jlucolas

température de couleur d'une lampe

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Bonjour,

comment à partir du spectre d'une lampe peut-on calculer sa température de couleur en kelvin ?

il y a des appareils genre Sekonic qui font ça très bien mais qui coutent cher.

y a-t-il une formule ?

ou bien c'est une opération complexe ?

JLuc

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Bonjour Jean-Luc

 

On peut obtenir la température en regardant le profil de Planck et appliquer la loi de Wien :

http://www.ac-nice.fr/clea/lunap/html/CorpsNoir/CNApprof.html#Wien

 

Donc avec un spectro, faut prendre le spectre de la source dont tu souhaites connaitre la température, corriger ce même spectre de la réponse instrumental et calculer la température d'après la loi de Wien ou encore  prendre par exemple le logiciel Vspec qui a une fonction pour calculer la température d’un objet, que ce soit une lampe ou une étoile d'après son profil spectral.

On peut le faire avec le banc test que j’ai réalisé par exemple avec un ALPY 600 :

http://www.astrosurf.com/topic/123738-un-banc-test-de-filtres-astrophoto-avec-un-spectro-alpy/

 

 

Vspec est dispo ici :

http://astrosurf.com/vdesnoux/

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Merci Olivier pour ta réponse,

je vais suivre la méthode, je donnerais le résultat ici qd ce sera fait.

JLuc

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Bonjour,

 

le spectre est continu ou c'est un spectre de raies ? C'est une lampe à incandescence ou une lampe à décharge ?

 

Les lois de Planck, Wien et Stéfan concernent un corps noir émettant un spectre continu.

 

Christophe

Modifié par Christophe80

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Les lampes d'éclairage public ont toutes des spectres de raies :

cf en bas de page les éclairages de ma ville :

https://www.anpcen.fr/?id_rub=1&id_ss_rub=127&id_actudetail=198

pourtant les spectromètres professionnels genre Sekonic C-800 permettent d'obtenir en un clin d'oeil le spectre et la Tc de l'ampoule !

comment font-ils ?

si tu as une réponse, n'hésite pas !

Merci !

JLuc

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Si je prends une lampe au sodium SHP dont le spectre est un pic à 5890 A,  et qu'on lui applique la loi de Wien, on obtient :
T = 2.9*10(-3) / 5.89*10(-7) = 490 K
alors qu'un spectromètre mesure  Tc = 1800 à 2000 K.
je pense que c'est parce que la loi de Wien ne s'applique qu'à un corps noir, pas à une source qui a des raies.
Alors comment le spectromètre Sekonic calcule-t-il la Tc ?
mystère...

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Je pense que le spectro Sekonic calcul pour chaque longueur d'onde, le flux de lumière et recréer ensuite une pseudo courbe de Planck pour laquelle il peut ensuite calculer la température.

 

C'est sur que si au départ on a pas le profil spectral d'un corp noir, cela complique la tâche....

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Pour la lampe à sodium la température mesurée correspond à la température d'une flamme ayant la même couleur que la lampe. Pour T= 2000 K   lambda max = 1500 nm ou 1,5 µm soit de l'infra-rouge proche (en considérant que la flamme se rapproche d'un corps noir théoriquement). La flamme émettrait des radiations rouges, oranges, jaunes et surtout des infra-rouges (chaleur). Pour la lampe à sodium il n'y a que les deux radiations vers 590 nm.

 

Pour une lampe fluo blanc neutre, la flamme (ou un métal, ou tout objet dans un four) aurait une température de 4000 K. C'est ce que l'on appelle "chauffer à blanc".

 

Christophe.

Modifié par Christophe80

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440px-Wiens_law.svg.png

4919K, je sais ... ça surprend, ça correspond à du blanc froid pour les lampes.

Mais en monochromatique, l'indice de rendu des couleurs est mauvais même si le contraste est bien perçu. (Note : d’où mon laïus sur la perception chromatique et contraste dans un autre sujet)

 

La loi de Wien n'est censé être applicable que pour le corps noir qui a une répartition statistique, pas une raie d'émission.

