Notions d’éclairagisme pour les ouvrages intérieurs

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1 Notions d’éclairagisme pour les ouvrages intérieurs
ZAMPROGNO Fabrice

2 Normes relatives à l’éclairagisme
• NF EN : Éclairage des lieux de travail – intérieurs. • NF C : Méthode simplifiée de prédétermination des éclairements dans les espaces clos et classification correspondantes

3 sa longueur d ’onde (=c/f)
La lumière est un rayonnement électromagnétique, cette énergie se déplace à une vitesse (c) proche de Km par seconde. Cette ondulation électromagnétique génère une oscillation périodique. Sa caractéristique peut être repérée par : sa longueur d ’onde (=c/f) sa fréquence (f) I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires

4 des ondes électromagnétiques. I)Introduction
Le graphe ci-dessous décrit la répartition des ondes électromagnétiques en fonction de la longueur d'onde. On remarquera que la lumière visible ne couvre qu'une petite plage du spectre des ondes électromagnétiques. I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires

5 Pour une source de lumière, seules les radiations visibles ont un intérêt. Les autres radiations sont des pertes Par exemple pour le soleil, les longueurs d'ondes les plus abondantes sont émises dans la gamme visible I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires

6 II) Grandeurs caractérisant les sources
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel II) Grandeurs caractérisant les sources

7 2.1) Le flux lumineux I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel C’est un débit de lumière, cette grandeur sert principalement à qualifier photométriquement les lampes et est exprimée en lumens (lm), c’est leur puissance de rayonnement visible. Remarque : Ce débit de lumière est émis à 360°

8 2.1) Le flux lumineux I)Introduction
II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires Le flux lumineux des sources est obligatoirement donné par les fabricants dans leurs catalogues.

9 2.2) L'intensité lumineuse
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel Elle indique le flux lumineux émis par une source lumineuse ponctuelle et passant dans un angle solide de 1 stéradian. unité : le candela ( cd) . C'est environ l'insensité lumineuse d'une bougie Remarque : le luminaire va déformer l'intensité lumineuse de la lampe. Il devra bien évidement être pris en compte lors de la détermination de l'intensité lumineuse. sr (stéradian) : l'angle solide qui, ayant son sommet au centre d'une sphère de rayon r, découpe, sur la surface de cette sphère, une aire égale à r².

10 2.3) luminance I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel La luminance est l'intensité d'une source dans une direction donnée, divisée par l'aire apparente S de cette source dans cette même direction. (unité : cd / m²). L = I . cosq / S Elle quantifie la sensation visuelle que perçoit l'œil humain d'un objet éclairé (impression de clarté, d'obscurité ..). Exemple : La luminance d'une ampoule dépolie est inférieure à celle d'une ampoule claire de même puissance.

11 2.4) efficacité lumineuse
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel En éclairagisme, c'est le rapport entre le flux lumineux et la puissance absorbée par la source. (unité : lm / W ). Elle dépend de la technologie de la source Exemples : 10 lm / W (lampes à incandescence) 200 lm / W (lampes à vapeur de sodium basse pression)

12 Étiquette d'une lampe fluocompacte
2.5) efficacité energétique I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel C'est le rapport entre la puissance absorbée par la source et le flux lumineux qu'elle produit. (c'est donc l'inverse de l'efficacité lumineuse) (unité : W / lm ). Différentes classes d'efficacité énergétique ont été définies : Étiquette d'une lampe fluocompacte

13 (unité : °K degré Kelvin ).
2.6) Température de couleur I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel C'est la couleur apparente émise par une source lumineuse. (unité : °K degré Kelvin ). Exemples de différentes températures de couleur : * Soleil à l'horizon 2000 °K ; soleil au zénith 5800 °K * lampe à incandescence 2400 °K à 2700 °K ; lampe halogène de 3000°K à 3200 °K * lampe fluorescente blanc chaud 2700 à 3000 K

14 2.6) Température de couleur
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel

15 2.7) Indice de rendu des couleurs (IRC ou Ra)
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel C'est la capacité d'une lampe à restituer les différentes couleurs des objets qu'elle éclaire. Cet indice varie de 0 à 100. Une source qui émet dans toute l'étendue du spectre visible est caractérisé par un IRC élevé (>90). Source ayant un très bon IRC a gauche, lumière rouge au centre, lumière bleue à droite

16 2.7) Indice de rendu des couleurs (IRC ou Ra)
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel

17 2.7) Indice de rendu des couleurs (IRC ou Ra)
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel Exemple : marquage des tubes fluorescents. 14W : Puissance électrique du tube 840 : IRC compris entre 80 et 90 Température de couleur = 4000 °K

18 3. Grandeurs caractérisants les objets éclairés
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 3. Grandeurs caractérisants les objets éclairés

19 I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 3.1 Éclairement C'est la quantité de flux lumineux arrivant sur une surface. L'unité est le lux. 1 lux = 1 lm / 1 m² (éclairement uniforme d'une surface de 1m² par un flux lumineux de 1 lm) Il est mesuré avec un luxmètre.

