La lumière est le rayonnement électromagnétique pondéré par la sensibilité à la luminosité de l’œil humain. La sensibilité à la luminosité de l’œil humain est ainsi la base de toutes les grandeurs basées sur la lumière.
Certaines longueurs d’onde du spectre électromagnétique sont perceptibles par l’œil humain et ce, avec une intensité différente selon la fréquence perceptible. L’œil humain possède la plus grande sensibilité pour une longueur d’onde de 555 nm. La sensibilité à la luminosité relative en fonction de la fréquence (par rapport à ce maximum) a été normalisée dans la courbe V(λ) Etant donné que la luminosité est perçue différemment le jour et la nuit, il existe deux courbes différentes pour la vision diurne et nocturne avec différents maximums (Illustr. 36).
Illustr. 36: Courbes de la sensibilité à la luminosité Vision diurne (rouge) et vision nocturne (bleu)
Pour enregistrer la perception lumineuse de façon quantitative, on ajoute au maximum de la courbe V(λ) un équivalent de rayonnement photométrique Km.
L’unique définition physique de la photométrie est le candela (cd). Le candela est l’intensité lumineuse d’une source de rayonnement monochromatique dans une certaine direction avec une longueur d’onde de 555 nm. L’intensité du rayonnement dans cette direction est de 1/683 W · sr-1.
Les autres unités photométriques telles que le lumen (lm) ou le lux (lx) se basent sur le candela [39].
7.10.1 Flux lumineux
La puissance lumineuse émise par une source de rayonnement est appelée flux lumineux. Il possède le symbole φ et son unité est le lumen (lm).
Pour définir le flux lumineux, on multiplie le rayonnement électromagnétique pondéré avec la courbe V(λ) ar l’équivalent de rayonnement photométrique Km et on l’intègre sur toute la plage de longueurs d’onde [40].
Pour la mesure du flux lumineux d’une source de lumière donnée, on utilise ce que l’on appelle la sphère d’intégration. Il s’agit d’une sphère creuse dont la surface intérieure est blanc mat et possède un degré de réflexion constant. La lumière qui parvient dans la sphère est ainsi uniformément répartie. Pour la mesure du flux lumineux d’une source de lumière, cette dernière est placée à l’intérieur de la sphère d’intégration. Un capteur mesure le flux lumineux, et un revêtement empêche que la lumière directe de la source de lumière parvienne au capteur (Illustr. 37). Cela permet de déterminer l’intensité de l’éclairage. Etant donné que le degré de réflexion et la géométrie de la sphère sont connus, cela permet de mesurer le flux lumineux [41].
Illustr. 37: Mesure du flux lumineux avec une sphère d’intégration
cf. Peter Häupl, Lehrbuch der Bauphysik, p. 651 en haut
7.10.2 Quantité de lumière
Le symbole de l’énergie lumineuse est Qv et celle-ci est mesurée en (lm · s). Dans le cas d’un flux lumineux stationnaire, elle est obtenue en multipliant le flux lumineux par le temps [40].
7.10.3 Intensité lumineuse
L’intensité lumineuse est le flux lumineux dans une certaine direction. Elle possède le symbole I et son unité est le candela (cd) [42].
7.10.4 Densité lumineuse
La densité lumineuse est l’intensité lumineuse diffusée par une surface dans une direction donnée. Elle possède le symbole L et est exprimée en cd/m2 ou en lm/(sr · m2). L’angle entre la normale par rapport à la surface et le rayon lumineux émis est appelé angle de rayonnement ε.
EIl existe le rapport suivant entre la densité lumineuse et l’intensité lumineuse [43]:
Pour la mesure directe de la densité lumineuse, on utilise des caméras de densité lumineuse (Illustr. 38). Celles-ci mesurent la densité lumineuse à l’aide d’un capteur CCD et de filtres optiques. La mesure est rapide, relativement simple et la mesure des valeurs colorimétriques est possible avec le même appareil [44].
Illustr. 38: Appareil de mesure de la densité lumineuse à distance
Konica Minolta Sensing Europe B. V.
7.10.5 Intensité de l’éclairage
L’intensité de l’éclairage est le flux lumineux par unité de surface. Elle possède le symbole E et son unité est le lux (lx), avec 1 lx = 1 lm/m2 [45].
L’intensité d’éclairage peut être mesurée à l’aide d’un luxmètre. Pour la mesure de l’intensité d’éclairage, on mesure le courant d’une photodiode. La pondération V(λ) st alors obtenue avec des systèmes de filtration en amont spéciaux (Illustr. 39).
Illustr. 39: Appareil de mesure de l’intensité de l’éclairage
Rotronic AG
7.10.6 Exposition
L’exposition se définit comme le produit de l’intensité d’éclairage et la durée de l’éclairage. De symbole Hv elle s’exprime en (lx · s) [46].
7.10.7 Efficacité lumineuse
DL’efficacité lumineuse est le rapport entre le flux lumineux et la puissance nécessaire pour produire le flux lumineux. Le symbole est hv et elle est donnée en lumens par watt (lm/W) [46].
7.10.8 Mesures spectrales
Un spectromètre optique (Illustr. 40) permet de mesurer la composition spectrale de la lumière. Les principaux composants d’un spectromètre sont le réseau de diffraction et le détecteur. Le réseau de diffraction divise le rayon lumineux en ses parties spectrales et les projette sur un détecteur [47].
Illustr. 40: Appareil de mesure de la densité lumineuse, des valeurs photométriques et d’un spectre d’une source lumineuse ou d’un écran lumineux
Konica Minolta Sensing Europe B. V.