LUMIERE ET PHOTOMETRIE

LA LUMIERE Le rayonnement d’une source lumineuse se définit comme une émission d’énergie comportant plusieurs radiations élémentaires. Chaque radiation est caractérisée par sa longueur d’ondes.

DECOMPOSITION DE LA LUMIERE La lumière blanche du soleil est la réunion de la lumière de couleurs élémentaires (rouge, bleu, vert) Les couleurs (rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet) correspondent à celles de l’arc en ciel. Quand on éclaire un objet de couleur, il absorbe toutes les couleurs sauf quelques unes, qu'il renvoie. Exemple : si les feuilles des arbres nous paraissent vertes, c'est qu'elles absorbent toutes les couleurs sauf le vert qu'elles renvoient.

CLASSIFICATION DES RADIATIONS Les radiations de la lumière visible ne représentent qu’une très faible partie de l’ensemble des radiations qui nous entourent Les radiations sont classées suivant leurs longueurs d’ondes

LUMIERE VISIBLE Les longueurs d’ondes s’expriment en mètre. Par commodité, on utilise le nanomètre (nm) : 1 nm = 10 -9 m

SPECTRE LUMINEUX L’œil est plus ou moins sensible aux différentes couleurs. Les radiations visibles pour l’œil sont comprises entre 380 (ultra-violet) et 760 (infra-rouge) nm. Le choix des sources lumineuses sera dépendant de la courbe (ci-contre) de sensibilité de l’œil.

EXEMPLE DE SPECTRE LUMINEUX Voici le spectre de lumière du jour d'une lampe fluorescente BIOLUX

INTENSITE LUMINEUSE Unité : la candela (cd) Définition : l’intensité lumineuse est la quantité d’énergie émise par une source de lumière par unité de temps. Unité : la candela (cd) Exemple de courbe photométrique :

FLUX LUMINEUX Unité : le lumen (lm) Formule : F = I W Définition : c’est la quantité de lumière émise par une source dans un angle solide d’un stéradian 1 m² 1 m I Unité : le lumen (lm) Formule : F = I W on utilise la lettre F ou F Définition du stéradian : Un stéradian (sr) est l'angle qui, ayant son sommet au centre O d'une sphère de rayon R, découpe sur la surface une aire égale à celle d'un carré qui aurait pour côté R. Pour une sphère de rayon 1 m : S = 4p

ECLAIREMENT Unité : le Lux (Lx) Définition : c’est le flux lumineux reçu en un point d’une surface Unité : le Lux (Lx) d E S I Formules: F I E = et E = S d² La mesure de l’éclairement se réalise avec un luxmètre

Application à une source lumineuse de 1 lumen (ou aussi un candela) 1 lx 1/4 lx 1/9 lx

Exemples d’éclairement suivant les lieux locaux E (lux) Salle de bains 100 Salle de dessin (tables) 1 000 Miroir de salle de bains 500 ateliers 300 séjour 200 Travail de précision 1 500 Salle de travail - bureau vitrine Pleine lune 0,5 Lumière d’une bougie 10 Stade de nuit, salle de sport Rue de nuit bien éclairée 20 à 70 Plein soleil 50 000 à 100 000 Grand magasin 500 à 700

EFFICACITE LUMINEUSE F Formule : fe = Unité : le lumen/Watt (lm/W) P Définition : c’est le flux lumineux émis pour une puissance donnée. F Formule : fe = P Unité : le lumen/Watt (lm/W) Lampe à incandescence 10 à 15 lm/W Lampe à halogène 15 à 25 lm/W Lampe fluocompacte 50 à 90 lm/W Tube fluorescent 60 à 95 lm/W Exemples : Une lampe halogène de 100W fournit un flux lumineux de 2550 lm. Son efficacité lumineuse est ……………………………..

EFFICACITE ENERGETIQUE Selon les directives de l’union européenne Définition : c’est le rapport entre la puissance électrique absorbée et le flux lumineux émis par une même source lumineuse Unité : le Watt/lumen (W/lm) P Formule : k = F

La désignation « » représente la meilleure efficacité énergétique EFFICACITE ENERGETIQUE : EXEMPLES La désignation «  »  représente la meilleure efficacité énergétique

LUMINANCE Unité : le candela/m² (cd/m²) I Formule : L = S Définition : cette grandeur détermine l'aspect lumineux d'une surface éclairée ou d'une source, dans une direction donnée et dont dépend la sensation visuelle de luminosité. Pour une même intensité lumineuse, le filament d’une lampe à incandescence éblouira alors qu’un tube fluorescent n’éblouira pas. Unité : le candela/m² (cd/m²) I Formule : L = S La luminance est une valeur permettant de caractériser la qualité de perception visuelle d’un observateur.

CARACTERISTIQUES DES SOURCES LUMINEUSES Température : caractérise l’ambiance chaude ou froide créée par une lampe. La température de couleur s’exprime en degré Kelvin (K). La température de couleur est basse pour les lumières riches en rouge (lumière dite chaude) et élevé pour les lumières riches en bleu (lumière dite froide).

Les lampes dont la température de couleur est inférieure à 5500 °K ont une tendance jaunâtre (lumière chaude) , et inversement, les sources possédant une température de couleur supérieure à 5500 °K sont bleuâtres (lumière froide) . On détermine 3 catégories : Chaude plus petite que 3.300 K Moyenne : entre 3 300 et 5.000 K Lumière du jour : plus grand que 5.000 K Lampe halogène: 3400 °K · Lumière du jour (photographie): 5500 °K Ecran d'un ordinateur: 7000 °K Télévision: 9000 °K Lumière du soleil : 2200°K · Lampe à incandescence normale: 2500 °K · ·

Dans les bureaux et écoles on utilisera des éclairages d'indice 80-90. Indice de rendu des couleurs (IRC) : capacité d’une source lumineuse à restituer les couleurs naturelles d’un objet 0 < IRC < 100 Exemple : Indice de rendu des couleurs lampes La lampe SON-T avec son indice de 20 ne sera pas utilisée à l'intérieur, mais pour éclairer les routes. Dans les bureaux et écoles on utilisera des éclairages d'indice 80-90.

EXEMPLE DE CARACTERISTIQUES DES SOURCES LUMINEUSES Surligner les caractéristiques de la lampe 35 W

RECAPITULATIF DES UNITES PHOTOMETRIQUES Compléter le document DESIGNATION DEFINITION SYMBOLE UNITE FORMULE INTENSITE LUMINEUSE FLUX LUMINEUX ECLAIREMENT EFFICACITE LUMINEUSE EFFICACITE ENERGETIQUE

RECAPITULATIF DES UNITES PHOTOMETRIQUES corrigé DESIGNATION DEFINITION SYMBOLE UNITE FORMULE INTENSITE LUMINEUSE C’est la quantité d’énergie émise par une source de lumière I Candella Cd FLUX LUMINEUX c’est la quantité de lumière émise par une source dans un angle solide d’un stéradian F ou Φ Lumen lm I Ω ECLAIREMENT c’est le flux lumineux reçu en un point d’une surface E Lux Lx S EFFICACITE LUMINEUSE c’est le flux lumineux émis pour une puissance donnée. fe Lumen/watt lm/W P EFFICACITE ENERGETIQUE rapport entre la puissance électrique absorbée et le flux lumineux émis par une même source lumineuse K Watt/lumen W/lm

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