Confier la gestion du risque laser à PISÉO, c’est choisir l’excellence technique, la sécurité maximale pour vos produits et la conformité à la réglementation.

N’hésitez pas à nous consulter pour toute question relative à la sécurité LASER de vos dispositifs.

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Utilisation des matériaux dans la conception optique

La conception optique de systèmes performants requiert une maîtrise parfaite des propriétés optiques des matériaux.

Une grande partie des projets d’ingénierie réalisés par PISÉO font appel à de la conception optique. Pour ceci, nos experts imaginent des systèmes permettant de répondre aux exigences les plus pointues de nos clients, puis les modélisent et en évaluent les performances grâce à des logiciels de simulation optique qui intègrent les propriétés optiques des matériaux. Les compétences et les moyens qu’ils mobilisent ainsi leur permettent d’envisager différents matériaux et de leur proposer rapidement des choix pertinents pour leurs systèmes optiques.

Qu’il s’agisse de développer des systèmes optiques de précision, de garantir une efficacité lumineuse maximale, ou de répondre à des normes de performance et sécuritaires strictes, PISÉO s’engage à vous fournir des solutions sur mesure et optimales.

Contactez nous dès aujourd’hui pour nous faire part de vos besoins et découvrir comment nos solutions peuvent répondre à vos attentes les plus exigeantes.

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PISÉO se distingue par son expertise en conception de sources UV-C à base de LED sur mesure, adaptées aux besoins spécifiques de ses clients dans divers domaines d’application. Cette compétence s’est révélée particulièrement précieuse lors de l’épidémie de COVID-19, qui a généré une augmentation significative des besoins en solutions de désinfection.

En parallèle, les performances des LED UV-C ont considérablement progressé ces dernières années comme le montre notre rapport sur les LED UVC.

Les tubes UV à base de mercure, historiquement utilisés pour des applications de désinfection, seront progressivement retirés du marché d’ici 2027. Cette échéance incite les utilisateurs à revoir leurs stratégies et à rechercher des solutions. Les sources UVC à base de LED offrent aujourd’hui une alternative viable et plus écologique. Cependant, pour pouvoir en tirer tous les bénéfices la transition vers cette nouvelle technologie requiert un savoir-faire spécifique, que PISÉO a développé au fil des années.

Les LEDs UVC

La conception d’une source UVC LED s’appuie la prise en compte des caractéristiques optiques, électriques et dimensionnelles des composants disponibles sur le marché. L’épidémie de COVID-19 ayant suscité un fort engouement pour les dispositifs de désinfection, nombre de fabricants ont développé un portefeuille de LED UVC plus ou moins efficaces. Il est donc très important d’avoir une bonne connaissance de l’offre de ces composants pour effectuer des choix en toute connaissance de cause. Des essais de performance en laboratoire optique tel que celui de PISÉO peuvent s’avérer utiles pour discriminer les produits mais aussi pour s’assurer des caractéristiques annoncées.

La conception de sources UVC LED

Les cas d’application spécifiques des sources UVC LED demandent une approche de conception faisant appel à des connaissances en physique, ainsi qu’en biologie ou en chimie. Pour une source de désinfection, par exemple, il est important de connaitre la sensibilité des microorganismes aux rayonnements ultraviolet afin de déterminer la dose et le spectre nécessaires à la désactivation des molécules d’ADN et d’ARN de ces microorganismes. On parle ainsi d’un effet germicide de la source UVC. Des exemples de doses pour la désinfection de l’air sont donnés dans le document de la Commission Internationale de l’Eclairage CIE 155:2003.

Une fois la dose et le spectre déterminés, il faut s’intéresser au milieu dans ou sur lequel la réaction biologique ou chimique va se produire. En effet, des caractéristiques telles que la géométrie et les matériaux des surfaces exposées ou encore fluidiques devront être prises en compte lors de la conception pour garantir l’efficacité et la durabilité des systèmes développés.

