CH701854A1 - A lighting device for obtaining a uniformly illuminated field. - Google Patents

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CH701854A1
CH701854A1 CH01442/09A CH14422009A CH701854A1 CH 701854 A1 CH701854 A1 CH 701854A1 CH 01442/09 A CH01442/09 A CH 01442/09A CH 14422009 A CH14422009 A CH 14422009A CH 701854 A1 CH701854 A1 CH 701854A1
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light
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Jean Roux
Nicolas Bassi
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Pasan Sa
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Abstract

Ce dispositif d’éclairage destiné essentiellement à la vérification du fonctionnement de cellules photovoltaïques comprend des groupes (5) de sources lumineuses (1) du lobe d’émission desquelles l’axe central est incliné par rapport à l’axe du lobe d’émission théorique, en raison de légers défauts de fabrication. Les sources d’un même groupe forment une série d’éléments numérotés consécutivement (1a, 1b, 1e, 1d). La direction (7) de la projection de chacun des axes centraux des lobes d’émission sur le plan (2) qui porte les sources lumineuses (1) forme un angle avec la direction de la source suivante de la série. La somme des angles est de 360°. L’addition des lobes orientés différemment les uns des autres aboutit à une compensation des défauts, le lobe résultant ayant substantiellement une symétrie correspondant au lobe théorique désiré. Pour obtenir l’effet désiré, il faut que les sources lumineuses d’un même groupe proviennent d’un même lot de fabrication, de façon qu’elles présentent les mêmes défauts.This lighting device intended essentially for verifying the operation of photovoltaic cells comprises groups (5) of light sources (1) of the emission lobe of which the central axis is inclined with respect to the axis of the emission lobe theoretical, due to slight manufacturing defects. The sources of the same group form a series of elements numbered consecutively (1a, 1b, 1e, 1d). The direction (7) of the projection of each of the central axes of the emission lobes on the plane (2) which carries the light sources (1) forms an angle with the direction of the next source of the series. The sum of the angles is 360 °. The addition of the differently oriented lobes leads to a compensation of the defects, the resulting lobe having substantially symmetry corresponding to the desired theoretical lobe. To obtain the desired effect, it is necessary that the light sources of the same group come from the same production batch, so that they have the same defects.

Description

[0001] La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs d’éclairage destinés à obtenir un champ uniformément éclairé, et notamment aux dispositifs destinés à vérifier l’efficacité de cellules constituant un panneau photovoltaïque, aux dispositifs d’éclairage utilisés en photographie ou encore aux dispositifs destinés à la détection d’objets par des caméras. The present invention relates to the field of lighting devices intended to obtain a uniformly illuminated field, including devices for verifying the efficiency of cells constituting a photovoltaic panel, the lighting devices used in photography or devices for detecting objects by cameras.

[0002] Dans le domaine du test de cellules et modules photovoltaïques, une des tâches les plus difficiles consiste à obtenir un champ uniformément illuminé, de façon à rendre possible la caractérisation du rendement des cellules et modules en termes d’énergie produite par rapport à l’énergie reçue. In the field of testing cells and photovoltaic modules, one of the most difficult tasks is to obtain a uniformly illuminated field, so as to make possible the characterization of the efficiency of cells and modules in terms of energy produced compared to the energy received.

[0003] A cette fin, diverses méthodes sont appliquées. To this end, various methods are applied.

[0004] L’une de ces méthodes consiste à utiliser des sources lumineuses aussi ponctuelles que possible et disposées le plus loin possible de la cible à tester. La difficulté réside principalement dans la réalisation d’une source suffisamment intense et de dimensions suffisamment réduites pour que l’intensité du rayonnement soit semblable à celle du soleil et que l’uniformité soit suffisante sur la cible. One of these methods is to use light sources as specific as possible and arranged as far as possible from the target to be tested. The difficulty lies mainly in the realization of a source sufficiently intense and sufficiently small dimensions so that the intensity of the radiation is similar to that of the sun and that the uniformity is sufficient on the target.