20 3.1 Éclairement I d h P a I)Introduction
II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 3.1 Éclairement Calcul de l'éclairement en un point P à une distance d de la source d'intensité I : On utilise la relation de Bouguer : Et en fonction de la hauteur h, on obtient : Exemple : lampe de 985 cd à une hauteur de 2m sous 30°. E = 1000 * cos3(30) / 2² = 160 lux Et à une hauteur de 4m, E = 40 lux. I 𝐸= 𝐼.cos α 𝑑² d a h P 𝐸= 𝐼. cos 3 α ℎ²

21 I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 3.1 Éclairement L'éclairement souhaité sur le plan de travail est une donnée de base lors d'un projet d'éclairage. On trouve sa valeur minimum dans des tableaux issus des normes.

22 3.2. Exemples d'éclairement
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 3.1 Éclairement Remarque : L'éclairement diminue en fonction du carré de la distance entre la source et l'objet éclairé. pleine Lune : 0,2 lux extérieur, temps nuageux : lux plein Soleil, en été, à midi : lux Éclairement à maintenir sur un bureau : 500 lux Éclairement à maintenir dans un couloir : 100 lux 3.2. Exemples d'éclairement

23 IV) Grandeurs caractérisant les luminaires
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel IV) Grandeurs caractérisant les luminaires

24 4.1 Courbe photométrique I)Introduction
II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 4.1 Courbe photométrique Il faut savoir identifier : -le plan transversal -le plan longitudinal

25 I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 4.1 Courbe photométrique Cette courbe, fournie par le fabriquant du luminaire, donne la répartition des intensités lumineuses (en candélas pour 1000 lm) dans les 2 plans de symétrie de l'appareil. L'intensité réelle IR dépend du flux F de la lampe installée dans le luminaire : Exemple : Pour un luminaire ayant une lampe dont le flux lumineux est de 3300lm, on obtient : Dans l'axe du luminaire : IR = 240 * 3300 / = 792 cd 𝐼 𝑅 = 𝐼 𝑙𝑢𝑒 .φ 1000

26 I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 4.1 Courbe photométrique Pour la plupart des luminaires décoratifs, on utilise un diagramme simplifiée où apparaissent : • l'angle d'ouverture du faisceau en degré, • les niveaux d'éclairement en lux dans l'axe de l'appareil, • le diamètre des plages éclairées, à différentes distances de la source lumineuse (de 1 à 4 m). Exemple : Dans l'axe de ce luminaire, à une distance de 2m, on obtient : - Angle de rayonnement de 32° - Éclairement E = 242 lux - surface éclairée : cercle de diamètre 1,2m.

27 4.2 classe photométrique I)Introduction
II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 4.2 classe photométrique Certains luminaires engendrent un cône lumineux très large et d'autres très étroits. Ils modifient évidement l'intensité lumineuse de la source. On les classe selon 5 catégories

28 4.3 Rendement du luminaire
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 4.3 Rendement du luminaire Le rendement d’un luminaire  désigne le rapport du flux émis par le luminaire Flu au flux émis par les lampes Fla qui l’équipent. Exemple : Si un luminaire à un rendement  = 0,41 G + 0,14 T Son rendement total est de 0,55 dont : 0,41 en éclairage direct de classe G 0,14 en éclairage indirect. η= Φ 𝑙𝑢 Φ 𝑙𝑎

29 V) Confort visuel I)Introduction
II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel V) Confort visuel

30 5.1 Définition C'est une impression subjective de satisfaction.
I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 5.1 Définition C'est une impression subjective de satisfaction. Un inconfort visuel peut être à l'origine, à moyen terme, de fatigue visuelle. Différents paramètres influencent le confort visuel : - éclairement insuffisant (quantité de Lux insuffisante) - qualité/couleur de la lumière ( IRC trop faible) - éblouissement - ombres - croisement de lignes de lumières

31 I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 5.2 Classe de qualité La classe de qualité d'une installation d'éclairage caractérise la difficulté du travail visuel pratiquée dans un local. Il existe 5 classes de qualité allant de A (exécution de tâches visuelles très exigeantes), à E (exécution de tâches de très faibles exigences visuelles). Attention : Ne pas confondre classe de qualité et classe photométrique

32 5.3 Diagramme de Kruithof I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel Le niveau d’éclairement (en Lux) et la température des couleurs (°K) influencent le confort visuel. La courbe ci-dessous met en relation ces deux paramètres et fait apparaître (en clair) une zone d ’éclairage confortable.

33 I)Introduction II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 5.4 Éblouissement - UGR L’UGR (Unified Glare Ratio) représente l’éblouissement d’inconfort provenant directement des luminaires. La norme européenne NF EN définie des valeurs repères d'UGR : (des écarts inférieurs à 3 ne sont pas significatifs) UGR < 13 : éblouissement négligeable UGR > 28 : éblouissement intolérable. Exemple : pour le travail de bureau, il faut que UGR < 19. L'UGR se détermine à partir de tableaux de données ou par calcul logiciel.

34 5.4 Éblouissement - UGR I)Introduction
II) Grandeurs caractérisant les sources III) Grandeurs caractérisant les objets éclairés IV) Grandeurs caractérisant les luminaires V) Confort Visuel 5.4 Éblouissement - UGR La valeur de l'UGR calculée ( en fonction des locaux, des lampes et des luminaires) doit être inférieure à une valeur maximum données par la norme.