Enfin, des savoir-faire en conception de système LED sont requis assurer la performance et la fiabilité des produits. Une fois le composant choisi, l’intégration des LED UVC nécessite en effet un travail approfondi pour apporter le bon niveau d’éclairement énergétique et le maintenir dans le temps grâce à une conception optique précise, une électronique adaptée et une gestion thermique efficace. Ce dernier aspect étant particulièrement crucial compte-tenu des besoins en dissipation thermique des composants LED UVC.

En conclusion, la transition vers les sources UV-C représente une opportunité d’amélioration des pratiques de désinfection et de protection de l’environnement. Grâce à notre expertise et à notre engagement envers l’innovation, PISÉO se positionne comme un partenaire de choix pour toutes les entreprises souhaitant adopter cette technologie de pointe.

Pour en savoir plus sur nos services de conception de sources UVC et découvrir comment nous pouvons vous accompagner dans vos projets, n’hésitez pas à nous contacter.

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Grâce à la combinaison unique de ses expertises et des moyens de ses laboratoires d’essais, PISÉO a la capacité de réaliser des études comparatives de produits ou de composants photoniques. Ces études sont réalisées de manière indépendante et impartiale, en s’appuyant sur des protocoles d’essais dédiés.

Les analyses de benchmark conduites par PISÉO s’appliquent aux composants de types LED, LASER, photodiodes ou capteurs d’imagerie, ainsi que pour tous les produits qui les intègrent : éclairages, caméras, écrans, casques AR/VR et encore bien d’autres.

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Qu’est-ce que l’ingénierie optique ?

L’ingénierie optique comprends toutes les étapes de conception, développement et industrialisation d’une fonction optique. Elle nécessite des compétences fortes en optique, des connaissances pointues des technologies photoniques (LED, LASER, imageurs, détecteurs, matériaux, traitement de surface) une grande expérience industrielle (process de fabrication, assemblage), ainsi que des outils de pointe pour la conception et la caractérisation optique.

L’ingénierie optique chez PISÉO

Chez PISÉO, l’ingénierie optique ne se limite pas au système optique. Grâce à notre approche multi-physique des systèmes et notre longue expérience industrielle nous pouvons prendre en charge l’ensemble du développement d’une fonction optique où d’un produit dont cette fonction en sera le cœur.

Nous mettons ainsi en œuvre un processus maîtrisé de l’idée à la commercialisation et coordonnons tous les métiers nécessaires : électronique, logiciel, mécanique, outillage, assemblage, conformité règlementaire.

Ce processus, décrit ci-dessous, est structurés en phases et jalons. Il permet de réduire progressivement les incertitudes et les risques industriel et d’aboutir à un produit répondant en tout point aux attentes de nos clients.

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Qu’est-ce-que la lumière parasite ?

La lumière parasite (ou stray light en anglais) désigne toute lumière non souhaitée qui se propage dans un système optique et perturbe le bon fonctionnement de celui-ci. Il s’agit de lumière qui atteint le capteur, l’image ou l’observateur, sans faire partie du trajet lumineux prévu par la conception optique. La lumière parasite peut être issue de réflexions internes, de diffusions ou de fuites lumineuses venant de sources extérieures. Elle est souvent invisible à l’œil nu, mais ses effets peuvent se manifester sous forme d’artefacts visuels, de dégradations de la qualité de l’image, ou de bruit optique dans les systèmes de détection.

Les manifestations de la lumière parasite peuvent inclure :

• Halos lumineux autour des sources de lumière,
• Éblouissements et flares, qui sont des éclats de lumière indésirables,
• Images fantômes dues à des réflexions multiples,
• Voiles lumineux qui réduisent le contraste et la clarté de l’image.

Quelles sont les applications les plus critiques ?

Les systèmes d’imagerie (objectif de caméra, d’appareil photo, projecteur…) sont les plus sensibles à la lumière parasite.

En effet, ces systèmes sont constitués de plusieurs lentilles et des réflexions multiples sur chaque face et sont donc susceptibles de créer des artefacts indésirables. Les sous-ensembles optiques sont intégrés dans un système mécanique qui peut réfléchir ou diffuser la lumière et créer de la lumière parasite.