[0005] Une autre méthode consiste dans l’utilisation de sources lumineuses multiples, à large faisceau d’émission et disposées en face des modules à tester, de façon que l’irradiation soit uniforme au centre de la zone. Dans ce cas, la difficulté est principalement d’obtenir des intensités égales de chacune des sources, ainsi que des lobes d’émission qui se recouvrent et sont suffisamment constants pour assurer une uniformité suffisante dans la zone utile. Another method is the use of multiple light sources, large emission beam and arranged in front of the modules to be tested, so that the irradiation is uniform in the center of the area. In this case, the difficulty is mainly to obtain equal intensities of each of the sources, as well as overlapping emission lobes and are sufficiently constant to ensure sufficient uniformity in the useful area.

[0006] Une autre méthode encore consiste dans l’utilisation de moyens optiques complexes, et plus particulièrement d’une source ponctuelle et d’un miroir parabolique. Dans ce cas, la difficulté est non seulement d’obtenir une source suffisamment petite et intense, mais encore de fabriquer des miroirs de grandes dimensions, de l’ordre de deux mètres de diamètre, ce qui est malaisé. Yet another method consists in the use of complex optical means, and more particularly of a point source and a parabolic mirror. In this case, the difficulty is not only to obtain a sufficiently small and intense source, but also to make mirrors of large dimensions, of the order of two meters in diameter, which is difficult.

[0007] L’invention vise à fournir un dispositif simple et peu onéreux permettant d’obtenir une uniformité du champ éclairé à partir de plusieurs sources lumineuses. The invention aims to provide a simple and inexpensive device for obtaining uniformity of the field illuminated from several light sources.

[0008] L’invention est définie dans les revendications. The invention is defined in the claims.

[0009] Les dessins représentent, à titre d’exemples et schématiquement, deux formes d’exécution de l’invention, et les lobes d’émission lumineuse de plusieurs sources. <tb>La fig. 1<sep>représente schématiquement une source lumineuse qui émet de la lumière vers le haut, le lobe d’émission théorique figurant en pointillé et le lobe réel en trait continu. <tb>La fig. 2<sep>représente schématiquement une première forme d’exécution du dispositif selon l’invention, dans lequel les sources lumineuses sont disposées par groupes de quatre. <tb>La fig. 3<sep>montre le lobe d’émission résultant de l’addition de deux lobes 30 différents, les deux lobes étant peu divergents. <tb>La fig. 4<sep>montre le lobe d’émission résultant de l’addition de deux lobes différents, les deux lobes étant nettement divergents <tb>La fig. 5<sep>représente schématiquement une seconde forme d’exécution du dispositif selon l’invention, dans lequel les sources lumineuses sont disposées par groupes de huit. <tb>La fig. 6<sep>reprend la forme d’exécution de la fig. 2, en montrant la grille quadrillée selon laquelle sont disposées les sources lumineuses.The drawings show, by way of examples and schematically, two embodiments of the invention, and the light emitting lobes of several sources. <tb> Fig. 1 <sep> schematically represents a light source that emits light upwards, the theoretical emission lobe in dotted line and the real lobe in solid lines. <tb> Fig. 2 <sep> schematically represents a first embodiment of the device according to the invention, wherein the light sources are arranged in groups of four. <tb> Fig. 3 <sep> shows the emission lobe resulting from the addition of two different lobes, the two lobes being little divergent. <tb> Fig. 4 <sep> shows the emission lobe resulting from the addition of two different lobes, the two lobes being distinctly divergent <tb> Fig. <Sep> schematically represents a second embodiment of the device according to the invention, wherein the light sources are arranged in groups of eight. <tb> Fig. 6 <sep> resumes the embodiment of FIG. 2, showing the grid grid according to which are arranged the light sources.

