions d’emploi du logiciel détaillées.
HD400 – V2.0 – 5/08 7
Spécifications Spécifications d’Amplitude
Unités Amplitude Résolution Précision
Lux 400.0 0.1 ± (5% mesure + 10 chiffres)
4000 1
40.00k 0.01k ± (10% mesure + 10 chiffres)
400.0k 0.1k
Foot candles 40.00 0.01 ± (5% mesure + 10 chiffres)
400.0 0.1
4000 1 ± (10% mesure + 10 chiffres)
40.00k 0.01k
Notez : 1. Senseur Calibré pour lampe incandescente standard (température de couleur : 2856K) 2. 1Fc = 10.76 Lux
Spécifications Générales
Ecran Ecran LCD 4000 nombres LCD avec barres graphiques 40 segments
Amplitude Quatre amplitudes, sélection manuelle Indication Dépassement de Seuil L’écran LCD affiche ‘OL’ Réponse spectrale CIE photopique Précision spectrale Fonction Vλ (f’1 ≤6%) Réponse cosinus f’2 ≤2%; Cosinus corrigé pour incidence angulaire de la
lumière Répétabilité de Mesure ±3% Taux d’affichage Environ 750 msec pour affichages numérique et de barres
graphiques Photo-détecteur Photo-diode à silicone avec filtre de réponse spectrale Mémorisation Rapide Minimum 10µS Conditions d’utilisation Température: 32 à 104oF (0 to 40oC) ; Humidité : < 80%
Humidité Relative Conditions de rangement Température: 14 à 140oF (-10 to 50oC) ; Humidité : < 80%
Humidité Relative Dimensions du Compteur 6.7 x 3.1 x 1.6" (170 x 80 x 40mm) Dimensions du Détecteur 4.5 x 2.4 x 0.8” (115 x 60 x 20mm) Poids Environ 13.7 oz. (390g) avec pile Longueur de la tête de senseur 3.2’ (1m) Indication de Pile faible Le symbole de pile apparaît sur l’écran LCD Alimentation Pile 9V
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Entretien Nettoyage
Le compteur et son senseur peuvent être nettoyés avec un chiffon humide. Un détergent doux peut être utilisé mais évitez les solvants, abrasifs, et les produits chimiques corrosifs.
Installation / Remplacement de la pile Le compartiment à pile est situé à l’arrière du compteur. Le compartiment est facilement accessible en appuyant sur le couvercle du compartiment puis en le faisant glisser hors du compteur dans la direction de la flèche. Remplacez ou installez la pile 9V et fermez le compartiment à pile en faisant glisser le couvercle du compartiment à pile sur le compteur.
Vous, en tant qu’utilisateur final, êtes légalement tenu (Lois relatives sur les piles) à retourner toutes piles ou accumulateurs usagés, il est interdit de les jeter avec les ordures domestiques ! Vous pouvez remettre les piles / accumulateurs usagés, gratuitement, aux points de tri prévus à proximité de chez vous, ou aux endroits ou des piles / accumulateurs sont vendus !
Déchets Suivez les stipulations légales en cours quand vous jetez l’appareil à la fin de son cycle de vie.
Rangement Quand le compteur est rangé, veuillez enlever la pile et mettre le capuchon de protection du senseur. Eviter de ranger le compteur dans des lieux avec des températures ou une humidité extrêmes.
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