La lumière parasite est particulièrement critique dans deux domaines :

•          Domaine spatial

Dans le domaine spatial, les systèmes optiques des satellites et télescopes sont particulièrement vulnérables à la lumière parasite en raison des exigences élevées en précision et qualité d’image. Les instruments optiques, conçus pour détecter des signaux lumineux faibles, sont sensibles aux réflexions internes et à la lumière intense provenant du Soleil ou des corps célestes, ce qui peut altérer les données et réduire le contraste. Les longues expositions nécessaires à l’observation aggravent ces effets. De plus, l’absence de possibilité d’ajustement ou de réparation une fois en orbite rend indispensable une conception soignée pour minimiser la lumière parasite et garantir des résultats fiables.

•          Domaine automobile

La lumière parasite est un problème majeur dans les systèmes optiques automobiles, car elle affecte la performance des caméras, capteurs LiDAR et systèmes d’éclairage. Elle peut engendrer des artefacts visuels tels que des éblouissements, halos, reflets ou des images fantômes, perturbant l’analyse des images des caméras utilisées pour la détection des obstacles, la reconnaissance des panneaux ou la vision nocturne.

Dans les capteurs LiDAR, la lumière parasite peut fausser la mesure des distances et des objets, compromettant la précision des systèmes de conduite autonome ou assistée. Dans les phares, elle peut provoquer des réflexions internes non désirées, créant des zones d’éblouissement qui réduisent la visibilité du conducteur ou éblouissent les autres usagers. Une gestion minutieuse de la lumière parasite est donc essentielle pour garantir une performance optimale des systèmes optiques, une détection fiable et la sécurité globale du véhicule.

Comment réduire la lumière parasite ?

Pour réduire la lumière parasite, il est important de détecter sa présence et d’en comprendre les causes.

Ainsi, afin d’évaluer les risques d’apparition de lumière parasite au cours de la conception ou sur un système optique existant, des modèles numériques détaillés sont élaborés à l’aide d’outils de simulation avancés. Ces modèles intègrent non seulement les composants optiques, mais aussi leur environnement immédiat, y compris les éléments mécaniques et les sources lumineuses, afin de reproduire fidèlement les conditions d’utilisation.

Les propriétés optiques des matériaux, telles que l’indice de réfraction des lentilles, et les caractéristiques des surfaces, comme la distribution bidirectionnelle de la fonction de diffusion de surface (BSDF), les revêtements antireflet et la rugosité, sont également prises en compte. Ces simulations permettent de mettre en évidence les effets de la lumière parasite, d’identifier leurs causes potentielles et d’analyser leurs interactions avec d’autres paramètres optiques et mécaniques. En anticipant les réflexions indésirables, les diffusions internes et les interactions entre la lumière et les surfaces mécaniques, il est possible de tester et d’optimiser des solutions telles que les traitements antireflet, les géométries des composants, ou l’ajout de diaphragmes et de matériaux absorbants. Cette approche permet d’ajuster la conception en amont pour limiter les effets de la lumière parasite et garantir des performances optimales dans des environnements lumineux complexes, comme ceux rencontrés dans les systèmes automobiles ou spatiaux.

Article rédigé par Julie BONNETTO

En conclusion, les ingénieurs en optique de PISÉO, grâce à leur expertise et à l’utilisation d’outils de simulation avancés comme LightTools et Zemax, sont parfaitement équipés pour analyser et maîtriser la lumière parasite dans les systèmes optiques, en particulier dans les secteurs exigeants du spatial et de l’automobile, où ils ont déjà mené de nombreux projets avec succès. Leur savoir-faire permet de garantir des performances optiques optimales et fiables dans des environnements complexes.

Contactez dès aujourd’hui PISÉO pour discuter de vos besoins en conception optique et bénéficier de solutions sur mesure pour réduire la lumière parasite et maximiser la performance de vos systèmes.

Julie Bonnetto est spécialiste de la conception de systèmes optiques industriels. Elle détient un diplôme d’Ingénieur en Optique, Photonique et Vision Industrielle, ainsi qu’un Master de recherche en micro et nano structuration photonique obtenus à Telecom Saint-Etienne.

