Un condensé d’informations sur l’univers de l’éclairage
Qu’est-ce que la lumière ?
La lumière visible par l’œil humain s’étant sur un spectre où les longueurs d’ondes vont de 380 nm à 800 nm. En dehors de cette plage d’ondes l’œil n’est plus capable de voir la lumière. En dessous ce sont les ultraviolets, et au-dessus les infrarouges
La lumière naturelle émet différentes longueurs d’ondes combinées qui parviennent jusqu’à notre œil. Celles-ci vont être captées par des cellules photoréceptrices qui vont traiter l’information et la transmettre au cerveau par le nerf optique. On compte trois grands types de cellules photoréceptrices : les cellules à mélanopsine, les cônes et les bâtonnets.
Cellules à mélanopsine
Stimulées par la lumière, elles envoient un message au cerveau pour inhiber la production de mélatonine, l’hormone responsable du sommeil.
Cônes
Stimulés par les fortes luminosités, ils sont très rapides à s’adapter et permettent la vision des couleurs grâce aux trois cônes différents (rouge/bleu/vert). Toutes les espèces moins évoluées que les primates ne possèdent que deux cônes.
Bâtonnets
Stimulés par les faibles luminosités, ils permettent une vision nocturne. Ils sont néanmoins très long à s’adapter.
Grandeurs photométriques de base
La lumière visible par l’œil humain s’étant sur un spectre où les longueurs d’ondes vont de 380 nm à 800 nm. En dehors de cette plage d’ondes l’œil n’est plus capable de voir la lumière. En dessous ce sont les ultraviolets, et au-dessus les infrarouges
Flux lumineux
Quantité de lumière émise par une source lumineuse en lumens (lm). Il est intéressant de regarder le rapport de lumen pour une quantité d’électricité consommée (lm/W) afin d’observer son efficacité.
Intensité lumineuse
Quantité de lumière émise dans une direction précise, elle est influencée par l’orientation donnée au flux lumineux par des éléments comme une gamelle, une optique, un réflecteur,… on la mesure en candela.
Luminance
Perception de la luminosité par l’œil d’une source lumineuse ou bien de sa réflexion sur une surface, elle varie cependant énormément selon la surface (couleurs, matériaux). On la mesure en candela/m2 (cd/m2).
Éclairement
Densité du flux lumineux sur une surface. On la mesure en lux, elle intervient dans la majorité des normes.
Température de couleur Kelvin
La température de couleur s’exprime en degrés Kelvin (K), elle permet de définir la teinte de la lumière qui varie du jaune rougeâtre chaud à un bleu froid. Tout comme la lumière du soleil, la température de couleur a un impact direct sur notre physiologie. Ce paramètre n’est donc pas à négliger car il intervient directement sur la santé des personnes éclairées mais également sur la faune et la flore.
Le choix de la température de couleur est donc devenue un enjeu en termes de mieux être et de conditions de travail, mais également en termes d’écologie. De nombreuses lois sont mises en place de façon à contrôler ces paramètres comme l’article 41 L.583-1 du code de l’environnement qui renseigne sur les règlementations des pollutions lumineuses.
Les luminaires LEDEX émettent généralement une température de couleur de 4 000 K, cette température permet une visibilité optimale sans prendre de risques photobiologiques pour la rétine ou une fatigue oculaire. Néanmoins certains cas peuvent nécessiter des températures de 3 000 K ou 5 000 K pour des usages spécifiques tels que les zones biologiques protégées ou les exploitations d’animaux.
Risque photobiologique de la lumière
Le risque photobiologique correspond à la toxicité de la lumière bleue sur l’œil humain, en effet il est prouvé scientifiquement que l’exposition prolongée à une source de lumière bleue pouvait être néfaste. Elle peut engendrer une dégradation de la rétine et par conséquent de la vue.
On classe donc les sources lumineuses dans 4 catégories selon leurs dangerosités. La norme EN 62471 définit les deux premières catégories (RG 0 et RG 1) comme non dangereuses.
Dangerosité des différentes catégories des risques photobiologiques selon leur temps d’exposition
De plus elle a un impact négatif sur la régulation hormonale en stimulant les cellules responsables de la production de la mélatonine. Cette hormone joue un rôle majeur dans la régulation du cycle du cerveau et du sommeil, elle est produite en fonction de l’exposition à la lumière et ne pouvant être stockée, elle est directement sécrétée.
Indice de Rendu des Couleurs IRC
L’indice de rendu des couleurs ou IRC correspond à la capacité d’une source lumineuse à retranscrire le plus fidèlement possible les couleurs sur une surface. Il est évalué sur 8 couleurs de références (R1 à R8).
Il permet d’obtenir un indice Ra compris entre 0 le minimum, et 100 le maximum.
On compte généralement un :
– Ra>90 très bon rendu des couleurs
– Ra>80 bon rendu des couleurs
Si un IRC venait à être inférieur à 80 il doit alors passer le test des couleurs saturées (R9 à R14). Afin de vérifier la capacité d’une source lumineuse à mettre en évidence les couleurs pouvant intervenir dans la sécurité (couleurs chair, fils électriques, issues de secours, extincteurs, veines …).
