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Tout sur l'intensité lumineuse, le flux lumineux et l‘éclairement

Grandeurs et unités photométriques importantes

Dans la mesure de la lumière, on distingue plusieurs grandeurs photométriques permettant d'évaluer la lumière.
Le tableau suivant donne un aperçu des principales grandeurs et unités photométriques.

Quantité photométriqueUnité SI et calculDéfinition
Flux lumineuxLumen (lm)Mesure de la quantité totale de lumière émise par une source lumineuse.
Intensité lumineuseCandela (cd) = lm/srRapport entre les lumens et l'angle du faisceau. Fournit une indication sur la quantité de lumière émise dans une certaine direction.
EclairementLux (lx) = lm/m²Mesure de la lumière atteignant une surface réceptrice.
Luminancecd/m²Mesure de l'impression de luminosité d'une surface perçue par l'œil humain.
Efficacité lumineuselm/WRapport entre le flux lumineux émis et la puissance électrique nécessaire.
Quantité lumineuselm*sFlux lumineux total émis par une source lumineuse pendant une certaine période de temps.


Comment la lumière est-elle créée ?

La lumière est constituée de photons, ou particules de lumière. Ils transmettent des impulsions d'énergie. La lumière est créée lorsque l'énergie est convertie. L'émission de lumière visible est également appelée luminescence.

La façon dont l'œil humain perçoit la lumière dépend de la longueur d'onde du rayonnement et de l'intensité avec laquelle le rayonnement frappe la rétine.


Qu'est-ce que le flux lumineux (lumen)?

Le flux lumineux, mesuré en lumens (abréviation lm), est la puissance radiante émise par un luminaire. Il indique la quantité de lumière émise par une source de rayonnement dans toutes les directions. Les lumens d'un luminaire fournissent donc des informations sur sa luminosité.
Des types de luminaires identiques peuvent être comparés par leur puissance en watts. Cependant, les différents luminaires produisent des quantités différentes de lumière et ne peuvent donc pas être comparés en fonction de leur puissance. Pour comparer la luminosité de différentes lampes, il faut utiliser le flux lumineux. L'unité lumen est une unité de mesure normalisée au niveau international pour le flux lumineux d'une lampe.

La valeur du lumen ne tient pas compte de la perception de la luminosité. La perception de la luminosité est également influencée par l'angle du faisceau et la conception d'un luminaire. La température de couleur de la source lumineuse et la nature de l'environnement jouent également un rôle dans la perception de la luminosité.

Grafische Darstellung Lumen


QU'EST-CE QUE L'EFFICACITE LUMINEUSE ?

Le rapport entre les lumens et les watts (lm/W) indique l'efficacité d’un luminaire. Cette valeur est également appelée efficacité lumineuse. Plus la valeur est élevée, plus la source de lumière est efficace.


EXEMPLES DE MESURES EN LUMEN:

Tube fluorescent (48 watts)3000 lm
Lampe à économie d'énergie (23 watts)1400 lm
Ampoule à incandescence (100 watts)1340 lm
Bougie12 lm


Qu'est-ce que l'intensité lumineuse (candela) ?

L'intensité lumineuse décrit le rayonnement émis dans une certaine direction. Étant donné que le comportement de rayonnement d'un dispositif de signalisation optique n'est pas seulement déterminé par la source lumineuse, mais aussi par la conception des calottes, l'intensité lumineuse est la mieux adaptée pour caractériser l'effet de signalisation des dispositifs de signalisation optique.

L'intensité lumineuse fait partie unités de mesure photométriques. Elle met en relation le flux lumineux avec l'angle du faisceau d'une source lumineuse. L'intensité lumineuse indique donc la concentration de la lumière ou la densité de la lumière émise.

L'intensité lumineuse est exprimée en candela (cd).


QUE SIGNIFIE L'INTENSITE LUMINEUSE ?