Avant de rejoindre PISÉO, elle a occupé des postes d’ingénieure en conception et développement optique de systèmes d’éclairage LED chez SIGNIFY (ex PHILIPS LIGHTING) puis de voyants et feux d’éclairage LED fonctionnant en environnement sévère au sein de la société MAFELEC.

Ses responsabilités au sein de PISÉO lui permettent de réaliser des études de conception optique à forts enjeux dans des domaines aussi différents que l’éclairage, l’automobile, la santé, les télécoms, l’horlogerie de luxe ou encore la biométrie.

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Avec leur expérience industrielle, les experts de PISÉO vous accompagnent tout au long de vos projets, de l’idée à l’industrialisation. Leurs services incluent l’ingénierie optique, la conception optique, la caractérisation optique, la conception de systèmes optiques, l’analyse de l’imagerie, la calibration et la mesure optique, ainsi que la fabrication et le test de prototypes.

Grâce à leur savoir-faire, leurs moyens techniques et leur expérience industrielle, les experts de PISÉO sont en mesure de répondre aux besoins spécifiques de chaque client en matière de conception et de simulation optique.

Qu’est-ce que la conception optique ?

La conception optique est le processus de conception et de développement de systèmes optiques. Dans ce processus, l’ingénieur opticien prend en compte de nombreux facteurs physiques, tels que distribution spectrale de la lumière, photométrie, colorimétrie, propriétés optiques des matériaux, réponse spectrale des corps illuminés, géométrie des composants…, ainsi que les contraintes et objectifs liés à l’utilisation visée.

La conception optique est un sujet multidisciplinaire et multiphysique qui nécessite une connaissance approfondie à la fois des mathématiques et de la physique, ainsi qu’une grande expérience du métier de concepteur opticien. Elle requiert également une bonne capacité à comprendre les besoins de l’application à laquelle le système est destiné.

Le processus de conception commence par la détermination des performances optiques à atteindre en fonction de l’usage prévu. Celles-ci dépendent du type de système envisagé et des applications : éclairage, imagerie ou affichage. Selon les systèmes, on spécifiera donc des éclairements, des luminances, des uniformités, des contrastes, des températures de couleurs, des longueurs focales, des champs de vision, des dimensions de tache, des fréquences spatiales…

Par la suite, l’ingénieur opticien s’attachera à imaginer et à évaluer des systèmes optiques permettant de répondre aux objectifs fixés. Pour cela, il effectuera des calculs de dimensionnement, modélisera numériquement les solutions envisagées et en simulera les performances en utilisant des outils appropriés. Cette opération pourra être répétée autant de fois que nécessaire jusqu’à obtention d’un système optique capable de répondre aux exigences de performances fixées.

À l’issue de ce travail, une phase de détail des différents composants optiques créés sera réalisée qui intègrera toutes les interfaces mécaniques et prendra en compte les tolérances liées à la fabrication et à l’assemblage. Enfin, le système sera prototypé et testé au moyen d’équipements de mesure optique adéquat.

La conception optique entre en jeu dans de très nombreux domaines comme l’éclairage, l’automobile et les transports, la défense, le spatial, le médical, la fabrication, la photographie et plus encore.

La définition de la conception optique par PISÉO

Chez PISÉO, la conception optique est entendue de manière étendue. Le système optique est considéré comme un ensemble qui intègre des composants opto-mécaniques et opto-électroniques, voire des logiciels.

En effet, seule une approche système globale qui prend en compte l’ensemble des paramètres en jeu permet de réaliser une conception optimisée qui saura répondre en tous points aux objectifs du projet. De la sorte, notre travail de conception optique prend en compte les besoins applicatifs pour des rayonnements ultra-violet (UV), visible (VIS) et infra-rouge (IR), les caractéristiques physiques et économiques des composants photoniques (LED, LASER, photodiodes, capteurs d’imagerie, matériaux pour l’optique, traitements de surface…), ainsi que les contraintes environnementales et industrielles.

De plus, les liens étroits avec les analystes de YOLE GROUP dont nous bénéficions nous permettent d’assurer une veille technologique permanente sur les technologies photoniques et de garantir rapidement à nos Clients des solutions à la pointe du progrès.

