Damien Plainchault
Le projet XL de Damien Plainchault est intéressant à plus d’un titre :
Artistiquement, les projecteurs et l’interface qu’il réalise vont permettre d’animer des façades avec différentes ambiances lumineuses
Techniquement, il expérimente une technologie prometteuse et nouvelle sur le marché, les LEDs à haute puissance.
Les tests de puissance et d’échauffement qu’il effectue alimenteront les recherches pour le ROV du pôle ATIS
Ecologiquement, ces projecteurs représentent une économie d’énergie significative par rapport aux projecteurs classiques
Ce projet est sponsorisé par PCB-POOL.
Je cède le clavier à Damien qui présente techniquement son projet.
Description technique :
Les LEDs retenues sont les Lumileds Luxeon Star (Phillips). Ces LEDs ont une puissance nominale de 3 Watts. En combinant 3 LEDs une rouge, une verte et une bleu, le projecteur émet la superposition des trois longueurs d’onde et donc la couleur voulue.
Synthèse additive des couleurs
Pour pouvoir piloter un projecteur en couleur, il faut contrôler chacune des 3 LEDs à un certain pourcentage de leur puissance nominale. De ce fait on opère alors en synthèse additive des 3 couleurs primaires. Le pilotage des LEDs se fera donc au moyen d’un signal PWM (Pulse With Modulation : modulation de longueur d’impulsion, un signal PWM est un signal rectangulaire dont on peut faire varier le rapport cyclique, c’est à dire le rapport de temps entre le moment ou le signal est à l’état haut et le moment ou le signal est à l’état bas) généré grâce à un microcontrôleur (PIC 18F248 de microchip), ce signal devra être amplifié au moyen de transistors puisque une LED consomme en courant nominal 1,5A.
Générer une puissance lumineuse grâce à 3 sources de 3 Watt génère un échauffement du projecteur. Or, l’inconvénient majeur de ces LEDs réside dans le fait que la longueur d’onde émise dépend de la température ambiante. Ainsi, le système électronique devra prendre en compte se paramètre et influer sur le duty cycle (rapport cyclique) du signal PWM pour que la longueur d’onde en sortie du projecteur soit bien la longueur d’onde souhaitée. La température d’une LED lorsqu’elle fonctionne à puissance nominale est de 150°C, ces 150°C sont atteints au bout de 10minutes de fonctionnement.
Par exemple, lors de l’utilisation d’une LED de couleur ambre (590nm), alimentée à sa tension nominale (2,30V) et à courant constant de 1,5A, elle atteint une température de 150°C au bout de 10 minutes d’utilisation et la couleur virera sur le rouge. Ce phénomène est vraiment visible sur les LEDs de couleur ambre mais, c’est le cas sur toutes les LEDs qui tendent à virer sur une couleur plus foncée. Pour remédier à ce problème, il faut réduire l’alimentation de la LED à 80% pour qu’elle retrouve sa teinte d’origine. Ce problème sera géré 3 fois par projecteur.
Derrière ces aspects électroniques résumés succinctement, il faut aussi introduire le fait que chaque projecteur serra piloté par un ordinateur. Cette plateforme de pilotage sera soit sous Windows (codé en C++ sous DEV C++ avec une interface graphique créer grâce à QT) soit sous la base LINUX (codé cette fois ci en C avec toujours un interfaçage généré grâce à QT). L’interface entre le microcontrôleur et l’ordinateur se fera via une liaison USB.
Ce qui signifie donc que par l’intermédiaire du PC, un utilisateur pourra choisir soit de piloter les projecteurs indépendamment et manuellement soit de lancer différents modes de démonstrations permettant d’exposer la puissance, la rapidité et le caractère novateur et important de ces nouvelles technologies que sont les LEDs haute puissance. En effet les LEDs vont devenir de plus en plus importantes dans le contexte d’économie d’énergie dans lequel nous sommes plongés car l’énergie lumineuse développée par une LED 3W comme celles qui seront utilisées et équivalente à celle générée par un spot de 20W.
Schéma du système
Le projet d’étude sous le thème XL Arnum se limite à la réalisation de 3 projecteurs pour des raisons de budget et de temps d’étude mais, il serait possible de multiplier le nombre de projecteurs pilotés via un unique PC en créant de nouvelles cartes de puissances communiquant toutes entre elles via le bus CAN présent sur les microcontrôleurs utilisés.
Ce projet réintègre et met en avant donc les 3 dominantes de l’IEA autour d’un projet artistique répondant donc à la demande d’un projet XL ARNUM.