L'intensité lumineuse est une valeur importante pour comparer différentes lampes. Des lampes ayant le même flux lumineux peuvent avoir des intensités lumineuses très différentes en raison de l'angle de leur faisceau. L'angle du faisceau indique l'angle auquel la lumière est émise par la lampe.

L'intensité lumineuse ou sa valeur candela indique l'intensité de l'émission de la lumière. Plus la lumière émise est focalisée, plus elle est intense.

Le schéma montre deux lampes ayant le même flux lumineux (lumen) mais des angles de faisceau différents. L'intensité lumineuse de la lampe avec le plus petit angle de faisceau est plus élevée que celle de la lampe avec le plus grand angle de faisceau.

Grafische Darstellung Lichtstärke


COMMENT MESURE-T-ON L'INTENSITE LUMINEUSE ?

Pour déterminer l'intensité lumineuse d'une lampe, il faut connaître le flux lumineux et de l'angle du faisceau ou angle solide. La valeur de l'intensité lumineuse est donnée en candela. Les unités du flux lumineux sont les lumens, pour l'angle solide ce sont les stéradians.

Intensité lumineuse [cd] = flux lumineux [lm] / angle solide [sr]

Si l'angle solide n'est pas connu, mais seulement l'angle du faisceau, celui-ci peut être déterminé à l'aide d'une formule de conversion :


Formel Lichtstärke

Si le calcul selon les formules ci-dessus n'est pas possible pour la lampe, une mesure de la lumière peut être effectuée avec une sphère d'intégration et un spectromètre. Cela donne une courbe de distribution de l'intensité lumineuse. On peut en tirer des conclusions sur l'intensité lumineuse.

Une bougie standard, par exemple, émet une intensité lumineuse de 1 cd, c'est-à-dire qu'elle émet environ 12 lumens (lm) dans toutes les directions.


Qu'est-ce que l‘éclairement (lux) ?

Le lux fournit des informations sur l'éclairement lumineux. Il s'agit d'une mesure de la luminosité avec laquelle une surface est éclairée. Le lux indique la quantité de flux lumineux (lumen) d'une source de lumière qui arrive par unité de surface d'un récepteur. La valeur lux est une quantité purement réceptrice.

L'éclairement est calculé à l'aide de la formule suivante :

L'éclairement est de 1 lux lorsqu'un flux lumineux de 1 lumen tombe uniformément sur une surface de 1 m².


Une autre formule pour calculer l‘éclairement à de plus grandes distances est la suivante :
Lux [lx] = intensité lumineuse [cd] / rayon ou distance au carré

Plus la surface est éloignée du luminaire, plus l‘éclairement est faible. La valeur de lux déterminée peut être utilisée pour déterminer si certaines zones sont suffisamment bien éclairées. Par exemple, il existe des exigences en matière de droit du travail concernant l'intensité de l'éclairage d'une zone de travail pour les employés.


QUE MESURE UN LUXMETRE?

Un luxmètre mesure l'éclairement lumineux (lux). La valeur indique la luminosité au point de mesure. Le luxmètre se compose d'un capteur photoélectrique et d'un écran. Le capteur est généralement constitué de photodiodes qui recoivent la lumière. La valeur en lux mesurée apparaît alors à l'écran.


EXEMPLES DE MESURES EN LUX:

Lumière du soleil40.000 lx
Lieu de travail du bureau300-500 lx
Salle de séjour50-200 lx
Nuit de pleine lune0,3 lx


Quel est le rapport entre lumen, candela et lux ?

Les termes lumen, candela et lux apparaissent très fréquemment dans la mesure de la lumière. Ce sont toutes des quantités photométriques. Le graphique ci-dessous montre la relation entre ces trois termes :

L'unité lumen représente le rendement lumineux total d'un luminaire émis dans toutes les directions. Cependant, comme la lumière émise par les luminaires n'est pas émise uniformément dans toutes les directions, l'intensité lumineuse est donnée en candela. Cette valeur indique la quantité de lumière émise dans une direction particulière. A l'opposé de ces deux quantités émises, il existe également la quantité réceptrice lux. L'unité lux ne mesure pas la quantité de lumière émise, mais la quantité de lumière émise qui atteint une certaine surface.

