"Comment la largeur de faisceau est-elle mesuréexa0?"

"La largeur de faisceau se mesure en déterminant l’angle sur lequel l’intensité d’un faisceau lumineux chute à une fraction spécifiée (généralement 50xa0% pour l’angle de faisceau ou 10xa0% pour l’angle de champ) de son maximum. Cela peut être réalisé à l’aide d’outils photométriques tels que des luxmètres, des profileurs de faisceau et des diagrammes polaires d’intensité, ou calculé à l’aide de formules trigonométriques en fonction de la géométrie et du placement de la source de lumière."

"Quelle est la différence entre angle de faisceau et angle de champxa0?"

"L’angle de faisceau est l’ouverture angulaire où l’intensité atteint au moins 50xa0% du maximum, définissant la partie concentrée du faisceau. L’angle de champ est plus large, englobant la zone où l’intensité tombe à 10xa0% du maximum – utile pour évaluer la lumière parasite et la couverture globale."

"Pourquoi la largeur de faisceau est-elle importante en conception d’éclairagexa0?"

"La largeur de faisceau détermine la taille et l’uniformité de la zone éclairée, influençant le choix des luminaires, leur emplacement et leur orientation. Une largeur de faisceau appropriée assure une couverture adéquate, réduit l’éblouissement et permet la conformité aux normes de sécurité et de performance dans des applications telles que l’éclairage architectural, routier et aéronautique."

"Comment la largeur de faisceau affecte-t-elle les systèmes optiques comme les lasersxa0?"

"Dans les lasers et autres systèmes optiques, la largeur de faisceau (ou divergence) détermine la rapidité avec laquelle le faisceau s’élargit avec la distance. Une faible divergence permet au faisceau de rester focalisé et intense sur de longues distances, ce qui est crucial pour des applications comme le LIDAR, la communication optique et la mesure de précision."

"Quels facteurs environnementaux influencent la largeur de faisceauxa0?"

"La diffusion et l’absorption dues au brouillard, à la poussière, à l’eau ou à d’autres milieux peuvent augmenter la largeur du faisceau et réduire l’intensité, modifiant la zone éclairée effective et la performance du système. Ceci est particulièrement important en éclairage ou imagerie extérieure, sous-marine ou biomédicale."

Largeur de faisceau

La largeur de faisceau est l’angle à partir duquel l’intensité d’un faisceau lumineux chute à une fraction définie de son maximum, déterminant la zone éclairée et l’uniformité.

Lighting Photometry Optical Engineering Aviation Lighting

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Largeur de faisceau – Ouverture angulaire du faisceau – Photométrie

La largeur de faisceau, aussi appelée ouverture angulaire, est un concept fondamental en photométrie et en ingénierie optique, décrivant le degré de divergence d’un faisceau lumineux à partir de sa source. Ce paramètre détermine non seulement la zone éclairée, mais aussi l’intensité par unité de surface et l’uniformité de la répartition lumineuse – des facteurs clés pour les concepteurs d’éclairage, ingénieurs et scientifiques.

Qu’est-ce que la largeur de faisceau ?

La largeur de faisceau est l’ouverture angulaire (en degrés ou en radians) sur laquelle l’intensité d’un faisceau lumineux chute à une fraction définie de sa valeur maximale – généralement 50 % (angle de faisceau, ou FWHM) ou 10 % (angle de champ). Cette mesure décrit dans quelle proportion le faisceau s’élargit lors de sa propagation, affectant à la fois la taille et la luminosité de la surface éclairée.

Faisceau étroit : Produit une petite tache intense (ex. : projecteurs, pointeurs laser).
Faisceau large : Résulte en un large halo lumineux moins intense (ex. : projecteurs à faisceau large, éclairage général d’espace).

Mathématiquement, la largeur de faisceau se visualise comme l’angle entre les directions à partir de la source où l’intensité chute jusqu’au seuil spécifié. En optique, notamment dans les systèmes laser, cela s’appelle la « divergence », généralement mesurée en milliradians.

