Diagramme de répartition

Lighting Photometry Aviation Architectural Lighting

Diagramme de répartition – Répartition spatiale de l’intensité lumineuse

Un diagramme de répartition est le descripteur fondamental de la façon dont une source lumineuse distribue son intensité dans l’espace. En photométrie et en ingénierie de l’éclairage, comprendre les diagrammes de répartition est essentiel pour concevoir des systèmes d’éclairage sûrs, efficaces et conformes aux normes réglementaires. Cette entrée de glossaire explique le concept de diagramme de répartition, les types de distributions lumineuses, la mesure photométrique et l’application pratique dans des domaines tels que l’architecture, l’industrie et l’aviation.

Qu’est-ce qu’un diagramme de répartition ?

Un diagramme de répartition précise l’agencement spatial de l’intensité lumineuse (mesurée en candela, cd) émise par un luminaire ou un appareil d’éclairage. Il décrit mathématiquement la luminosité d’une source dans chaque direction, et pas seulement la tache visible ou la forme de la lumière sur une surface.

Le diagramme de répartition est généralement visualisé à l’aide de diagrammes photométriques, le plus souvent des diagrammes polaires, où la longueur d’une ligne à un angle donné depuis le centre représente l’intensité dans cette direction. Il en résulte une “empreinte digitale” unique pour chaque type de luminaire, révélant si sa lumière est focalisée, largement diffusée, symétrique ou asymétrique.

Caractéristiques clés :

  • Angle de faisceau : largeur angulaire où l’intensité atteint au moins 50 % de la valeur maximale.
  • Angle de champ : largeur angulaire où l’intensité tombe à 10 % du maximum.
  • Symétrie : la lumière est-elle répartie également dans toutes les directions ou orientée vers une direction précise ?

Importance en conception d’éclairage

Le diagramme de répartition détermine dans quelle mesure un luminaire répond aux exigences de confort visuel, sécurité, efficacité énergétique et conformité aux normes telles que celles de l’Illuminating Engineering Society (IES), de la Commission Internationale de l’Éclairage (CIE), et de l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI). En pratique moderne, des données précises de diagramme de répartition — souvent sous format numérique standardisé — sont essentielles pour la simulation, la conception et la certification en éclairage.

Types de distributions lumineuses : IESNA et NEMA

Les schémas de distribution lumineuse aident les professionnels à choisir le bon luminaire pour la bonne application, assurant performance optimale et conformité réglementaire.

Types de distribution IESNA (I–V)

L’Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) classe les luminaires selon leur diffusion horizontale de lumière, par rapport à la hauteur de montage, pour l’éclairage routier et des zones. Chaque type est adapté à des usages spécifiques :

TypeForme de distributionApplicationsDescription
ILinéaire/bidirectionnelleAllées, routes étroites, pistes cyclablesAllongée, deux côtés le long de l’axe du luminaire
IILinéaire élargiePetites routes, ruelles, larges alléesOvale plus large, couvre ~1,75 hauteur de montage
IIIArc largeRues, voies de circulation, parkingsLarge, en éventail, couvre ~2,75 hauteurs de montage
IVDemi-circulairePérimètres, limites de siteLarge portée frontale, jusqu’à 3,7 hauteurs de montage
VCirculaire/carréePlaces, carrefours, espaces ouvertsUniforme, couverture à 360°, distribution circulaire ou carrée

Note technique :
Les schémas III et IV minimisent les zones d’ombre et maximisent la couverture utile, tandis que le type V offre un éclairage uniforme dans toutes les directions, idéal pour une installation centrale en espace ouvert.

Contexte aéronautique

En aviation, des schémas de distribution analogues sont spécifiés pour l’éclairage de piste, de taxiway et d’approche. Les diagrammes de répartition sont strictement contrôlés pour garantir la visibilité des pilotes sans éblouissement ni pollution lumineuse, conformément à l’Annexe 14 de l’OACI et aux normes nationales.