[0010] L’invention est fondée sur la constatation que différentes sources lumineuses, notamment des diodes luminescentes (LEDs) ou des lampes à incandescence associées à un réflecteur, émettent leur lumière selon un lobe dont la forme et l’inclinaison varient en fonction des paramètres de fabrication. Autrement dit, le lobe d’émission de chaque source est souvent différent du lobe théorique visé: au lieu que le lobe soit symétrique par rapport à l’axe passant par le centre de la source lumineuse et perpendiculaire au plan sur lequel est fixée la source, il est fréquemment asymétrique et son axe est incliné par rapport à l’axe perpendiculaire théorique. En pratique, les lobes sont en général similaires pour les pièces provenant d’une même série de fabrication. Leurs défauts tendent à être sensiblement les mêmes. Si donc l’on dispose ces sources lumineuses d’une même série sur un plan selon une grille régulière, avec la même orientation, leurs défauts auront tendance à s’ajouter les uns aux autres et à donner au champ illuminé des zones irradiées avec plus d’intensité que d’autres. The invention is based on the observation that different light sources, including light emitting diodes (LEDs) or incandescent lamps associated with a reflector, emit their light according to a lobe whose shape and inclination vary according to the manufacturing parameters. In other words, the emission lobe of each source is often different from the intended theoretical lobe: instead of the lobe being symmetrical with respect to the axis passing through the center of the light source and perpendicular to the plane on which the source is fixed. it is frequently asymmetrical and its axis is inclined with respect to the theoretical perpendicular axis. In practice, the lobes are generally similar for parts from the same series of manufacture. Their faults tend to be substantially the same. If, therefore, these light sources of the same series are arranged on a plane according to a regular grid, with the same orientation, their defects will tend to be added to each other and to give to the illuminated field irradiated zones with more of intensity than others.

[0011] En vue d’éviter cet inconvénient, le dispositif selon l’invention dispose les sources lumineuses 1 sur le plan 2 auquel elles sont fixées en variant leur orientation l’une par rapport à l’autre, de manière à compenser les défauts et à améliorer l’uniformité générale de la lumière reçue par le module ou la cellule à tester. In order to avoid this drawback, the device according to the invention has the light sources 1 on the plane 2 to which they are fixed by varying their orientation relative to each other, so as to compensate for the defects. and to improve the general uniformity of the light received by the module or the cell to be tested.

[0012] L’orientation est facile à réaliser: en pratique, toutes les sources lumineuses sur le marché présentent une marque ou une forme asymétrique qui permet de les orienter. Bien entendu, c’est l’axe central 6 du lobe d’émission 3 de chaque source 1 qu’il s’agit d’orienter par rapport à l’axe central de la source suivante. Comme le marquage ou l’asymétrie de forme des sources lumineuses est en pratique défini et réalisé pendant le processus de fabrication, et que la source lumineuse ne subit pas de déplacement angulaire pendant ce processus avant le marquage ou la définition de sa forme, la forme ou la marque présente un angle défini et constant par rapport à l’axe central du lobe d’émission. Il est donc possible de se fier à cette forme ou à cette marque pour orienter les sources lumineuses les unes par rapport aux autres. The orientation is easy to achieve: in practice, all light sources on the market have a mark or an asymmetrical shape that can guide them. Of course, it is the central axis 6 of the emission lobe 3 of each source 1 that is to orient relative to the central axis of the next source. Since the marking or shape asymmetry of the light sources is in practice defined and realized during the manufacturing process, and the light source does not undergo angular displacement during this process before the marking or the definition of its shape, the shape or the mark has a defined and constant angle with respect to the central axis of the emission lobe. It is therefore possible to rely on this form or this mark to orient the light sources relative to each other.