T~=2.898.10-3

Modifié par lyl

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Merci qd même Christophe et Lyl de m'avoir répondu, mais ce que vous dites ne fait pas avancer.
Ce que vous dites je le sais très bien, mon pb c'est comment un spectrometre genre Sekonic peut afficher la Tc d'une lampe à partir de son spectre discontinu ou pas. On sait bien que ce n'est pas un corps noir, alors comment on relie le spectre à la Tc ?
Dans le manuel de l'appareil Sekonic C-800 (217 pages en GB) on trouve ceci :

"Correlated Color Temperature
Not all light sources match the black body radiation locus when measuring light sources. In this case, the correlated color temperature is used. The correlated color temperature is a color temperature obtained by drawing an isotemperature line from the black body radiation locus which matches the measured value."

Traduction :
La température de couleur corrélée est une température de couleur obtenue en traçant une ligne d’isotempérature du lieu de rayonnement du corps noir qui correspond à la valeur mesurée.
Voilà, avec ça on est bien avancés

j'ai cherché ligne d'isotempérature : trouvé sur le site Konica :
Température de couleur proximale  
Mesure pour décrire la chromaticité d'une source lumineuse lorsque son point point de couleur n'est pas situé sur le lieu du corps noir. C'est la température du radiateur de Planck dont les coordonnées chromatiques son placées sur la ligne d'isotempérature Judd passant par le point de couleur de la source étudiée.
Droite d'isotempérature  
Droite reliant les coordonnées de chromaticité de température de couleur constante et interceptant le lieu du corps noir (lieu de Planck).  

Mon pb :
je ne possède pas le spectrometre Sekonic, il m'a été prêté.
Mais j'ai un Lhires avec lequel je peux prendre le spectre de lampes.
comment obtenir la Tc de la lampe à partir de son spectre ?
je pense que c'est compliqué, il n'y a pas de formule simple.
je ne sais pas tracer la ligne d'isotempérature sur un graphique genre CIE...

j'ai trouvé la notion d'illuminants qui semble être utile à mon pb :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Illuminant
mais je ne sais pas comment m'en servir.
même avec un vrai cours pour ingénieurs :
http://www.optique-ingenieur.org/fr/cours/OPI_fr_M07_C02/co/Grain_OPI_fr_M07_C02__11.html

voilà, je suis bloqué là.

si vous avez une idée...?

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Bonjour,

 

Ton

Il y a 16 heures, jlucolas a dit :

Ce que vous dites je le sais très bien, mon pb c'est comment un spectrometre genre Sekonic peut afficher la Tc d'une lampe à partir de son spectre discontinu ou pas. On sait bien que ce n'est pas un corps noir, alors comment on relie le spectre à la Tc ?

 

Comme ça a été dit, il y a forcément une loi formule plus ou moins empirique qui est appliquée dans le cas présent.

Puisque une température de couleur n'a pas de définition précise en dehors du cas du corps noir.

Empirique ne veut pas dire 'stupide' non plus.

Sekonic fabrique ces appareils surtout pour des photographes et donc leur formule interne a sans doute été faite pour cette application.

Il m'est arrivé d'utiliser ces thermocolorimètres afin de mettre en place si besoin des filtres correcteurs de lumière...

 

La formule Sekonic ne sera pas forcément la même que celle appliqué par un prof de physique !

A moins que quelqu'un ait normalisé une formulation ce que je ne sais pas.

 

Lucien

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En réfléchissant un peu à la question :

 

- les thermocolorimètres à usage photographique mais pas seulement, existent depuis des décennies,

- les anciens appareils à main et à usage photographique ne comportaient pas de composants et de calculateurs sophistiqués.

Ils étaient entièrement analogiques.

Donc je me dis que je ferais ainsi avec ces contraintes pour fabriquer un thermocolorimètre : SANS GARANTIE !

 

J'utilise trois capteurs de lumière chacun filtré Rouge, Vert et Bleu.

Ceci permet de quantifier la proportion de lumière dans la couleur correspondante.

Je détermine la couleur du corps noir qui se rapproche le plus de la couleur mesurée.