Types de faisceaux NEMA (1–7)

La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) classe les diagrammes de répartition selon l’angle d’ouverture (en degrés) où l’intensité tombe à 10 % de son maximum — utile pour les projecteurs, baies et luminaires directionnels.

Type NEMAAngle de faisceau (°)DescriptionUsages typiques
110–18 × 10–18Spot très étroitDrapeaux, éléments élevés, longues portées
218–29 × 18–29Spot étroitAccentuation, colonnes, petits arbres
329–46 × 29–46Faisceau étroitFaçades, enseignes
446–70 × 46–70Faisceau moyenTerrains de sport, extérieur général
570–100 × 70–100Faisceau largeParkings, grands espaces intérieurs
6100–130 × 100–130Faisceau très largeEntrepôts, faible hauteur de montage
7130+ × 130+Faisceau ultra largeMarquises, locaux bas, sous-ponts

Conseil de sélection :
Choisissez les types NEMA pour les applications nécessitant des faisceaux ciblés ou l’accentuation (ex. : sport, éléments architecturaux), et les types IESNA pour la couverture générale des zones.

Intensité lumineuse et distribution photométrique

L’intensité lumineuse (candela, cd) quantifie la lumière émise dans une direction précise. La distribution photométrique est la cartographie complète de l’intensité selon l’angle, base de tout calcul d’éclairage.

Fichiers de données photométriques

Les fabricants fournissent des fichiers photométriques numériques — tels que IES (.ies) ou EULUMDAT (.ldt) — contenant des valeurs d’intensité mesurées à des angles définis. Ces fichiers sont essentiels pour :

  • Simuler les implantations lumineuses dans un logiciel (ex. : DIALux, AGi32)
  • Vérifier la conformité réglementaire (ex. : OACI pour l’aéronautique, normes locales)
  • Calculer l’éclairement, l’uniformité, l’éblouissement et la pollution lumineuse

Exemple aéronautique :
L’Annexe 14 de l’OACI fixe des exigences minimales et maximales d’intensité pour les feux d’aérodrome dans des secteurs angulaires spécifiques. Les données photométriques certifiées assurent la conformité et la sécurité de la navigation.

Mise en forme avancée du faisceau

Des optiques comme réflecteurs, lentilles ou diffuseurs permettent de modeler la distribution photométrique, créant des diagrammes de répartition sur mesure pour répondre aux besoins architecturaux ou techniques.

Distribution symétrique vs asymétrique

Distribution symétrique

Un diagramme de répartition symétrique émet la lumière de façon identique dans toutes les directions autour de son axe.

  • Courbes photométriques pour les principaux plans (ex. : C0–C180 et C90–C270) quasi identiques.
  • Applications : Espaces ouverts, entrepôts grande hauteur, places, certains éclairages de parking.
  • Avantages : Éclairage uniforme, installation simple, peu d’orientation requise.
  • Inconvénients : Risque de lumière perdue hors de la zone à éclairer.

Distribution asymétrique

Un diagramme de répartition asymétrique dirige volontairement davantage de lumière dans une direction préférentielle.

  • Courbes photométriques différentes selon le plan, avec une “portée” prononcée.
  • Applications : Routes (projection sur la chaussée), éclairage mural, périmètres, feux d’approche/piste en aviation.
  • Avantages : Meilleure efficacité, réduction de l’éblouissement et des débordements, conformité aux exigences ciel étoilé.
  • Inconvénients : Nécessite un réglage et une conception précis.

Détermination de la symétrie

  • Comparer les courbes photométriques (C0–C180 vs C90–C270) : identiques = symétrique, différentes = asymétrique.
  • Vérifier l’application : Les tâches directionnelles nécessitent l’asymétrie.

Réglementation OACI :
Les luminaires aéronautiques requièrent souvent une asymétrie (ex. : projection vers l’avant pour l’approche), avec des formes de faisceau précisément définies par les normes.