[0013] Pour obtenir une surface aussi uniformément éclairée que possible, il est nécessaire que les sources soient réparties en groupes 5. Dans chaque groupe, l’angle existant entre la direction d’une et la direction de la suivante doit être constant. Afin de rendre plus aisée la compréhension et la mesure des angles de ces directions, on parlera ici des projections des axes centraux 6 des lobes d’émission sur le plan 2 qui porte les sources lumineuses 1. La direction 7 de chacune de ces projections fait avec la direction suivante un angle déterminé. On parle ici de direction suivante ou de source suivante du fait que l’on attribue aux sources lumineuses de chaque groupe 5 un rang déterminé dans une série d’éléments consécutifs, chaque source constituant l’un de ces éléments. To obtain a surface as uniformly illuminated as possible, it is necessary that the sources are divided into groups 5. In each group, the angle between the direction of one and the direction of the next must be constant. In order to make easier the comprehension and the measurement of the angles of these directions, we will speak here of the projections of the central axes 6 of the emission lobes on the plane 2 which carries the light sources 1. The direction 7 of each of these projections makes with the following direction a certain angle. Here, we speak of the following direction or of the following source because the light sources of each group 5 are assigned a predetermined rank in a series of consecutive elements, each source constituting one of these elements.

[0014] Pour que la compensation soir réalisée sur l’entier de la surface visée, il faut disposer d’au moins quatre sources. Ainsi, la fig. 2 montre des groupes 5 comprenant chacun quatre sources lumineuses 1, ces quatre sources sont numérotées respectivement 1a, 1b, 1c et 1d. For the evening compensation performed on the entire target area, it is necessary to have at least four sources. Thus, FIG. 2 shows groups 5 each comprising four light sources 1, these four sources are numbered respectively 1a, 1b, 1c and 1d.

[0015] La direction 7 de la projection de l’axe central 6 du lobe de la source la fait avec la direction 7 de la source suivante 1b de la série un angle de 90°. De même, la direction de la source 1b fait un angle de 90° avec celle de la source suivante 1c, la direction de la source 1c fait un angle de 90° avec celle de la source 1d, et la direction de la source 1d un angle de 90° avec celle de la source 1a, première de la série. The direction 7 of the projection of the central axis 6 of the lobe of the source is with the direction 7 of the next source 1b of the series at an angle of 90 °. Similarly, the direction of the source 1b is at an angle of 90 ° with that of the next source 1c, the direction of the source 1c is at an angle of 90 ° with that of the source 1d, and the direction of the source 1d a angle of 90 ° with that of the source 1a, first in the series.

[0016] On note que la somme des angles est égale à 360°, ce qui est indispensable si l’on veut obtenir un champ uniformément éclairé. It is noted that the sum of the angles is equal to 360 °, which is essential if one wants to obtain a uniformly lit field.

[0017] Une configuration de plus de quatre sources par groupe, par exemple de six sources, dont chacune a une direction 7 qui s’écarte de 60° de la direction de la source suivante, est aussi possible. Elle a cependant l’inconvénient d’élargir la base à partir de laquelle la compensation est effectuée. A configuration of more than four sources per group, for example six sources, each of which has a direction 7 which deviates 60 ° from the direction of the next source, is also possible. However, it has the disadvantage of expanding the base from which compensation is made.

[0018] Cet inconvénient est évidemment encore plus marqué dans la forme d’exécution montrée à la fig. 5, dans laquelle les sources lumineuses sont au nombre de 8, l’angle entre la direction de chaque source avec la direction de la source suivante étant de 45°. This disadvantage is obviously even more marked in the embodiment shown in FIG. 5, in which the light sources are 8 in number, the angle between the direction of each source with the direction of the next source being 45 °.

[0019] Les groupes 5 de quatre sources ou plus peuvent théoriquement être) multipliés à l’infini, la fig. 2montre ainsi un ensemble de quatre groupes 5 de quatre source lumineuses 1 chacun. Groups 5 of four or more sources can theoretically be) multiplied to infinity, FIG. 2 thus shows a set of four groups 5 of four light sources 1 each.