Pourquoi confier sa conception optique aux experts PISÉO ?

Acquise auprès de grands groupes et de PME leaders dans leurs domaines, les experts PISÉO disposent d’une forte expérience industrielle de la conception et de la fabrication de systèmes optiques. Avec une grande rigueur, ils mettent leurs savoir-faire au service de nos Clients.

Les nombreux projets de recherche et développement réalisés dans tous les domaines leur permettent de développer en permanence de nouvelles connaissances. Ils s’appuient également sur leurs moyens techniques de pointe : outils de calculs et d’analyse propriétaires, logiciels d’aide à la conception et de simulation (Zemax, LightTools, Rhino…), laboratoire d’essais accrédité. En particulier, ce dernier leur permet de caractériser de manière précise les performances optiques des composants photoniques sélectionnés et des systèmes conçus par leurs soins : maquettes, prototypes, produits finis.

Grâce à une combinaison unique de savoir-faire et de moyens techniques, les experts PISÉO sont ainsi en mesure d’accompagner le développement de votre entreprise en concevant et en industrialisant de manière rapide et fiable des systèmes optiques optimisés simples ou complexes pour répondre en tout point à vos besoins.

Forte de plus de 10 ans d’existence, la plateforme d’innovation PISÉO a ainsi accompagné de très nombreux Clients français et étrangers dans leurs projets de systèmes optiques industriels : illuminateur infra-rouge haute puissance pour un industriel spécialiste de la surveillance, système d’imagerie pour endoscope pour un leader mondial des systèmes médicaux, reconception d’une lentille pour une PME de l’éclairage, reconception d’un guide de lumière pour un acteur de l’automobile…

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Le respect des normes constitue une base solide pour assurer la conformité des produits aux exigences des différentes réglementations internationales et un prérequis incontournable pour commercialiser les produits.

Les concepteurs, les fabricants et les metteurs sur le marché de produits à fort contenu optique peuvent s’appuyer sur PISÉO pour garantir la conformité des appareils qu’ils développent et commercialisent.

Comme nos nombreux clients satisfaits, faites confiance aux analyses réglementaires et normatives des experts de PISEO pour assurer la conformité de vos produits aux exigences internationales en vigueur.

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Forts de leurs compétences et des moyens techniques dont ils disposent au sein de leur laboratoire, les experts de PISÉO sont en mesure d’identifier les causes racines des défaillances des systèmes et de proposer des solutions pour améliorer leur fiabilité.

Identification des causes de défaillances

Les causes de défaillance peuvent être multiples sur ces systèmes électroniques, électriques. Nos savoir-faire et moyens techniques nous permettent de réaliser les prestations suivantes :

•         Constat visuel des défauts, reproduction des défauts.
•         Démontage des produits et analyse visuelle des composants et cartes électroniques (conception, fabrication).
•        Mesures optiques, électriques, thermiques.
•        Analyse de la construction et des matériaux utilisés.
•         Analyse par rayons X, spectroscopie FTIR, microscopie MEB…
•         Production d’un rapport d’analyse indépendant présentant les causes probables de défaillance et les recommandations d’amélioration.

Défaillance d’origine électrique

Un installateur d’appareils d’éclairage s’est tourné vers PISÉO car il était confronté sur une installation à des défaillances de fonctionnement sur des rubans intégrant des LED de couleurs.

La défaillance constatée était que certains segments de ces rubans ne présentaient plus d’éclairement. Après plusieurs recherches infructueuses, notre client s’est tourné vers les experts de PISÉO afin de comprendre la cause du problème et pouvoir trouver une solution avec le fabricant du matériel d’éclairage.

Nos experts ont réalisé une analyse de l’ensemble du système (LED, circuits imprimés, alimentations, pilotage DMX, construction mécanique, dissipateur thermique…). En particulier, les points de fonctionnement des composants LED par mesures électriques et thermiques ont été vérifiés et des observations visuelles avec un dispositif de grossissement de l’image réalisées. Nos experts ont ainsi pu mettre en évidence que le dysfonctionnement constaté était du à la défaillance de certaines LED elle-même causée par une surtension électrique externe au système.