Lecture des courbes et diagrammes photométriques

Les courbes photométriques montrent graphiquement la répartition lumineuse autour d’un luminaire.

Plans C et axes de référence

  • C0–C180 : le long de l’axe principal du luminaire.
  • C90–C270 : perpendiculaire à l’axe principal.
  • L’intensité est mesurée à intervalles angulaires réguliers dans chaque plan.

Diagrammes polaires

Un diagramme polaire affiche les rayons d’intensité à chaque angle depuis le centre :

  • Courbe circulaire : distribution symétrique, uniforme.
  • Lobe allongé : faisceau focalisé, étroit.
  • Renflement excentré : faisceau asymétrique, directionnel.

Calcul des angles de faisceau et de champ

  • Angle de faisceau : largeur angulaire au-dessus de 50 % de l’intensité maximale.
  • Angle de champ : largeur angulaire au-dessus de 10 % du maximum.

Exemple :

Si le maximum est de 1200 cd, repérez les angles où l’intensité chute à 600 cd (50 %) ; l’angle entre ces deux points est l’angle de faisceau.

Exemple aéronautique

Les feux d’approche doivent présenter des angles de faisceau vertical et horizontal strictement contrôlés, selon l’Annexe 14 de l’OACI, pour maximiser la visibilité des pilotes et minimiser l’éblouissement au sol.

Applications et cas d’usage

Environnements extérieurs

  • Type I/II : Allées linéaires, routes étroites.
  • Type III : Rues larges, parkings.
  • Type IV : Périmètres de site, abords de bâtiments.
  • Type V : Places ouvertes, carrefours.
  • Asymétrique : Routes, façades, terrains de sport, conformité ciel étoilé.

Aviation

  • Bords de piste/taxiway : schémas linéaires ou asymétriques pour le guidage.
  • Feux d’approche/seuil : faisceaux asymétriques, projection vers l’avant pour la visibilité des pilotes.
  • Éclairage de parking avions : symétrique ou semi-symétrique pour une illumination uniforme au sol.

Environnements intérieurs

  • Symétrique : Bureaux, entrepôts, salles de classe, ateliers industriels.
  • Asymétrique : Éclairage mural, vitrines, accentuation, galeries/musées.

Tableaux comparatifs récapitulatifs

AspectTypes IESNA (I–V)Types NEMA (1–7)
FocalisationCouverture de zone (diffusion h.)Spot/faisceau (angle d’ouverture)
MesureLargeur à 50 % de l’intensité maxAngle à 10 % de l’intensité max
ApplicationsRoutes, places, parkingsAccentuation, sport, architecture
NormeIES LM-63, IES RP-8NEMA LE 5-2009
CaractéristiqueSymétriqueAsymétrique
CouvertureUniforme, tout autourCiblée, directionnelle
InstallationSimpleNécessite orientation/conception
EfficacitéModéréeÉlevée (peu de débordement)
UsagesGrandes hauteurs, espaces ouvertsRoutes, façades, éclairage mural, aviation

Liste de bonnes pratiques pour le choix du diagramme de répartition

  1. Adapter la distribution à l’application : Choisissez le diagramme (type IESNA/NEMA, symétrie) adapté à la tâche et à l’environnement.
  2. Vérifier les fichiers photométriques : Consultez les diagrammes polaires et les données numériques (IES/LDT) pour la conformité et l’adéquation.
  3. Évaluer la hauteur de montage et la surface : Utilisez des diagrammes isolux pour vérifier la couverture à la hauteur d’installation prévue.
  4. Limiter l’éblouissement et la pollution lumineuse : Privilégiez les schémas asymétriques et/ou les écrans pour les routes, périmètres et l’aviation afin de réduire les débordements et la lumière vers le ciel.
  5. Optimiser la consommation d’énergie : Les faisceaux ciblés améliorent le rendement et réduisent les pertes.
  6. Simuler avant l’installation : Vérifiez l’éclairement, l’uniformité et les indices d’éblouissement dans un logiciel d’éclairage.
  7. Se référer aux normes : Respectez les exigences IES, CIE, OACI et les codes locaux.
  8. Vérifier la symétrie : Confirmez que la répartition du luminaire correspond à l’application (données fabricant ou rapports de laboratoire).

