Angle de faisceau – Largeur angulaire de la lumière émise par un luminaire – Photométrie

Angle de faisceau

L’angle de faisceau est un concept fondamental en conception d’éclairage et en photométrie. Il désigne l’étendue angulaire de la lumière émise par un luminaire, mesurée entre deux directions à partir de l’axe du faisceau où l’intensité lumineuse chute à 50 % de sa valeur maximale (Full Width at Half Maximum, FWHM). Exprimé en degrés (°), l’angle de faisceau détermine à quel point la lumière semble concentrée ou diffuse. Les angles étroits (<30°) produisent des faisceaux focalisés pour l’accentuation ou la mise en valeur, tandis que les angles larges (>60°) offrent un éclairage général et uniforme.

L’angle de faisceau est déterminé par des essais photométriques à l’aide d’un goniophotomètre. Les résultats sont visualisés dans des diagrammes polaires et consignés dans des fichiers IES, servant de base aux calculs d’éclairage en architecture, industrie et aviation. Par exemple, un luminaire avec un angle de faisceau de 20° projette un faisceau étroit et intense, idéal pour mettre en valeur une œuvre d’art ou une enseigne, tandis qu’un angle de 120° illumine uniformément une pièce ou un espace ouvert.

Dans les environnements réglementés comme les aéroports, le choix de l’angle de faisceau est crucial : des normes internationales (ex. Annexe 14 de l’OACI) imposent des distributions angulaires précises pour l’éclairage des pistes, des voies de circulation et des approches afin d’assurer une orientation optimale aux pilotes et la sécurité. Le bon angle de faisceau garantit la conformité, évite l’éblouissement et limite la pollution lumineuse.

Angle de champ

L’angle de champ décrit l’étendue totale visible d’un faisceau lumineux, défini comme l’angle entre les directions où l’intensité lumineuse chute à 10 % de sa valeur maximale. L’angle de champ inclut la lumière périphérique « débordante » hors du faisceau principal, ce qui est crucial dans les applications où les zones de transition et le cœur de l’éclairage sont importants.

Par exemple, en éclairage scénique, l’angle de champ permet de s’assurer qu’un acteur reste bien éclairé même en mouvement. En éclairage architectural et aéronautique, il aide à prévoir la quantité de lumière atteignant les surfaces adjacentes ou les pistes, garantissant l’uniformité et la conformité. L’angle de champ est toujours égal ou supérieur à l’angle de faisceau, et les deux sont présentés dans les courbes photométriques et les fiches techniques.

CBCP (Center Beam Candlepower)

Le Center Beam Candlepower (CBCP) est l’intensité lumineuse maximale (en candelas, cd) émise sur l’axe central (0°) d’un faisceau. Le CBCP quantifie la luminosité maximale délivrée à une zone cible — essentiel pour les applications nécessitant un éclairage focalisé et puissant.

Le CBCP est mesuré lors des essais photométriques, et il est particulièrement important pour les projecteurs, les phares et les feux d’approche aéronautique, où des faisceaux intenses doivent traverser les intempéries ou couvrir de longues distances. Un luminaire à faisceau étroit et CBCP élevé concentre la lumière sur une petite zone, tandis qu’un faisceau large avec le même flux lumineux aura un CBCP plus faible. Le CBCP est un critère de choix majeur pour un éclairage précis et orienté tâche.

Intensité lumineuse

L’intensité lumineuse quantifie la quantité de lumière visible émise dans une direction donnée, exprimée en candelas (cd). Elle décrit la quantité de lumière envoyée selon un angle, base de tous les calculs d’éclairage directionnel. Contrairement au flux lumineux (lumen), qui additionne la sortie dans toutes les directions, l’intensité se concentre sur une direction spécifique.

Les données d’intensité lumineuse sont mesurées avec un goniophotomètre et présentées dans des diagrammes polaires et fichiers IES. Elles sont essentielles pour calculer l’éclairement (lux) sur une surface, modéliser l’éblouissement et vérifier la conformité aux normes aéronautiques et architecturales.

Éclairement

L’éclairement mesure la quantité de flux lumineux (lumens) arrivant sur une surface par unité de surface, exprimée en lux (lx) ou pieds-bougies (fc). Il répond à la question : « Cette surface est-elle suffisamment éclairée ? » La formule de base :

E (lux) = I (cd) / d²

où I est l’intensité lumineuse et d la distance à la source. Les calculs d’éclairement, souvent réalisés avec des logiciels de simulation, garantissent que l’éclairage répond aux niveaux requis pour la sécurité, le confort et les normes réglementaires — comme dans les aéroports, les lieux de travail et les espaces publics.

Distribution lumineuse

La distribution lumineuse caractérise la manière dont la lumière est émise spatialement par un luminaire. Elle est visualisée dans des diagrammes polaires ou sous forme de « cônes de lumière », montrant l’intensité selon différents angles. La distribution lumineuse est déterminée par l’optique du luminaire — réflecteurs, lentilles et diffuseurs.

Les fabricants classent la distribution comme étroite, moyenne, large ou asymétrique, selon l’application. En aviation, des schémas précis de distribution sont imposés par l’OACI/FAA pour orienter la lumière le long des pistes et éviter l’éblouissement. En architecture, cela guide le positionnement et l’orientation des luminaires pour une couverture uniforme ou des effets dramatiques.