[0020] De préférence, dans le dispositif comprenant des groupes 5 de quatre sources chacun, qui est la forme préférée d’exécution de l’invention, on > répartit les groupes selon une grille 8 quadrillée, comme le montrent les fig. 2 et 6. [0020] Preferably, in the device comprising groups of four sources each, which is the preferred embodiment of the invention, the groups are distributed in a grid grid 8, as shown in FIGS. 2 and 6.

[0021] Il est également possible de recourir à des grilles présentant un maillage d’une autre forme, par exemple une grille en nid d’abeille. Il est aussi) possible de superposer deux grilles différentes, ou plus de deux grilles. Enfin, on peut disposer des groupes organisés selon une grille, par exemple des groupes de quatre sources disposées en carré, les groupes étant placés selon une grille non quadrillée, par exemple en nid d’abeille. Dans ce cas, chaque groupe est placé à l’angle d’un hexagone. It is also possible to use grids having a mesh of another form, for example a honeycomb grid. It is also possible to superimpose two different grids, or more than two grids. Finally, it is possible to arrange groups arranged in a grid, for example groups of four sources arranged in a square, the groups being placed in a non-grid grid, for example in honeycomb. In this case, each group is placed at the corner of a hexagon.

[0022] Pour que la compensation fonctionne, il faut que les sources incorporées dans un même groupe présentent substantiellement les mêmes défauts. Il faut donc en pratique que les sources insérées dans un même groupe proviennent d’un même lot de fabrication. Cela n’empêche pas que le même) illuminateur soit composé de sources lumineuses provenant de lots différents, pourvu que les sources d’un même groupe appartiennent au même lot de fabrication. For the compensation to work, it is necessary that the sources incorporated in the same group have substantially the same defects. It is therefore necessary in practice that the sources inserted in the same group come from the same batch of manufacture. This does not prevent the same illuminator from being composed of light sources from different batches, provided that the sources of the same group belong to the same batch.

[0023] Les fig. 3 et 4 montrent comment s’opère la compensation. Les lobes: d’émission réels 3 émanent chacun d’une source orientés à 180° de l’autre, c’est par exemple le cas des sources la et le dans les fig. 2 et 6. Ces deux sources sont placées l’une devant l’autre. Les axes centraux 6 des lobes • réels 3 s’écartent symétriquement de l’axe théorique 4 qui est perpendiculaire au plan 2 qui porte la source 1. Le lobe d’émission résultant 9, représenté en trait gras, est plus large que le lobe théorique 10 montré en pointillés à la fig. 1, mais son axe de symétrie se confond avec l’axe théorique 4. Figs. 3 and 4 show how compensation works. The actual transmission lobes 3 each emanate from a source oriented at 180 ° to the other, this is for example the case of the sources 1a and 1a in FIGS. 2 and 6. These two sources are placed in front of one another. The central axes 6 of the real lobes 3 deviate symmetrically from the theoretical axis 4 which is perpendicular to the plane 2 which carries the source 1. The resulting emission lobe 9, shown in bold lines, is wider than the lobe Theoretical 10 shown in dashed lines in FIG. 1, but its axis of symmetry merges with the theoretical axis 4.

[0024] Dans le cas représenté à la fig. 4, les lobes individuels 3 sont très écartés l’un de l’autre, de sorte que le lobe résultant présente une dépression centrale. Cela n’affecte cependant pas la symétrie et la perpendicularité du lobe résultant, qui sont des facteurs déterminants pour l’uniformité de l’ensemble. In the case shown in FIG. 4, the individual lobes 3 are widely spaced from each other, so that the resulting lobe has a central depression. However, this does not affect the symmetry and the perpendicularity of the resulting lobe, which are determining factors for the uniformity of the whole.

