1 Lumière et photométrie

1.1 La lumiere visible

Le spectre lumineux :
La lumière visible n'occupe qu'une partie du spectre du rayonnement électromagnétique. Tout rayonnement est identique, excepté pour la quantité d'énergie qu'il transporte. Les photons des rayons X véhiculent plus d'énergie que ceux de la lumière visible tandis que ceux des ondes radio en ont moins. Les prismes dispersent le rayonnement électromagnétique selon la quantité d'énergie et peuvent servir à analyser le rayonnement des objets chauds.La lumiere visible est contitué d'un spectre de couleurs.

La lumière émise par une source lumineuse est constituée d'un ensemble de radiations élémentaires (violet, bleu, vert, jaune, orange, rouge) . C'est la proportion de chacune de ces radiations qui déterminera la coloration de la source lumineuse.

courbe spectrale d'un tube fluorescent

Différents type de lumière pour différentes utilisations : -l'éclairage chez le boucher tire sur le rouge pour mettre la viande en valeur ! -dans un magasin de tissus, on utilisera une lumiere permettant de distinguer fidèlement les couleurs, - une lampe à incandescence, tirant sur le jaune-orangé, donnera des teintes plus chaudes - les lampes au vapeur de sodium, sont très économiques, mais produisent une lumière orange : on les utilise surtout pour l'éclairage public.

1.2 Grandeurs photométriques

INTENSITE LUMINEUSE	FLUX LUMINEUX	ECLAIREMENT
I unité : le candela (cd)	OU F unité : le lumen (lm)	E = /S unité : le lux (lx)
C'est la densité de lumière rayonnée chaque seconde en un point. Cette grandeur a été fixée arbitrairement et c'est à partir d'elle qu'on a défini toutes les autres grandeurs photométriques.	le flux lumineux est la quantité d'énergie lumineuse rayonnée chaque seconde (puissance de la lumière) Le flux correspond en réalité à la somme de toutes les intensités lumineuses émises par une source uniforme dans une sphère d'un mètre carré de surface.	caractérise le flux lumineux reçu en un point d'une surface (s) exemple : l'éclairement sur une surface d'un mètre carré recevant un flux de 1 lm sera de 1 lux; de même un flux de 10 lm reparti sur une surface de 10 m² provoque un éclairement de 10/10= 1 lux éclairage électrique

1.3. Courbes photométriques

Les constructeurs d'appareils d'éclairage fournissent des courbes photométriques permettant le choix des appareils en fonction des besoins.

1.3.1. CONES DE LUMIERE : SOURCES A REFLECTEUR

- Le cône de lumière permet de déterminer le diamètre de la surface éclairée en fonction de la distance qui la sépare de la source lumineuse.
exemple : une source à reflecteur de 38° d'angle placée à 3m du sol projete un cercle lumineux de 2,06m de diametre

- Le cône de lumière permet de déterminer l'éclairement moyen d'une surface en fonction de la distance qui la sépare de la source lumineuse.

exemple : une source à reflecteur de 38° d'angle placée à 3m du sol produit un éclairement moyen de 170 lux

L'éclairement moyen correspond à la moyenne de tous les éclairements mesurés dans la surface considéré.
d'une façon générale, l'éclairement moyen vaut 0.5 fois l'éclairement maximal.

les caractéristiques des différentes sources changent suivant l'angle d'ouverture du réflecteur, comme le montre les différentes courbes ci-dessous :

1.3.2. COURBES DE REPARTITION DES INTENSITES LUMINEUSES
Les appareils d'éclairage n'éclairent pas de manière uniforme. Les courbes de répartition permettent de visualiser l'intensité lumineuse en fonction de l'angle formé entre la verticale et un point donné.

courbe d'intensité lumineuse des lampes à incandescence

 

désignation MAZDA	Temp.de couleuren °K	IRC
CONFORT	2700	85
INCANDIA	3000	85
BRILLANT	4000	85
JOUR	6500	85
CANDELLA	2700	90
SOLARA	3000	93
AURORA	3800	94
HARMONIA	5000	97
BLANC INDUSTRIE	4100	66

1.4. CARACTERISTIQUES DES SOURCES LUMINEUSES, DESIGNATION

1.4.1. TEMPERATURE DE COULEUR
La température à laquelle on porte le filament d'une lampe à incandescence va déterminer la couleur de la lumière émise. Plus la température est élevée, plus la lumière émise est blanche.
Ainsi, une lampe halogène ayant une température de filament plus élevée qu'une lampe ordinaire, fournira une couleur "plus blanche".