Et j'affiche le résultat.

 

Ici la difficulté est de choisir comment on mesure une différence de couleur : quelle formule ?

Mais en colorimétrie, il y a plusieurs formulations possible à " l'écart de couleur ".

Suivant l'usage on choisit celle qui est la plus adaptée.

 

Lucien

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Merci Lucien pour ta réponse.

je t'envoie le fichier du spectre d'un tube fluo, peux-tu appliquer ce que tu dis, séparer en 3 couleurs etc... ?

et en tirer la Tc.

Si oui, chapeau !

JLuc

spectrefluogradue.xlsx

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Bonjour JLuc,

 

Au départ tu citais le Sekonic, donc je réponds plutôt dans ce sens.

 

Il faudrait faire ceci à partir de la courbe :

 

- se fixer les courbes de réponse mathématiques de trois filtres du visible R, G et B  ( trois bandes passantes )

- réaliser une convolution mathématique entre la courbe que tu fournis et chaque filtre,

- en tirer trois valeurs numériques (intégrales) pour chaque couleur, ( Ri, Gi, Bi )

- appliquer une formule de calcul de la température de couleur à évaluer :    TE =  F( Ri, Gi, Bi)

- afficher le résultat en degrés K.

 

Concernant la formule de calcul de la température de couleur, on ne peut la fixer en regardant le plafond.

Il y a ici l'expérience du concepteur dans le domaine de la colorimétrie, des surfaces sensibles, sources de lumière...afin de faire une calibration à peu près satisfaisante

pour un usage photographique par exemple et des sources de lumière fréquentes.

 

Un exemple : si les trois intensités sont identiques (après calibration) alors afficher 5200 K =  Lumière du jour ( souvent en photo ).

 

Mais pour des lumières un peu 'tordues' je serais curieux de comparer les résultats affichés par des marques de thermocolorimètres différentes !

 

Le physicien lui ici s'arracherait les cheveux ou serait parti depuis longtemps.

C'est plus un problème d’ingénieur que de physicien : lorsqu'il ne s'agit pas d'un corps noir.

 

Si l'on souhaite fabriquer son thermocolorimètre, il faudrait filtrer plusieurs photodiodes avec des filtres appropriés puis faire le calcul.

Le plus difficile c'est le choix de chaque filtre et puis la phase de calibration.

 

NB : il existe des thermocolorimètres qui captent le spectre de la source à évaluer avec une assez bonne résolution, et non seulement grâce à quelques filtres.

 

Il y a bien des années, il me semble qu'un vieux thermocolorimètre très basique et que j'avais démonté, ne comportait que deux filtres : un Rouge et un Bleu...?

 

 

Lucien

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Lucien, ce que tu dis c'est bien, mais avec le fichier d'Alain Janest je crois que je vais y arriver.

 

il y a juste le lien à corriger avec les é :

https://fr.wikiversity.org/wiki/Colorimétrie/Annexe/Fonctions_colorimétriques_normalisées

 

le fichier n'est pas téléchargeable, mais je l'ai copié/collé dans Excel en arrangeant les colonnes (ci-joint) 

 

Je vous remercie, c'est pas évident à faire, je vais faire marcher mes neurones.

RV dans qq temps.

JLuc

ValeursTabuleesFonctionsColorimetriques.xlsx

Température de couleur proximale source.pdf

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finalement j'ai pris le temps de faire les calculs.

j'y ai passé la nuit.

j'obtiens Tp = 8840 K

ce qui n'est pas idiot pour un début, car mon spectre pris avec le Lhires n'a pas été  débarassé de la réponse instrumentale, c'était juste pour faire un test.

le fichier Excel des "Valeurs tabulées des fonctions colorimétriques par pas de 5 nm" :

je le remets ici car le précédent comportait des virgules au lieu de points comme séparateur.

et je mets ici le fichier Excel de calculs dans lequel il n'y a plus qu'à remplacer la colonne des E par celle d'une autre lampe pour obtenir la température proximale.

ce que je ferais prochainement avec des spectres déjà étalonnés avec le Sekonic.

ce sera le test de vérification de la méthode.

je remercie particulièrement Alain Janest qui m'a donné la solution pratique.