Cette analyse a permis de faire apparaitre les causes probables de la défaillance. A l’issue de ce travail, un rapport d’expertise indépendant a été remis au Client.

Défaillance due à une mauvaise conception

Un distributeur de lampes et luminaires LED nous a sollicité pour expertiser un appareil d’éclairage dont un certain nombre de LEDs ne s’allumaient plus.

Lors de leur analyse les experts de PISÉO ont constaté que la conception du produit ne correspondait pas à l’état de l’art et comportait des risques.

En effet, ils ont pu constater qu’en chauffant, la dilatation des PCB LED (circuit imprimé équipé de LED) provoquait une contrainte mécanique entre les PCBs. Cela entraînait ainsi un phénomène de flambage et de décollement de ces derniers.

Les mesures réalisées par caméra thermique ont notamment mis en évidence que les chaine de LEDs présentes là où le PCB se décollait présentaient également des températures anormalement élevées conduisant ainsi à la défaillance de certaines LED. Dans ce cas de figure, la conception du produit a pu être mise en cause car les solutions mises en oeuvre par le fabricant ne prenaient pas en compte les phénomènes de dilatation des PCB lors du fonctionnement du produit.

Défaillance d’origine thermique

On connaît la durée de vie d’une LED seule (données fabricant) mais cette durée peut varier suivant la façon dont elle est intégrée dans un produit. Certains fabricants peuvent négliger ce point et les conséquences sont souvent des défaillances sur des installations.

En s’appuyant sur des mesures électriques et thermiques, des calculs d’extrapolations, il apparaît que les températures dans les matériaux LED, PCB, résine et plastiques génèrent régulièrement des défaillances telles que celles observées dans le laboratoire de PISÉO.

Ce fut le cas pour un fabricant d’éclairage public qui nous a confié son problème thermique accompagné d’une chute de flux dans la durée.

Entre la conception et la réalisation du prototype, des températures anormalement excessives avaient été relevées par le client.

Aussi, après une étude poussée, les experts de PISÉO ont pu identifier que l’écart principal entre la configuration calculée et la configuration mesurée était lié au confinement du dissipateur causé par la présence de la plaque support de l’électronique d’alimentation. Ce confinement limitait les mouvements d’air par convection et réduisait la capacité de dissipation thermique de refroidisseur. Les mesures effectuées montrent que le dissipateur est environ 20% moins efficace que prévu pour cette raison. En reconsidérant l’architecture sous le capot, il devrait être possible d’améliorer cette thermique.

Défaillance d’origine photo-chimique

Un fabricant d’appareil d’éclairage de piscine a été confronté à un phénomène de brunissement du silicone enrobant les LED qui permet d’assurer l’étanchéité de ses produits. Après avoir consulté le fabricant de LED qui n’a pas su lui apporter de réponse, le fabricant du produit s’est tourné vers PISÉO pour rechercher la cause de la défaillance.

Lors de leur analyse et notamment du démontage de plusieurs produits, les experts de PISÉO ont constaté que le silicone n’était pas toujours correctement réticulé (durci) et qu’il comportait un joint contenant du souffre. Or, le silicone non réticulé exposé à rayonnement optique et en présence de souffre perd sa transparence et change de teinte au bout d’un certain temps. Grâce à leur expertise en matériaux, optique et conception des systèmes optroniques, les experts de PISÉO ont réussi à identifier la cause de la défaillance. Notre client a ainsi pu améliorer son produit et obtenir un succès commercial très important à l’international.

Moyens d’essais

•         Binoculaire
•         Bancs d’essais photométriques et radiométriques
•         Oscilloscopes rapides – Multimètres
•         Caméra thermique et thermocouples
•         Banc d’essais rayons X – Microscopes électroniques – Spectroscopie FTIR 

Relevés sur site

PISÉO dispose également des savoir-faire et des équipements de mesure permettant de réaliser des mesures sur vos chantiers et dans vos établissements : relevés d’éclairement, relevés de luminance, UGR, contrastes, risque photobiologique… au regard des exigences normatives et réglementaires : NF EN 12464-1, NF EN 13201, NF EN 62471, NF X35-103…

Dans le cadre d’un litige ou d’un PV de réception, un rapport de mesures émanant d’un laboratoire impartial, indépendant et accrédité ISO 17025 (portée disponible sous www.cofrac.fr) peut être déterminant.