Goniophotomètre

Un goniophotomètre est l’instrument utilisé pour les essais photométriques — il mesure comment une source lumineuse distribue son intensité selon différents angles. En faisant tourner le luminaire ou le détecteur, il enregistre les données d’intensité, utilisées pour calculer l’angle de faisceau, l’angle de champ, le CBCP et générer les fichiers IES.

Les goniophotomètres modernes sont automatisés, assurant des résultats précis et reproductibles. Dans les secteurs réglementés, les essais goniophotométriques sont requis pour certifier la conformité des luminaires aux performances et normes de sécurité.

Fichier IES

Un fichier IES est un format numérique standardisé (.ies) servant à décrire les propriétés photométriques d’un luminaire. Créé à partir des données d’un goniophotomètre, il inclut la distribution lumineuse, l’intensité selon les angles, le flux total en lumens et d’autres indicateurs clés.

Les concepteurs d’éclairage importent les fichiers IES dans des logiciels de simulation (comme DIALux ou AGi32) pour modéliser la performance réelle, vérifier la conformité et comparer les luminaires. Pour les projets aéroportuaires, industriels ou architecturaux, les fichiers IES sont essentiels à l’approbation réglementaire et à une conception d’éclairage efficace.

Éclairage d’accentuation

L’éclairage d’accentuation utilise des faisceaux focalisés (angles étroits, 10°–30°) pour mettre en valeur des éléments, objets ou détails architecturaux spécifiques. Il crée de l’intérêt visuel et du contraste en attirant l’attention sur une œuvre d’art, une marchandise ou une enseigne. L’efficacité de l’éclairage d’accentuation dépend du choix précis du faisceau et de son orientation pour éviter les débordements lumineux indésirables.

L’éclairage d’accentuation est également utilisé en aviation pour la signalisation ou les marqueurs spéciaux. Une planification photométrique précise garantit l’effet visuel recherché.

Éclairage général

L’éclairage général fournit une lumière d’ambiance pour une visibilité et un confort global. Il utilise des angles de faisceau larges (généralement 60° ou plus) et une distribution diffuse pour minimiser les ombres et créer un environnement homogène. La conception de l’éclairage général prend en compte la taille de la pièce, la hauteur du plafond et la réflectance des surfaces pour obtenir l’ambiance désirée et respecter les exigences réglementaires.

Éclairage de tâche

L’éclairage de tâche assure un éclairage dédié pour des activités spécifiques — lecture, travail, exploitation de machines — à l’aide d’angles de faisceau moyens (30°–60°) pour équilibrer intensité et couverture. En aviation, l’éclairage de tâche est utilisé dans les tours de contrôle et les zones de maintenance, tandis qu’à la maison ou au bureau, il s’agit de lampes de bureau ou de luminaires sous meubles. Calculer l’éclairement requis et utiliser les bons angles de faisceau garantit le confort visuel et la performance.

Hauteur de montage

La hauteur de montage est la distance verticale entre un luminaire et la surface éclairée. Elle détermine le diamètre du faisceau et l’éclairement obtenu. La formule de répartition du faisceau :

Diamètre du faisceau = 2 × Hauteur de montage × tan(Angle de faisceau ÷ 2)

La hauteur de montage, combinée à l’angle de faisceau, est cruciale pour obtenir la distribution lumineuse souhaitée, notamment dans les grands espaces ou lorsque des normes s’appliquent (ex. pistes d’atterrissage).

Éclairage paysager

L’éclairage paysager illumine les éléments extérieurs — jardins, allées, façades — pour la sécurité, la sûreté et l’esthétique. Il combine des faisceaux étroits pour l’accentuation et des faisceaux larges pour la couverture générale, avec un positionnement réfléchi des luminaires pour éviter l’éblouissement et la pollution lumineuse. La conformité aux réglementations locales (ex. chartes ciel étoilé) et une planification photométrique sont des considérations clés.

Optique asymétrique

Les optiques asymétriques sont conçues pour distribuer la lumière de façon non uniforme, privilégiant une direction. Cela s’obtient avec des réflecteurs ou lentilles spécifiques et s’utilise pour le « wall-washing », l’éclairage de cheminements ou de voirie, lorsqu’une couverture uniforme depuis un seul côté est recherchée. En aviation, les optiques asymétriques orientent la lumière le long des pistes sans éblouir les pilotes.

Conclusion

Comprendre l’angle de faisceau et les concepts photométriques associés — angle de champ, CBCP, intensité lumineuse, éclairement, distribution lumineuse, etc. — est essentiel pour une conception d’éclairage efficace dans tous les contextes. Ces paramètres guident le choix, le positionnement et l’orientation des luminaires, garantissant confort visuel, performance des tâches, conformité et efficacité énergétique en architecture, industrie et aviation.

Pour les professionnels de l’éclairage, la maîtrise de ces termes et outils — tels que les fichiers IES et les goniophotomètres — permet une spécification précise et le succès des projets.

Voir aussi

• Photométrie
• Éblouissement
• Éclairage de piste
• Fichier IES
• Éclairement
• Normes d’éclairage aéronautique
• Logiciels de simulation d’éclairage