Recréer la lumière du jour en intérieur avec l’éclairage à semi-conducteurs et l’Internet des objets
La lumière du jour joue un rôle crucial sur la santé, le bien-être et la productivité de l’homme. Néanmoins, les trois quarts de la population européenne vivent maintenant dans les villes, l’urbanisation rapide et l’accroissement de la densité de population se traduisant par la présence d’immeubles de grande hauteur qui limitent l’accès à la lumière du jour. Le projet ELLIOT, financé par l’UE, s’est intéressé à ce problème en développant un écosystème de dispositifs d’éclairage interconnectés et standardisés dont le spectre est ajustable et qui reproduisent la lumière naturelle, y compris les changements se produisant au cours de la journée. «Il s’agit de la première technologie rentable capable d’imiter n’importe quel spectre lumineux. Même la lumière du soleil peut être parfaitement imitée dans les espaces intérieurs privés de lumière du jour», explique le Dr Josep Carreras, coordinateur du projet, qui est également fondateur et directeur technique de Ledmotive Technologies.
Les modules d’éclairage développés
Les chercheurs ont utilisé des diodes électroluminescentes (LED) à bande étroite contrôlées individuellement comme éléments de base pour construire des modules d’éclairage, semblables à la version LED d’une lampe classique et capables de reconstituer toute forme de lumière. Leur technologie peut enregistrer, traiter et lire n’importe quelle empreinte spectrale lumineuse en temps réel, qu’elle soit naturelle, artificielle ou conçue sur mesure pour une application particulière. Les modules d’éclairage peuvent également être programmés pour exercer une influence positive sur la santé et la productivité dans différentes situations. «Grâce à nos modules LED multicanaux, il est possible d’imiter n’importe quel spectre lumineux (par exemple, la lumière du soleil), alors que les autres technologies basées sur le système rouge-vert-bleu ne couvrent qu’une partie limitée du spectre», explique le Dr Carreras. «Les spectres lumineux peuvent être synchronisés avec les rythmes circadiens naturels de l’homme afin d’améliorer la vigilance, les performances et l’humeur, ainsi que les réponses aux changements saisonniers.» Les chercheurs ont donc conçu et construit un module LED multi-longueurs d’onde à sept canaux, qui couvre le spectre visible sans la moindre lacune dans la distribution spectrale de l’énergie lumineuse, permettant d’obtenir une précision spectrale sans précédent et de réduire les coûts d’un facteur six par rapport aux prototypes précédents. Ils ont également développé une plate-forme IdO conviviale qui sert non seulement à contrôler le spectre lumineux, mais fait également office de site communautaire et fournit des outils aux concepteurs d’éclairage ainsi qu’aux autres utilisateurs finaux.
Un large éventail d’applications
Le système d’éclairage a été testé dans différents scénarios, notamment dans le cadre d’un projet pilote mené dans les bureaux d’ARUP Consulting Engineers, à Londres. Dans ce scénario, la lumière du jour extérieure était mesurée à chaque seconde à l’aide d’un spectroradiomètre, qui mesurait à la fois la longueur d’onde et l’amplitude de la lumière émise par une source lumineuse et qui la reproduisait à l’intérieur du bureau en temps réel. Un spectromètre IdO, placé sur le toit du bâtiment, capturait la lumière extérieure et intégrait ses caractéristiques au système d’éclairage Ledmotive via le cloud, jouant ainsi directement sur l’éclairage à l’intérieur du bureau. D’après le Dr Carreras, «les variations subtiles au niveau du spectre de la lumière extérieure se sont traduites par des variations subtiles, tout en douceur, dans les bureaux, grâce à ce qui semble être la première installation de bureau au monde où la lumière du jour extérieure, mesurée en continu par un spectromètre, est diffusée à l’intérieur». ELLIOT ouvre ainsi la voie à une nouvelle ère de la lumière numérique, permettant une personnalisation spectrale complète, même par des utilisateurs profanes, pour une grande variété d’applications commerciales, comme l’éclairage centré sur l’homme, destiné à améliorer la santé et la productivité, l’horticulture, la vente au détail et l’éclairage des musées, entre autres. «Le projet devrait avoir un impact significatif sur le secteur de l’éclairage en offrant une véritable technologie dédiée à la lumière du jour», conclut le Dr Carreras.
Mots‑clés
ELLIOT, éclairage, lumière du jour, spectre, Internet des objets (IdO), module d’éclairage, spectromètre, spectroradiomètre
