{"id":4051,"date":"2018-08-06T14:35:16","date_gmt":"2018-08-06T12:35:16","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/?p=4051"},"modified":"2018-09-24T17:58:03","modified_gmt":"2018-09-24T15:58:03","slug":"5-1-notions-de-base-en-eclairage","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/fr\/5-1-notions-de-base-en-eclairage\/","title":{"rendered":"5.1 Notions de base en \u00e9clairage"},"content":{"rendered":"

Avec la contrainte d’\u00e9conomie d’\u00e9nergie, pas uniquement dans le domaine du chauffage mais aussi pour l’\u00e9clairage, une utilisation optimale de la lumi\u00e8re naturelle s’impose.<\/p>\n

Le rayonnement solaire global<\/i>, d’une part gratuit et d’autre part plus ou moins disponible tout au long de la journ\u00e9e selon le temps, est per\u00e7u par l’\u0153il humain dans le domaine spectral allant de 0,38\u202f\u00b5m \u00e0 0,78\u202f\u00b5m <\/i> (\u2192 Lumi\u00e8re naturelle).<\/p>\n

\"Grandeurs<\/div>\n
Fig.\u202f5.1:\u2002Grandeurs fondamentales de l’\u00e9clairage Flux lumineux \u03a6<\/i>v<\/sub><\/div>\n
    \n
  • \n

    Quantit\u00e9 de lumi\u00e8re \u00e9mise par une source lumineuse par unit\u00e9 de temps (correspond \u00e0 une puissance en Watt).<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

    Intensit\u00e9 lumineuse I<\/i>v<\/sub><\/div>\n
      \n
    • \n

      Quantit\u00e9 de lumi\u00e8re rayonn\u00e9e dans l’angle solide\u00a0\u03a9 (\u03a9<\/i>\u202f=\u202fA<\/i>\/r2\u2009<\/sup>; A<\/i>: Surface d’une sph\u00e8re, r\u200a<\/i>: Rayon de la sph\u00e8re, angle solide total \u03a9 <\/i>= 4 \u03c0).<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

      Eclairement lumineux E<\/i>v<\/sub><\/div>\n
        \n
      • \n

        Quantit\u00e9 de flux lumineux incident sur une surface A<\/i>E<\/sub> (surface apparente). L’\u00e9clairement d\u00e9cro\u00eet avec le carr\u00e9 de la distance r<\/i> (E<\/i>v<\/sub>\u202f=\u202fI<\/i>v<\/sub>\/r<\/i>\u20092<\/sup>).<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

        Luminance L<\/i>v<\/sub><\/div>\n
          \n
        • \n

          Impression visuelle de clart\u00e9 procur\u00e9e par un objet lumineux dont la surface A<\/i>L <\/sub>\u00b7 cos\u2009\u03c6<\/i>1<\/sub> est per\u00e7ue par l’\u0153il (surface rayonnante apparente du point de vue de l’observateur) ou par une surface \u00e9clair\u00e9e A<\/i> poss\u00e9dant un facteur de r\u00e9flexion \u03c1<\/i>* (source secondaire d’\u00e9clairage).<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

          La photom\u00e9trie <\/i> s’occupe de la mesure du rayonnement visible. Dans ce cadre les grandeurs purement physiques ne sont pas les seules \u00e0 \u00eatre int\u00e9ressantes mais aussi l’impression sensorielle de la lumi\u00e8re.<\/i> Pour cette raison on d\u00e9finit, tout en respectant les lois de l’optique g\u00e9om\u00e9trique, ce que l’on appelle des grandeurs physiologiques,<\/i>\u00a0soit pour l’entier du domaine spectral visible, soit pour une longueur d’onde ou une plage de longueurs d’onde d\u00e9termin\u00e9e.<\/p>\n

          La relation entre grandeurs physiologiques et physiques est compliqu\u00e9e car l’\u0153il pr\u00e9sente une sensibilit\u00e9 qui varie avec la fr\u00e9quence et l’intensit\u00e9. Par cons\u00e9quent, les unit\u00e9s photom\u00e9triques<\/i> physiologiques ont \u00e9t\u00e9 incorpor\u00e9es en suppl\u00e9ment dans le syst\u00e8me international d’unit\u00e9s.<\/p>\n