Pour évaluer la luminosité d'un luminaire ou d'une ampoule, il est essentiel de prendre en compte ces trois valeurs. Les unités lumen et candela sont citées par la plupart des fabricants. Les fabricants ne peuvent pas indiquer la valeur en lux car cette valeur dépend des conditions ambiantes de la zone d'application.


Qu’est-ce que l'angle solide ?

L'angle solide est la taille tridimensionnelle du cône de lumière. Si un luminaire émet de la lumière, l'angle de la lumière émise est tridimensionnel. L'unité de l'angle solide est le stéradian (sr). L'intensité lumineuse indique la quantité de lumière qu'une source lumineuse émet par angle solide.
L'angle solide est calculé en divisant la surface (A) par le rayon (r²).
Grafische Darstellung Raumwinkel


Qu'est-ce que la luminance?

La luminance donne des informations sur l'impression de luminosité d'un luminaire. Elle est donnée en intensité lumineuse par surface (cd/m²). La luminance décrit la luminosité d'une surface qui nous apparaît. Ce facteur est également influencé par d'autres circonstances, telles que l'état de la surface éclairée.


Qu’est-ce que la température de couleur?

La température de couleur d'une lampe détermine si la lumière donne une impression chaude ou froide. La température de la couleur est indiquée en Kelvin et peut être mesurée sur une échelle. Plus la température de couleur est basse, plus la lumière paraît chaude et sombre. Plus la température de couleur est élevée, plus la lumière semble froide et brillante.

La température de la couleur influence l'atmosphère de la pièce. Pour les salons, on préfère une température de couleur plus basse, pour les laboratoires ou les usines, une lumière avec une température de couleur plus élevée.

L'échelle ci-dessous indique la température de la couleur et ses trois plages : Blanc chaud, blanc neutre et blanc lumière du jour.


Qu'est-ce que l'indice de rendu des couleurs ?

L'indice de rendu des couleurs, abrégé CRI (Colour Rendering Index) ou Ra (General Reference Index), indique la qualité de la lumière émise.

Lorsqu'un objet est éclairé, il émet des couleurs. La couleur émise n'est pas seulement déterminée par la couleur de l'objet lui-même, mais aussi par la source de lumière. Le luminaire émet différentes longueurs d'onde qui sont absorbées ou réfléchies par l'objet éclairé. Les longueurs d'onde qui correspondent à l'objet éclairé sont réfléchies, le reste est absorbé. L'indice de rendu des couleurs dépend donc des longueurs d'onde émises par la source lumineuse.

La lumière naturelle du soleil a une valeur Ra de 100, qui est également la valeur Ra la plus élevée. Plus la valeur Ra est proche de 100, plus la qualité de l'éclairage est élevée.


Qu’est-ce que la réflectance ?

La réflectance indique le pourcentage du flux lumineux qui frappe une surface et est réfléchi. En fonction de la nature de la surface éclairée, la lumière est réfléchie, absorbée ou transmise.

Quand la lumière est réfléchie, elle est renvoyée. Les miroirs ont une réflectance de 1. Les surfaces claires ont une valeur proche de 1, les surfaces sombres ont une valeur inférieure à 0,1. Dans une pièce aux murs sombres, il faut plus de lumière que dans une pièce aux murs clairs pour créer un éclairement suffisant sur le plan de travail.

Exemples de la réflectance de différentes surfaces:

  • Un plafond ou un mur blanc reflète jusqu'à 85 % de la lumière,
  • des lambris en bois clair jusqu'à 50 %,
  • des briques rouges jusqu'à 25 % et un
  • plancher noir 0 %.


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