Petit rappel sur le spectre solaire,
il se répartit selon trois types de rayonnement:
- les ultraviolets (UVA et UVB) qui ont une longueur d'onde comprise
entre 280 et 380 nm (nanomètre: 10-9 mètre). Ils
représentent environ 5% de la quantité totale du rayonnement
solaire
- la partie visible du spectre. Il s'agit de la partie du rayonnement
solaire compris entre 380 et 700 nm. C'est dans ce domaine visible que
l’énergie solaire est la plus intense. Elle représente 50%
de la quantité totale du rayonnement solaire
- les infrarouges qui correspondent aux longueurs d'ondes comprises
entre 700 et 2500 nm. Ils représentent environ 45% du spectre solaire.
Le flux lumineux (Ø)
Le flux lumineux d'une source est l'évaluation, selon la sensibilité
de l'oeil, de la quantité de lumière rayonnée dans
tout l'espace par cette source. Il s'exprime en lumen (lm).
L'efficacité lumineuse (e)
L'efficacité lumineuse (ou rendement lumineux) d'une source
est le quotient de son flux lumineux Ø par sa puissance P. Elle
s'exprime en lm/W:
e = Ø
/ P (lm / W)
La puissance P d'une source de lumière naturelle correspond à
son flux énergétique (c'est à dire la puissance rayonnée
par cette source).
La puissance P d'une source de lumière artificielle est la puissance
électrique consommée.
La température de couleur (Tc)
Il s'agit d'un des critères de choix pour une ampoule.
La température de couleur d'une source est la température
à laquelle il faudrait chauffer un corps noir pour qu'il rayonne
une lumière dont la couleur serait la plus proche possible de celle
de la source considérée. Elle s'exprime en degrrés
Kelvin (K)
T(K) = T(°C) + 273°
Lorsque la température de couleur de la lumière est inférieure
à 3300 K, sa source émet un rayonnement de couleur dite "blanc
chaud ", c'est à dire qu'il contient beaucoup de radiations oranges
et rouges. Si la température de couleur de la lumière est
supérieure à 5300 K, son rayonnemènt est qualifié
de" blanc froid ", contenant beaucoup de radiations violettes et bleues.
Une lampe de température de couleur intermédiaire est dite
de couleur blanc neutre.
La température de couleur d'une source lumineuse caractérise
principalement l'ambiance lumineuse donnée au local éclairé
par cette source. Les teintes froides de la lumière dont la température
de
couleur dépasse 5000 K se rapprochent de la lumière naturelle.
A titre de comparaison, le tableau ci-dessous donne la température
de couleur d'une série de sources naturelles.
Sources lumineuses Efficacité lumineuse (lm/W)
Rayonnement solaire direct 52 à 97
Ciel couvert
110 à 140
Ciel clair (sans soleil) 125 à 155
Ciel clair (avec soleil) 105 à 115
Lumière naturelle Température de couleur
(K)
Soleil levant 1000 à 2500
Clair de lune 4000 à 4400
Soleil à midi en été 5800 à
6500
Ciel couvert 7000
Efficacité lumineuse et température de couleur de
différentes sources de lumière naturelle.
L'indice de rendu des couleurs (IRC)
La capacité d'une source lumineuse à restituer les différentes
couleurs du spectre visible de l'objet qu'elle éclaire est désignée
par son indice de rendu des couleurs.
L'indice maximum (IRC 100) correspond à une source dont la lumière
émise rend les couleurs de la même manière que la lumière
de référence corps noir ou lumière naturelle selon
la Tc de la source. Cet indice doit être au minimum égal
à 80 pour l'éclairage dans l'habitat.
L'intensité lumineuse
L'intensité lumineuse est le flux lumineux émis par unité
d'angle solide dans une direction donnée. Elle se mesure en candéla,
équivalent à 1 lm/sr (stéradians).
I = Ø /W (cd)
L'angle solide (Q) d'un cône est
le rapport de la surface (S) découpée sur une surface sphérique
(ayant son centre au sommet de ce cône) au carré du rayon
de la sphère. Il s'exprime en stéradians (sr).
Q = S / r2 (sr)
Le stéradian est donc l'angle solide qui découpe une surface
égale à 1 m2 sur une sphère d'un mètre
de rayon. L'ensemble des angles solides dans une sphère représente
4 PI stéradians.
Une source lumineuse ayant la même intensité lumineuse
dans toutes les directions est dite à répartition isotrope.
En pratique, les sources de lumière sont anisotropes. L'intensité
lumineuse est définie par rapport à une source ponctuelle.
En éclairage naturel, on ne parle donc pas d'intensité lumineuse
de la voûte céleste.
L'éclairement
L'éçlairement (E) d'une surface est le rapport du flux
lumineux reçu à l'aire de surface. Son unité est le
lux.
E = Ø / S (lx)
L'éclairement caractérise la quantité de lumière
reçue par une surface, mais cette grandeur est difficilement perceptible
par l'oeil humain.
La luminance
La luminance (L) d'une source est le rapport entre l'intensité
lumineuse émise dans une direction et la surface apparente de la
source [umineuse dans la direction considérée. La luminance
s'exprime en candela par mètre carré (cd/m2)
L = Sapparente (cd/m2)
Elle traduit la sensation visuelle de luminosité créée
par une source lumineuse principale (le soleil, le ciel...) ou par une
source de lumière secondaire (surface éclairée). La
luminance est la seule grandeur photométrique réellement
perçue par l'oeil humain. La luminance d'une surface dépend
de l'éclairement de cette surface, de son coefficient de réflexion
et de sa brillance.
Référence: Guide de l'habitat bioclimatique Edition
Observer/ADEME |
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