          5.1.1 Evaluation du rayonnement<\/h2>\n

          L’impression de clart\u00e9 ne d\u00e9pend pas uniquement de la puissance du rayonnement (en W) capt\u00e9 par l’\u0153il mais aussi de la r\u00e9partition spectrale de ce rayonnement.<\/p>\n

          Les diff\u00e9rents stimuli lumineux monochromatiques g\u00e9n\u00e8rent des sensations lumineuses diff\u00e9rentes en fonction de leurs longueurs d’onde. Par exemple, pour une m\u00eame puissance, un stimulus lumineux monochromatique \u00e0 550 nm de longueur d’onde est per\u00e7u comme beaucoup plus clair que des stimuli lumineux \u00e0 400 nm ou 700 nm de longueurs d’onde.<\/p>\n

          Ces deux fonctions de pond\u00e9ration (voir Fig. 5.2) d\u00e9finissent l’observateur de r\u00e9f\u00e9rence photom\u00e9trique selon la CIE [5.1]<\/span><\/span> pour la vision diurne respectivement nocturne.<\/p>\n

          La fonction CIE V<\/i>(\u03bb<\/i>) est valable pour la vision diurne<\/i>. On parle de la vision de jour (vision photopique, vision par les c\u00f4nes), quand la luminosit\u00e9 est suffisamment \u00e9lev\u00e9e pour que les couleurs soient clairement reconnaissables.<\/p>\n

          \"Fonctions<\/div>\n
          Fig.\u202f5.2:\u2002Fonctions d’efficacit\u00e9 lumineuse V<\/i>(\u03bb<\/i>) et V<\/i>\u200a'(\u03bb<\/i>) de l’\u0153il humain en fonction de la longueur d’onde (CIE) [5.1]<\/span><\/span>:<\/div>\n
            \n
          • \n

            V<\/i>(\u03bb<\/i>) \u0152il adapt\u00e9 \u00e0 la lumi\u00e8re (vision diurne)<\/p>\n<\/li>\n

          • \n

            V<\/i>\u200a'(\u03bb<\/i>) \u0152il adapt\u00e9 \u00e0 la p\u00e9nombre (vision nocturne)<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n

            Jaune-Vert correspond \u00e0 une longueur d’onde de 555 nm et est per\u00e7ue comme la couleur la plus intense (clart\u00e9 spectrale maximale) par l’\u0153il humain<\/div>\n

            Pour la vision nocturne<\/i>, c.\u00e0.d. quand la luminosit\u00e9 devient si faible que les couleurs ne peuvent plus \u00eatre reconnues, c’est la fonction CIE V\u200a’<\/i>(\u03bb<\/i>) qui est appliqu\u00e9e.<\/p>\n

            Les instruments de mesures photom\u00e9triques, en particulier le luxm\u00e8tre, sont presque sans exception ajust\u00e9s et calibr\u00e9s pour la vision de jour. De m\u00eame, toutes les grandeurs employ\u00e9es en technique de l’\u00e9clairage se basent sur la fonction V<\/i>(\u03bb<\/i>).<\/p>\n

            A partir du flux de rayonnement \u03a6<\/i>e<\/sub>\u2009, dont la r\u00e9partition dans le spectre est sp\u00e9cifi\u00e9e par le flux spectral de rayonnement \u03a6<\/i>e\u03bb<\/sub>(\u03bb<\/i>), le flux lumineux par vision de jour \u03a6<\/i>v<\/sub> s’obtient par la pond\u00e9ration photom\u00e9trique (voir Fig. 5.3) \u00e0 l’aide de l’\u00e9quation:<\/p>\n

            (5.1)<\/div>\n

            <\/p>\n

            Le flux lumineux par vision nocturne \u03a6<\/i>v<\/sub>‘<\/i> s’obtient par l’\u00e9quation:<\/p>\n