On caractérise la couleur des sources lumineuses par la température à laquelle il faudrait porter un filament pour obtenir la mêmecouleur.
Cela permet d'évaluer l'ambiance :

UTILISATION	IRC	ambiance	dénomination MAZDA
atelier de mécanique	66	froide	blanc industrie
entrepôt	66	froide	blanc industrie
bureau	85	froide	brillant
salle de classe	85	chaude	incandia
magasin de tissus	93/97	chaud/froid	solara/harmonia

Ambiance chaude: dominante jaune / température de couleur faible
Ambiance froide: bien équilibré ou dominante bleu / température de couleur élevée

REMARQUE : plus l'ambiance est chaude, moins il faudra un niveau important d'éclairement

1.4.2. COURBE SPECTRALE.
Elle permet de visualiser les proportions des radiations élémentaires composant la lumière émise.

1.4.3. INDICE DE RENDU DES COULEURS (IRC)
Plus le spectre est étendu, plus le rendu sera bon.
En pratique l'IRC varie de 70 à 95 environ pour l'éclairage courant.
l'IRC peut etre inférieur à 60 pour des usages ne nécessitant pas une lecture des couleurs.(éclairage public orange aux vapeur de sodium).

3. LES APPAREILS D'ECLAIRAGE

Pour réaliser un avant projet d'éclairage, il est necessaire de connaitre les différents modes d'éclairage et les caractéristiques des divers luminaires afin de pouvoir les choisir.

2.1. METHODE:
DETERMINER CHOISIR CALCULER IMPLANTER

2.2. LES DIFFERENTS MODES D'ECLAIRAGE

éclairage direct, indirect, semi indirect

2.3. CONFORT VISUEL

2.3.1. EBLOUISSEMENT
Il y a éblouissement lorsque l'on regarde directement la source lumineuse, afin d'éviter cet inconvénient, il convient

* d'équilibrer les niveaux d'éclairement entre la source et l'environnement.
* d'éviter que la source lumineuse ne soit visible.

2.3.2. CONTRASTE
Suivant le type d'activité, on peut faire augmenter l'éclairement pour augmenter le contraste.
Exemple : horlogerie, micro mécanique
* E = 1500 lux Salle de classe
* E = 400 lux

2.3.3. LUMINANCE
Si l'on compare une source lumineuse de petite taille ( ampoule halogène TBT) à une source lumineuse de taille plus importante (tube fluorescent), mais de même intensité lumineuse, on constate:
* Que la lampe halogène provoque un éblouissement.
* Que le tube fluorescent ne provoque pas d'éblouissement.

C'est parce que la lumière est émise depuis une plus grande surface que le tube ne provoque pas d'éblouissement. On dit que sa luminance est plus faible que celle de l'ampoule halogène.

2.4. LES LUMINAIRES

2.4.1. ROLES
le luminaire repartit la lumière, assure le niveau de sécurité (isolation) exigé par la réglementation et joue un rôle esthétique Il permet d'assurer:
* la liaison entre la source de lumière et l'alimentation
* la répartition du flux lumineux
* la fixation mécanique

2.4.2. CLASSIFICATION PHOTOMETRIQUE
On classe les luminaires en fonction de l'angle du cône de lumière qu'ils produisent
INTENSIF: peu de recouvrement,
EXTENSIF: pour un point considéré, l'éclairage est assuré par plusieurs luminaire

2.5. SYMBOLE PHOTOMETRIQUE
Il précise la proportion d'éclairage direct et indirect ainsi que la classe de éclairage direct:
*i * rendement vers la partie inférieure
*s * rendement vers la partie supérieure

2.6. NIVEAU D'ECLAIREMENT
cloture 20 lux
stokage 30 lux
parkings 50 lux
station sce 300 lux

2.6.1. INTERIEUR
voir document

2.6.2. EXTERIEUR
les espaces exterieurs necessitent généralement un niveau d'éclairement peu élevé car on n'y pratique aucune activité de précision.

2.6.3. LOCALISES
Le niveau d'éclairement obtenu localement (par une lampe de bureau par exemple) ne doit pas etre trop important par rapport à l'éclairement ambiant, afin de réduire les risques d'éblouissement et de fatigue visuelle.

en cours de construction....

AVANT-PROJET D'ECLAIRAGE

1. METHODE DE RESOLUTION
L'objectif est de trouver les solutions remplissant toutes les conditions définies par le cahier des charges, les normes (BESOINS, fréquence d'utilisation, économies d'énergie et/ou financières, influences externes, niveau d'éclairement nécessaire suivant l'utilisation du local)

utilisation du livre ( document ) NEY TRAITEMENT D'UN EXEMPLE p. 127

puis résolution ex 1 - 2 - 3

travail en groupe de 3-4

faire ex 5 Hors Classe éclairage électrique

Technologie S2.1 Eclairage LA LUMIERE VISIBLE CONE DE LUMIERE éclairage électrique Technologie S2.1 Eclairage COURBES DE REPARTITION DES INTENSITES LUMINEUSES éclairage électrique Technologie S2.1 Eclairage