Le mode « Light-Off »

L’utilisation de l’éclairage au sein d’un environnement dépend principalement du moment de la journée. De manière générale, les pièces ou les couloirs disposent de fenêtres, amenant ainsi une forte illumination venant de l’extérieur. Dans ce cas, les sources d’éclairages peuvent être considérées, dans le meilleur des cas, comme apportant un appoint à l’illumination ambiante. Cet éclairage d’appoint devient majoritaire la nuit, là où les contributions optiques venant de l’extérieur sont très faibles. Dans ce cas, il est nécessaire de fournir suffisamment de puissance optique pour éclairer de manière convenable l’environnement, que ce soit pour fonctionner en tant que simple veilleuse de nuit, ou éclairage à part entière.

A ces considérations s’ajoutent une autre problématique : la technologie VLC ne peut fonctionner si la lumière est complètement éteinte. De ce fait, même si les contraintes d’éclairage sont atteintes par la seule contribution de la lumière extérieure, il est tout de même nécessaire d’émettre un minimum de puissance afin de permettre une communication. Dans ce cas, on souhaite que l’intensité lumineuse fournie par les sources soit très faible afin qu’elle ne soit quasiment pas détectable par l’œil humain. Ce mode de fonctionnement est appelé « Light-Off » [145-147].

Clement Le Bas | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2017 104

Il est difficile de déterminer la valeur de la puissance minimale exacte associée au mode light-off puisque cela dépend du niveau de la luminosité ambiante et donc de l’ensoleillement et de la proximité notamment des fenêtres. Nous avons reporté dans le tableau IV-2 quelques exemples de valeurs d’illuminations fournies par des sources externes dans un environnement de tous les jours [145].

Tableau IV-2 : Valeurs d’illumination issues des sources optiques externes pour différentes positions dans une pièce [145]

Près de la fenêtre Bureau Coin de la pièce Source optique

externe

Soleil 1190 lx 403 lx 368 lx

Lune 0.04 lx 0.02 lx 0.01 lx

Ce tableau nous permet d’illustrer que dans le cas où une pièce est éclairée par la lumière du soleil, les contraintes d’éclairage sont globalement atteintes. On cherchera donc dans ce cas à réduire au maximum la puissance émise par les sources VLC afin d’optimiser la consommation d’énergie et de ne pas gêner les utilisateurs. Au contraire, dans le cas d’une utilisation de nuit, on voit ici que l’on a tout intérêt à utiliser un maximum de puissance optique pour éclairer l’environnement. D’autre part, Les résultats obtenus en mesurant l’éclairage issu de la lune permettent de donner une indication sur une valeur très faible pouvant néanmoins être perçue par l’œil humain.

IV.2.4.2. Impact sur les performances

Il est donc intéressant de déterminer, dans le cadre de notre étude, la puissance

minimale PVLC_min permettant de répondre à la qualité de service visée. Cela permet en effet

de vérifier si la quantité de lumière émise par les sources est suffisamment faible pour ne pas créer de gênes trop importantes pour l’utilisateur en plein jour.

En reprenant les résultats du paragraphe III.3.2, on peut donc déterminer la puissance optique minimale permettant de respecter une contrainte ciblée. La figure IV-5 illustre les probabilités de ruptures obtenues pour les cas étudiés qui conduisent à la condition sur

Pout(16.1 dB) = 10-1. Les valeurs de PVLC_min obtenues sont égales à 35 mW pour le cas de

référence puis 83 mW et 123.5 mW respectivement pour les cas ρcorps1 = 0.1 et ρcorps2 = 0.9.

On peut donc remarquer que si la modélisation est trop simple, on sous-estime très fortement la puissance minimale nécessaire pour respecter la condition visée.

Afin de déterminer les valeurs d’illumination ambiante correspondantes, nous avons utilisé les résultats de la figure III-8 du chapitre III. Cependant, l’échelle n’étant pas adaptée, une nouvelle figure a été réalisée pour des puissances plus faibles (cf figure IV-6). En reportant

chacune des puissances obtenues, on obtient des valeurs de Emoy égales à 1.3 lx pour le cas

de référence 3.2 lx et 4.6 lx respectivement pour les cas ρcorps1 et ρcorps2. Ces valeurs

d’éclairement sont faibles, permettant d’une part de limiter la consommation des sources mais aussi la gêne potentielle pour l’utilisateur.

Clement Le Bas | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2017 105

Figure IV-5 : Evolution des Pout obtenues en considérant la puissance minimale à émettre pour

atteindre Pout(16.1 dB) = 10-1, et ce pour différents cas de lien VLC

Figure IV-6 : Evolution de l’éclairement moyen en fonction de la puissance émise

Cependant, il faut noter que ces résultats sont obtenus pour une Pout = 10-1. Or, si l’on

observe la figure IV-5, on constate que si la probabilité de rupture diminue, la valeur du SNR

associée diminue aussi. On observe par exemple un ΔSNR de 4 dB entre Pout =10-1 et Pout =

10-3 dans le cas du lien VLC pour ρcorps2. Cela signifie que si l’on réduit la valeur de Pout visée,

la puissance minimale nécessaire va augmenter et donc avec elle la valeur de l’éclairement ambiant.

Pour observer cette évolution, nous avons reporté dans le tableau IV-3 les puissances minimales pour les probabilités de rupture suivantes : 10-1, 10-2 et 10-3, et ce toujours en

respectant le critère SNR0 = 16.1 dB.

Ce tableau permet premièrement de constater que la variation de PVLC_min en fonction

de la Pout visée est très faible en ce qui concerne le cas de référence. De ce fait, la valeur de

l’éclairement moyen varie donc très peu elle aussi. Cependant, ce n’est pas le cas lorsque l’on

considère une modélisation plus complexe. En effet, pour une faible probabilité de rupture (Pout

= 10-3), Emoy = 5.2 lx pour ρcorps2 et 22 lx pour ρcorps1, soit pour ce dernier environ 12 fois plus

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Tableau IV-3 : Evolution de la puissance minimale requise et de l’éclairement associé en fonction de la valeur de Pout cible

Lien VLC

Cas de référence

ρcorps1 = 0.1 ρcorps2 = 0.9

PVLC_min Emoy PVLC_min Emoy PVLC_min Emoy

Pout = 10-1 123.5 mW 4.6 lx 83 mW 3.2 lx 35 mW 1.3 lux

Pout = 10-2 343.5 mW 13.1 lx 110.5 mW 4 lx 42.5 mW 1.6 lux

Pout = 10-3 597.5mW 22 lx 136 mW 5.2 lx 47 mW 1.8 lux

On peut illustrer les conséquences de cet écart par un cas concret : si l’on se reporte au tableau II-4, on observe que dans le cas d’une surveillance de nuit en milieu hospitalier, l’éclairage ambiant doit être d’environ 20 lx. Dans ce cas de figure, on constate que si le coefficient de réflexion du corps est faible, on risque de ne pas pouvoir atteindre cette contrainte tout en respectant la qualité de service visée. Cela signifie également que l’on risque de ne pas pouvoir ajuster la luminosité en cas de besoin, ce qui peut être problématique pour s’adapter au confort de l’utilisateur.