            (5.2)<\/div>\n

            <\/p>\n

            Les constantes K<\/i>m<\/sub> et K\u200a’<\/i>m<\/sub> sont les efficacit\u00e9s lumineuses maximales par vision diurne et respectivement nocturne:<\/p>\n

            (5.3)<\/div>\n

            <\/p>\n

            \"Principe<\/div>\n
            Fig.\u202f5.3:\u2002Principe de pond\u00e9ration photom\u00e9trique: la surface comprise sous la courbe \u03a6<\/i>e\u03bb<\/sub> correspond au flux de rayonnement \u03a6<\/i>e<\/sub>. La surface comprise sous le produit de la fonction \u03a6<\/i>e\u03bb<\/sub>\u2009\u00b7\u2009V(\u03bb<\/i>) par la fonction d’efficacit\u00e9 lumineuse donne le flux lumineux \u03a6<\/i>v\u2009<\/sub>.<\/div>\n

            5.1.2 Flux lumineux et intensit\u00e9 lumineuse<\/h2>\n

            La totalit\u00e9 du flux de rayonnement \u00e9mis par une source lumineuse et pond\u00e9r\u00e9 par la sensibilit\u00e9 de l’\u0153il s’appelle flux lumineux<\/i>. L’unit\u00e9 physiologique du flux lumineux \u03a6<\/i>v<\/sub> est le Lumen (lm).<\/p>\n

            La surface plane A1<\/sub> d’une source lumineuse \u00e9met sous l’angle \u03c6<\/i>1<\/sub> par rapport \u00e0 sa normale un flux lumineux \u03a6<\/i>v<\/sub> dans un petit angle solide\u00a0\u03a9<\/i> (voir Fig. 5.4):<\/p>\n

            \"Angle<\/div>\n
            Fig.\u202f5.4:\u2002Angle et angle solide du rayonnement \u00e9mis par la surface lumineuse A<\/i>1<\/sub><\/div>\n
            (5.4)<\/div>\n

            <\/p>\n

            ou encore:<\/p>\n

            (5.5)<\/div>\n

            <\/p>\n

            I<\/i>v<\/sub> (\u03c6<\/i>1<\/sub>) repr\u00e9sente l’intensit\u00e9 lumineuse. L’unit\u00e9 physiologique Candela<\/i> (cd) de l’intensit\u00e9 lumineuse\u00a0I<\/i>v<\/sub> est aussi une unit\u00e9 de base du syst\u00e8me international d’unit\u00e9s SI<\/i>. Le flux lumineux total \u03a6<\/i>v,\u2009tot<\/sub> se calcule par:<\/p>\n

            (5.6)<\/div>\n

            <\/p>\n

            <\/div>\n
            Tab.\u202f5.1:\u2002Flux lumineux total de quelques sources de lumi\u00e8re<\/div>\n

            5.1.3 Luminance<\/h2>\n

            Comme les sources lumineuses ont des formes \u00e9tendues et \u00e9mettent leurs rayonnements depuis la totalit\u00e9 de leurs surfaces, on d\u00e9crit leurs propri\u00e9t\u00e9s \u00e0 l’aide de la grandeur suppl\u00e9mentaire d\u00e9nomm\u00e9e luminance L<\/i>v\u2009<\/sub>,<\/i> qui repr\u00e9sente le rapport entre l’intensit\u00e9 lumineuse\u00a0I<\/i>v<\/sub> (\u03c6 <\/i>=\u202f0) et la surface de l’\u00e9l\u00e9ment lumineux:<\/p>\n

            (5.7)<\/div>\n

            <\/p>\n

            La m\u00eame d\u00e9finition est aussi valable par analogie pour une surface \u00e9clair\u00e9e mais n’\u00e9mettant pas de rayonnement propre<\/i>.<\/p>\n

            Quand la surface lumineuse est observ\u00e9e sous un angle \u03c6<\/i>1<\/sub>, la relation g\u00e9n\u00e9rale suivante s’applique:<\/p>\n