[0025] La première application du dispositif selon l’invention est la mesure de modules et de cellules photovoltaïques, pour laquelle il est important que l’illumination sur l’ensemble de la surface soit aussi constante que possible, la précision de la mesure des caractéristiques ces modules ou cellules étant directement influencée par cette plus ou moins grande constance. The first application of the device according to the invention is the measurement of modules and photovoltaic cells, for which it is important that the illumination on the entire surface is as constant as possible, the accuracy of the measurement of characteristics these modules or cells being directly influenced by this more or less constant.

[0026] Comme cela a été indiqué plus haut, le dispositif objet de l’invention peut aussi être utilisé en photographie. Dans ce dernier domaine, il est également important que l’illumination soit constante pour que la reproduction, notamment de documents ou plans de toutes sortes, soit aussi fidèle que possible. As indicated above, the device of the invention can also be used in photography. In the latter area, it is also important that the illumination be constant so that the reproduction, especially of documents or plans of all kinds, is as faithful as possible.

[0027] Un troisième domaine d’application est la détection d’objets par un système de caméras, l’uniformité du champ éclairé améliorant la localisation de l’objet en évitant des ambiguïtés. A third area of application is the detection of objects by a camera system, the uniformity of the illuminated field improving the location of the object by avoiding ambiguities.

Claims (7)

1. Dispositif d’éclairage, comprenant plusieurs sources lumineuses (1) placées sur un même plan (2) et aptes à envoyer des rayons lumineux dans une direction non parallèle audit plan, caractérisé en ce que chaque source lumineuse a un lobe d’émission lumineuse (3) qui n’est pas symétrique par rapport à l’axe (4) passant par le centre de ladite source lumineuse perpendiculairement au plan (2), et en ce que lesdites sources lumineuses sont disposées par groupes (5), chaque source lumineuse d’un même groupe étant placée de façon que l’axe central (6) de son lobe d’émission lumineuse (3) soit orienté dans une direction différente de celles des axes centraux des lobes d’émission lumineuse des autres sources lumineuses du même groupe.1. Lighting device, comprising several light sources (1) placed on the same plane (2) and able to send light rays in a direction not parallel to said plane, characterized in that each light source has a transmission lobe a luminous device (3) which is not symmetrical with respect to the axis (4) passing through the center of said light source perpendicular to the plane (2), and in that said light sources are arranged in groups (5), each light source of the same group being placed in such a way that the central axis (6) of its light emission lobe (3) is oriented in a direction different from that of the central axes of the light emission lobes of the other light sources from the same group. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles formés par les projections (7) des axes centraux (6) des lobes d’émission des sources lumineuses d’un même groupe sur le plan (2) et formant une série de sources consécutives sont égaux et ont une somme de 360°.2. Device according to claim 1, characterized in that the angles formed by the projections (7) of the central axes (6) of the emission lobes of the light sources of the same group on the plane (2) and forming a series consecutive sources are equal and have a sum of 360 °. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un groupe (5) comprenant au moins quatre sources lumineuses dont chacune est placée à l’un des sommets d’un quadrilatère rectangle.3. Device according to claim 2, characterized in that it comprises at least one group (5) comprising at least four light sources each of which is placed at one of the vertices of a rectangle quadrilateral. 4. Dispositif selon l’une des revendication 1 à 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un groupe (5) comprenant six sources lumineuses dont chacune est placée à l’un des sommets d’un hexagone.4. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that it comprises at least one group (5) comprising six light sources each of which is placed at one of the vertices of a hexagon. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’hexagone est régulier.5. Device according to claim 4, characterized in that the hexagon is regular. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs groupes (5) disposés selon une grille (8) quadrillée.6. Device according to claim 3, characterized in that it comprises several groups (5) arranged in a grid (8) grid. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comprend plusieurs groupes (5) disposés selon une grille (8) en nid d’abeilles.7. Device according to claim 5, characterized in that it comprises several groups (5) arranged in a grid (8) honeycomb.
CH01442/09A 2009-09-17 2009-09-17 A lighting device for obtaining a uniformly illuminated field. CH701854A1 (en)

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