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Leur capacité à souligner les lignes et créer des signatures les rendent particulièrement appréciées des designers et des architectes. Leur faible épaisseur et leur robustesse permettent de les intégrer facilement dans de nombreux systèmes.

De plus, leur grande capacité à guider la lumière permet de réaliser des surfaces lumineuses de taille importante avec d’excellentes uniformités.

Dans ces guides, les LED sont placées sur le côté et non plus sous la surface à éclairer. Cette disposition permet de réduire le nombre de LED afin d’obtenir de grandes surfaces lumineuses et uniformes dans un volume extrêmement compact.

La réduction du nombre de LED s’accompagne donc pour le fabricant d’un coût de fabrication moindre. Cela induit également une diminution de la consommation électrique du système pour le client final. En effet, pour avoir une telle uniformité de 80% sur la surface avec une distance aussi petite en utilisant des LED placées sous la surface, il en faut beaucoup plus que dans le cas d’un éclairage tangentiel.

La faible épaisseur des guides (quelques millimètres seulement) permet de les intégrer facilement dans de nombreux systèmes d’affichage et de signalisation.

Cependant, la conception et la réalisation de guide de lumière permettant d’atteindre les luminances, les uniformités et les éclairements souhaités demandent des savoir-faire et des moyens techniques de premier plan. Grâce à leurs nombreuses expériences industrielles, à leurs outils de simulation optique de premier plan et à leur laboratoire de photométrie, les experts de PISEO sont en mesure de vous accompagner pour développer de manière fiable et efficace tous types de système lumineux basé sur des guides de lumière.

Uniformité de luminance sur guide lumière

D’un point de vue photométrique, la capacité de ces guides à conduire la lumière permet d’obtenir des luminances élevées sur de grandes surfaces lumineuses. L’uniformité de luminance obtenue est également excellente avec des valeurs supérieures à 80%.

Néanmoins, pour obtenir de tels résultats au meilleur coût, une grande maîtrise de la conception des systèmes optiques est nécessaire.

C’est la combinaison pertinente d’un choix de LED, de leurs points de fonctionnement, de matériaux et de traitements de surfaces dans une architecture adaptée qui permet d’atteindre la qualité attendue.

PISÉO dispose des compétences et des outils pour concevoir, simuler, maquetter, optimiser et caractériser de manière fiable les systèmes lumineux faisant appel aux guides lumière, ainsi que tout autres systèmes utilisant les technologies photoniques.

Pour cela, nous nous appuyons sur :

• l’expertise de nos ingénieurs (Optique, Systèmes mécatroniques, Matériaux),
• nos outils de conception et de simulation optique tels que ZEMAX Optic Studio ou LightTools
• nos outils de calcul propriétaires
• notre base de données matériaux étendue contenant leurs propriétés optiques caractérisées en laboratoire
• notre laboratoire de caractérisation accrédité par le COFRAC (portée disponible sous www.cofrac.fr).

Notre caméra de vidéo-luminancemétrie Westboro Photonics P1230U de 12,3 MP et ses objectifs nous permettent, par exemple, de réaliser des mesures de luminance en 2 dimensions rapidement et très précisément. Les niveaux de luminance et les uniformités de toute surface lumineuse sont ainsi caractérisés.

Conception et simulation optique de guide de lumière

Les guides de lumière présentent plusieurs avantages : facilité d’intégration, performances optimales avec peu de LED, plus faible consommation énergétique qu’un système multi-LED, facilité de réalisation par usinage ou injection plastique, rendu esthétique particulièrement apprécié par les designers et les architectes.

Cependant, un guide de lumière obéit à des lois physiques optiques qu’il convient de respecter pour en tirer tous les avantages énoncés auparavant.