            (5.8)<\/div>\n

            <\/p>\n

            La luminance d\u00e9pend des propri\u00e9t\u00e9s de la surface notamment du mat\u00e9riau, de l’\u00e9tat de surface et de la temp\u00e9rature. Plusieurs mat\u00e9riaux ayant des surfaces r\u00e9fl\u00e9chissantes rugeuses, comme par exemple le pl\u00e2tre ou le carton, apparaissent avec la m\u00eame luminosit\u00e9 dans toutes les directions. Quand on les observe de c\u00f4t\u00e9, l’intensit\u00e9 lumineuse diminue avec le cosinus de l’angle d’\u00e9mission alors que la surface appara\u00eet aussi comme r\u00e9duite du m\u00eame facteur. Il s’ensuit que la surface appara\u00eet toujours aussi lumineuse \u00e0 l’\u0153il. Ce type de surfaces ou de sources lumineuses pr\u00e9sentant des luminances ind\u00e9pendantes de la direction est appel\u00e9 \u00e9metteur Lambert<\/i>.<\/p>\n

            \"R\u00e9flectivit\u00e9<\/div>\n
            Fig.\u202f5.5:\u2002R\u00e9flectivit\u00e9 de diff\u00e9rentes surfaces:
            \na) r\u00e9flexion diffuse (loi de Lambert)
            \nb) papier blanc (angle de brillance!); en comparaison:
            \nc) caract\u00e9ristique d’\u00e9mission d’une diode \u00e9lectroluminescente<\/div>\n

            <\/h3>\n

            Comme la lune et le soleil brillent uniform\u00e9ment sur la totalit\u00e9 de leurs surfaces, on les consid\u00e8re d\u00e8s lors aussi comme des \u00e9metteurs Lambert.<\/p>\n

            <\/div>\n
            Tab.\u202f5.2:\u2002Luminances d’une s\u00e9lection de sources lumineuses<\/div>\n

            5.1.4 Eclairement lumineux<\/h2>\n

            La reconnaissance des d\u00e9tails d’un objet d\u00e9pend, entre autres, de la quantit\u00e9 de flux lumineux parvenant \u00e0 sa surface que l’on d\u00e9nomme l’\u00e9clairement lumineux E<\/i>v\u2009<\/sub>.<\/p>\n

            (5.9)<\/div>\n

            <\/p>\n

            <\/h3>\n

            Une surface re\u00e7oit un \u00e9clairement lumineux\u00a0E<\/i>v<\/sub> de 1 Lux (lx) lorsqu’un flux lumineux de 1 lm lui parvient perpendiculairement et uniform\u00e9ment sur une aire de 1\u202fm2<\/sup>. (Attention: A<\/i>E <\/sub>repr\u00e9sente la surface r\u00e9ceptrice apparente, perpendiculaire au flux incident!)<\/p>\n

            \"Relation<\/div>\n
            Fig.\u202f5.6:\u2002Relation angulaire entre surface \u00e9mettrice et surface \u00e9clair\u00e9e<\/div>\n

            <\/h3>\n

            L’\u00e9clairement lumineux est indiff\u00e9rent \u00e0 la direction d’o\u00f9 provient la lumi\u00e8re incidente sur l’\u00e9l\u00e9ment de surface. Cependant, l’\u00e9clairement lumineux incident sur une surface plane d\u00e9pend de la position de celle-ci dans le faisceau lumineux qui l’\u00e9claire.<\/p>\n

            Les exigences sur l’\u00e9clairement lumineux d\u00e9pendent des activit\u00e9s et sont sp\u00e9cifi\u00e9es dans [5.9]<\/span><\/span>.<\/p>\n

            <\/div>\n
            Tab.\u202f5.3:\u2002Eclairements lumineux<\/div>\n

            5.1.5 Comparaison entre grandeurs physiques et photom\u00e9triques caract\u00e9risant le rayonnement<\/h2>\n
            <\/div>\n
            Tab.\u202f5.4:\u2002Comparaison entre grandeurs physiques et photom\u00e9triques caract\u00e9risant le rayonnement<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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