Ressources complémentaires

  • IES Lighting Handbook
  • OACI Annexe 14, Vol. 1 – Conception et exploitation des aérodromes
  • Rapports techniques CIE sur la photométrie
  • Fiches techniques et fichiers de simulation photométriques des fabricants (IES/LDT)
  • Logiciels de simulation DIALux, AGi32

En résumé :
Le diagramme de répartition est la caractéristique déterminante des performances d’un luminaire, essentielle pour fournir la bonne lumière, au bon endroit, à la bonne intensité. Qu’il s’agisse de spécifier l’éclairage d’aérodrome pour la sécurité aéronautique, de concevoir un éclairage routier ou architectural, ou d’optimiser des environnements industriels et intérieurs, comprendre et appliquer les données de diagramme de répartition garantit la réussite de tout projet d’éclairage.

Questions Fréquemment Posées

Qu’est-ce qu’un diagramme de répartition en éclairage ?

Un diagramme de répartition est la distribution spatiale de l’intensité lumineuse émise par une source, montrant la quantité de lumière envoyée dans différentes directions. Il est défini mathématiquement et visualisé à l’aide de diagrammes polaires, déterminant si un éclairage est étroit (spot) ou large (flood), symétrique ou asymétrique, et s’il convient à une tâche ou une application donnée.

Comment mesure-t-on et représente-t-on les diagrammes de répartition ?

Les diagrammes de répartition sont mesurés en laboratoire à l’aide de goniophotomètres, qui enregistrent l’intensité lumineuse (en candela) à différents angles depuis la source. Les données sont représentées sur des diagrammes polaires ou cartésiens, et stockées numériquement dans des fichiers photométriques tels que IES (.ies) ou LDT (.ldt) pour l’utilisation dans des logiciels de simulation et la vérification de conformité.

Quelle est la différence entre une répartition symétrique et une répartition asymétrique ?

Un diagramme de répartition symétrique émet la lumière de manière uniforme dans toutes les directions autour de son axe, offrant une couverture homogène. Un diagramme de répartition asymétrique dirige plus de lumière dans une direction spécifique, ce qui est utile pour les routes, les murs ou un éclairage ciblé, améliorant l’efficacité et limitant les débordements indésirables.

Pourquoi le diagramme de répartition est-il important en éclairage aéronautique ?

L’éclairage aéronautique repose sur des diagrammes de répartition précis afin de garantir que les pistes, voies de circulation et axes d’approche soient parfaitement visibles pour les pilotes en toutes conditions, tout en minimisant l’éblouissement et la pollution lumineuse. Les normes internationales (telles que l’Annexe 14 de l’OACI) définissent des exigences strictes pour l’intensité et la distribution des feux d’aérodrome.

Comment choisir le bon diagramme de répartition pour mon application ?

Analysez les besoins du projet, consultez les normes en vigueur (IES, OACI, CIE) et examinez les fichiers photométriques fournis par les fabricants. Utilisez un logiciel de simulation pour modéliser la distribution, vérifier l’éclairement, l’uniformité et le contrôle de l’éblouissement, et assurez-vous que le diagramme de répartition choisi correspond à la tâche et à l’environnement prévus.

Optimisez vos conceptions d’éclairage

Exploitez des diagrammes de répartition précis pour optimiser la performance, la sécurité et l’efficacité énergétique de chaque projet d’éclairage. Simulez et spécifiez le luminaire adapté à vos besoins grâce à des données photométriques fiables.

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