Jluc

 

spectrefluoparpasde5nm.xlsx

ValeursTabuleesFonctionsColorimetriques.xlsx

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Merci à Alain pour cette information très intéressante.

Elle va permettre de réaliser la conversion que Jean-Luc souhaitait réaliser.

 

Pour en revenir sur les thermocolorimètres à main, je reviens sur un point.

La très grande majorité d'entre eux captent la source lumineuse à travers quelques filtres : on n'a pas une information spectrale assez fine.

Il faut s'attendre à des écarts sensibles dans les résultats affichés par rapport à l'usage d'un spectrophotomètre.

Surtout sur des sources de lumière aux courbes d'émission assez complexes.

 

Lucien

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Le 29/01/2019 à 04:28, jlucolas a dit :

finalement j'ai pris le temps de faire les calculs.

j'y ai passé la nuit.

j'obtiens Tp = 8840 K

ce qui n'est pas idiot pour un début, car mon spectre pris avec le Lhires n'a pas été  débarassé de la réponse instrumentale, c'était juste pour faire un test.

Vu de ma lorgnette : bravo ça colle.

Merci à @alain janest pour le déterrage de a documentation. La convolution c'est très bien comme méthode.

Quel est le modèle de ta fluo ?

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lyl, la lampe fluo avec laquelle j'ai fait le spectre et les calculs est un tube fluorescent (dit "néon" par abus de langage) de mon bureau, teinte blanc très fort.

pour rappel, on sait que ce sont des tubes au mercure enduits de poudres fluorescentes qui, excitées par les UV du mercure, ré-émettent par fluorescence des couleurs genre RVB.

JLuc

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pour continuer et terminer peut-être le sujet, j'ai fait ce qui restait à faire pour vérifier si la méthode était bonne et fiable, à savoir si en appliquant la feuille de calcul au spectre donné par le spectro Sekonic on obtient bien la même Tp que celle donnée par l'appareil.

Ben OUI !

à peu de choses près, juste en remplaçant les données d'intensité en f(lambda) dans la feuille de calcul précédente, ça donne Tp = 3011 K

alors que le spectro donne 2996 K

Je vais donc pouvoir maintenant utiliser mon Lhires pour trouver la T des lampes, juste en injectant les données d'intensité dans la 2eme colonne.

spectreRueStNicolasIodureMetalparpasde5nm.xlsx

Merci et re-merci à tous pour votre aide.

JLuc

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@jlucolasj'aimerais connaître la précision de ton appareil. D'après ton tableau les résultats ne comportent qu'un ou deux chiffres significatifs (premier chiffre non nul, et ceux à sa droite y compris les zéros). Merci.

 

Christophe

Modifié par Christophe80

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Bonjour,
la précision sur les intensités ou sur la Tp ?
pour la Tp on n'a pas besoin d'une grande précision pour qualifier une lampe d'éclairage public.
losque j'ai utilisé le Sekonic C-800, j'obtenais des Tc un peu différentes selon comment j'orientais l'appareil par rapport à la lampe, il peut y avoir des écarts de 100 K, ça n'a pas d'importance.

si tu veux parler de la précision sur les intensités, j'ai fait du pifométrage à partir de l'image du spectre, car je n'ai pas les données, je n'ai qu'une image jpeg des spectres donnés par le Sekonic. J'ai évalué les intensités sans me fatiguer en les lisant sur l'image, je voulais juste voir s'il y avait concordance entre l'indication du Sekonic et le calcul donné par la feuille Excel (grâce au pdf de Alain Janest).

si tu veux parler de la précision de mon spectro Lhires, il peut être très précis, selon le réseau qu'on lui met, de 300 tr/mm à 2400 tr/mm.
Pour les lampes j'ai mis le 300, c'est suffisant.
Avec le lhires j'ai les données du spectre en faisant le traitement avec VisualSpec 
http://astrosurf.com/vdesnoux/

de toutes façons le calcul de la Tp se fait avec des tranches de 5 nm.


Cordialement,
JLC

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