Ces mesures s’appuient sur les normes FD X 08-018 et CIE 13.3:1995 qui détaillent les méthodes de calcul des IRC.
Depuis l’arrivée de la LED, une nouvelle mesure plus fiable est apparue et se développe. Elle prend appui sur 99 couleurs et des calculs plus détaillés dans la norme TM-30-20.
Déperdition du flux lumineux
Au fil des heures d’utilisation, il est normal qu’apparaisse une baisse du flux lumineux. Après 50 000 heures d’utilisation la perte est de l’ordre de 20 %.
Étude DIALux Ledex
Indice d’uniformité Uo
L’indice d’uniformité ou Uo comprend l’homogénéité de la répartition de la lumière au sol, il est très important car il garantit le confort et la sécurité d’une solution d’éclairage. On la calcul grâce à un relever de mesure sur un éclairage existant ou grâce a des logiciels d’éclairage tel que DIALux.
Il s’exprime par un coefficient allant de 0 à 100, les normes encadrent également l’Uo selon les secteurs d’activités.
Indice d’éblouissement UGR
L’indice d’éblouissement ou UGR est un critère très important dans le domaine de l’éclairage. Néanmoins sa mesure est très complexe. La mesure de l’UGR d’un luminaire isolé n’a pas vraiment de sens, il faut que cet indice soit pris dans une disposition bien précise comprenant l’ensemble des luminaires d’une pièce, mais également leurs dispositions, les volumes des bâtiments ainsi que les matériaux qui impacteront sur la réflexion. Le moyen le plus fiable et réaliste de calculer un UGR est de réaliser une étude d’éclairage via des logiciels spécialisés qui prendront en compte tous les paramètres.
On considère un UGR = 13 comme négligeable et un UGR > 28 comme intolérable. De nombreuses normes encadrent les UGR selon les domaines d’activité et les tâches réalisées, on peut notamment les retrouver dans la norme NF EN 12 464-1.
Indice de Protection de l’enveloppe
L’indice de protection IP indique la résistance d’un luminaire à la poussière et à l’eau. Son niveau de résistance est évalué à partir de 2 chiffres distincts.
IP 65
IP 65
L’indice de protection d’enveloppe (IP) est essentiel dans les caractéristiques techniques d’un luminaire. Il est essentiel d’avoir un IP correspondant à l’environnement dans lequel le luminaire sera installé afin de garantir une installation sécurisée, performante et durable. Il fait référence à la norme Européenne EN 60529.
Indice de Protection contre les impacts
Signification des deux chiffres
L’indice de protection contre les impacts (IK) est un autre élément essentiel dans les caractéristiques techniques d’un luminaire. Il renseigne sur le niveau de protection d’un luminaire contre les chocs mécaniques. Il est essentiel d’avoir un IK correspondant à l’environnement dans lequel le luminaire sera installé, encore une fois pour garantir une installation sécurisée, performante et durable. Il fait référence à la norme Européenne EN 62262.
Méthodes de calculs et mesures d’un éclairage
Pour déterminer la qualité d’un éclairage au sein d’un bâtiment ou d’une surface extérieure on utilise un luxmètre, il faut effectuer diverses mesures d’éclairement à des points bien précis selon les dimensions de la zone de mesure et la disposition des luminaires comme l’indique la norme NBN L 14 – 002.
La taille des mailles du filet de mesure doit être inférieure ou égale à la hauteur d’installation des luminaires divisée par deux.
La cellule de mesure doit être positionnée horizontalement.
Le temps doit être sec (les gouttes de pluie perturbent le flux lumineux).
La cellule ne doit pas être parasitée par une ombre de portée.
K = ( largeur x longueur ) / hauteur ( largeur + longueur )
Ex : ( 30 x 20 ) / 10 ( 30 + 20 ) = 600 / 500 = —> 9 points minimum
On prend 24 points (6 x 4) afin d’avoir un relever de mesure plus fiable au vue de la hauteur de pose des luminaires (H/2 = 5 m)
K < 1 = 4 nb de points de mesure
1 < K < 1,9 = 9 nb de points de mesure
2 < K < 2,9 = 16 nb de points de mesure
3 < K = 25 nb de points de mesure
Uniformité Uo = Emin / Emoy
Ex : 66 / 150 = 0,44
Emoy = (E1+E2+E3+…+Ek) / K
Ex : 3 600 / 24 = 150 lux
Calcul de consommation d’énergie
Le calcul de la consommation énergétique est très important, il permet de donner un aperçu réel de sa consommation et de son impact aussi bien économique qu’écologique. La consommation totale en kWh d’un bâtiment seul n’a pas grand intérêt car elle ne prend pas en compte les dimensions ainsi que les exigences attendues selon la zone d’activité.
C’est pourquoi l’indicateur LENI prend en compte la consommation énergétique totale par an et par mètre carré afin d’être plus réaliste comme en fait référence la norme EN 12464-1.
Comparaison des technologies d’éclairage
En plus de tous les avantages vus précédemment, les installations LEDs ont un réel avantage économique. Leur technologie à haute performance permet une consommation minime.
Sur l’étude comparative d’une surface de plus de 1000 m2 avec un résultat de 500 lux entre le Fluo, le sodium et la LED le résultat est sans appel.