La première étape du couplage de la source avec le guide est très importante pour éviter les pertes entre la LED et la première face d’entrée. Les caractéristiques de la LED et son point de fonctionnement doivent donc être judicieusement choisies pour en tirer le maximum de flux émis.

Le guidage de la lumière dans la matière est réalisé grâce au phénomène de réflexion totale interne. Selon la matière du guide et son milieu immersif, un angle limite définit si le rayon sera réfléchi ou transmis.

Si cette condition n’est pas respectée, alors le rayon lumineux est extrait. Cela se produit lorsque des courbures sont trop prononcées ou s’il existe des défauts de surface (rugosité, bulles, etc).

A contrario, dans le cas des surfaces diffusante il est souhaitable de perturber le guidage de la lumière. Cela permet d’extraire cette dernière de façon optimale et d’obtenir un rendu lumineux uniforme le long d’un guide. Dans cet objectif, on utilise le phénomène de l’extraction volumique (particules dans la matière) ou celui de l’extraction surfacique (texturation de surface).

Le choix du matériau est également très important. Il doit tenir compte de la longueur du guide, de sa géométrie et des contraintes mécaniques liées à l’usage du produit dans lequel il s’intègre (résistance aux chocs, aux UV…). Nos connaissances étendues des matériaux pour l’optique, notre base de données indépendante contenant de très nombreuses références, ainsi que nos relations privilégiées avec les compounders, nous permettent d’effectuer rapidement des choix de matériaux pertinent qui prennent en compte plusieurs critères tels que l’uniformité, la luminance, la transmittance selon la longueur, la diffusion volumique…).

Nos outils de conception et de simulation optique sont en mesure d’intégrer tous les paramètres évoqués plus haut et ainsi de rendre compte de manière précise des performances atteignables par les solutions optiques à base de guide de lumière développées par les ingénieurs de PISÉO.

Les experts de PISÉO maitrisent totalement ces principes et sont ainsi en mesure de concevoir les architectures optiques adéquates et de simuler leurs performances visuelles avec leurs outils tels que Lighttools ou Zemax OpticStudio.

Mélange de couleurs

Les IHM qui intègrent un guide de lumière nécessitent souvent de pouvoir afficher différentes couleurs. Dans ce cas, leur couplage avec des LED de couleur, discrètes ou « packagées » et contrôlées par une électronique et des algorithmes adéquats, sont un bon moyen de créer une multitude couleurs pour ces dispositifs. Cependant, obtenir des résultats homogènes en couleur sur les surfaces visibles reste un défi. En réalité, seule une architecture optique spécifiquement conçue et soigneusement étudiée, permettant un couplage efficace du flux lumineux des LED et un mélange impeccable des couleurs, est capable de produire un résultat de qualité supérieure.

Les ingénieurs en optique de PISÉO bénéficient d’une longue expérience de la conception de guide de lumière pour le mélange de couleur. Ils savent prendre en compte les contraintes mécaniques et esthétiques des produits et la fabricabilité des composants pour répondre au mieux à vos objectifs.

Prototype de guide de lumière

Grâce à leur réseau de partenaires de confiance, les ingénieurs de PISÉO sont en mesure de faire réaliser des prototypes de guides de lumière pour valider la conception de ces derniers. Comme tous les composants optiques, pour être suffisamment représentatifs, ces prototypes doivent être réalisés avec grand soin. C’est pourquoi PISÉO vous propose de prendre en charge leur réalisation.

Ils sont ensuite intégrés à un système permettant de coupler la ou les sources de lumière, généralement des LED câblées sur des circuits imprimés. L’ensemble rendu fonctionnel est testé dans le laboratoire de PISÉO. Des mesures précises de flux lumineux, de distribution lumineuse d’éclairement, de luminance ou colorimétrique peuvent ainsi être réalisées pour vérifier les performances du prototype.

Si vous souhaitez intégrer des systèmes lumineux à base de guides de lumière performants et qualitatifs à vos produits, comme nos nombreux clients, n’hésitez pas à faire confiance aux ingénieurs en optique de PISÉO.

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