Termes clés associés

Terme	Définition	Application typique
Angle de faisceau	Angle où l’intensité ≥ 50 % du maximum (FWHM)	Éclairage d’accentuation, projecteurs
Angle de champ	Angle où l’intensité ≥ 10 % du maximum	Éclairage d’ambiance, couverture de zone
Divergence de faisceau	Taux d’expansion du faisceau, en radians/milliradians (surtout pour lasers/optique)	Communication laser, LIDAR
Largeur/taille de faisceau	Largeur linéaire du faisceau à une distance donnée de la source	Placement de luminaires, calculs de surface
Faisceau gaussien	Faisceau dont le profil d’intensité suit une distribution gaussienne	La plupart des lasers, systèmes optiques de précision
Faisceau collimaté	Faisceau avec des rayons presque parallèles (divergence minimale)	Projecteurs de recherche, systèmes d’atterrissage d’avion

Pourquoi la largeur de faisceau est-elle importante ?

Zone éclairée : La largeur de faisceau détermine la surface couverte à une distance donnée. Un angle faible crée une tache concentrée ; un angle large couvre une vaste zone.
Uniformité : Superposer judicieusement les largeurs de faisceau assure un éclairage homogène et réduit l’éblouissement ou les zones sombres, ce qui est crucial pour la sécurité sur les routes, terrains de sport et pistes d’atterrissage.
Choix du luminaire : Les fabricants spécifient les largeurs de faisceau pour permettre aux concepteurs d’adapter les luminaires à la tâche.
Conception du système : La largeur de faisceau influence la hauteur de montage, l’orientation et l’espacement des luminaires pour une disposition optimale.
Performance optique : Dans les lasers et l’imagerie, la largeur de faisceau influe sur la résolution et la mise au point.

Systèmes de classification

Classification NEMA de la largeur de faisceau

La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) divise les angles de champ (là où l’intensité chute à 10 %) en types standards :

Type NEMA	Angle de champ (°)	Description	Cas d’usage typiques
1	<10	Très étroit	Balises, projecteurs haute intensité
2	10–18	Étroit	Mise en valeur, éclairage de vitrine
3	18–29	Moyennement étroit	Éclairage de tâche, allées
4	29–46	Moyen	Éclairage général de zone
5	46–70	Moyennement large	Parkings, terrains de sport
6	70–100	Large	Extérieur, grands espaces
7	>100	Très large	Éclairage de sécurité, projecteurs à large faisceau

Types de répartition IES

L’Illuminating Engineering Society (IES) classe les motifs de répartition des luminaires extérieurs :

Type IES	Motif de répartition	Usage typique
I	Étroit, linéaire	Allées, sentiers
II	Légèrement plus large, latéral	Rues secondaires
III	Rectangulaire, orienté vers l’avant	Parkings, périmètres
IV	Semi-circulaire, vers l’avant	Façades de bâtiments, larges allées
V	Circulaire, omnidirectionnel	Carrefours, espaces ouverts

Mesure de la largeur de faisceau

Calcul par formule

Pour convertir un angle de faisceau en largeur à une distance donnée :

Largeur de faisceau = 2 × tan(Angle de faisceau ÷ 2) × Distance

Exemple :
Un angle de faisceau de 30° à 3 m :

Largeur de faisceau ≈ 2 × tan(15°) × 3 ≈ 1,43 m

Pour les petits angles (<60°) :
Largeur ≈ Angle (°) × 0,018 × Distance (m)

Mesure photométrique

Luxmètres : Mesurent l’intensité en différents points ; repèrent les angles où l’intensité chute à 50 % ou 10 % du maximum.
Profileurs de faisceau : Utilisés pour les lasers, cartographient l’intensité 2D et la divergence.
Diagrammes polaires : Représentent l’intensité lumineuse en fonction de l’angle ; les angles de faisceau et de champ sont lus là où l’intensité franchit le seuil concerné.

Les données sont souvent stockées dans des fichiers IES ou EULUMDAT pour la simulation et la conformité en éclairage.

Divergence de faisceau (optique)

Dans les systèmes laser/optique, la divergence est exprimée en radians ou milliradians. Pour un faisceau gaussien :

θ = λ / (π × w₀)

Où λ est la longueur d’onde et w₀ le rayon du col du faisceau.

Exemple :
Laser 1064 nm, col de 1 mm : θ ≈ 0,34 mrad

Une faible divergence permet d’obtenir des faisceaux focalisés à longue portée (LIDAR, optique en espace libre).

Effets du milieu et de l’environnement

Diffusion : Par le brouillard, la poussière ou l’eau, augmente la largeur du faisceau et réduit la directivité.
Absorption : Réduit l’intensité, effet qui s’accroît avec la distance.
BSF/PSF : La fonction d’élargissement de faisceau et la fonction d’élargissement de point décrivent l’élargissement du faisceau dans les milieux troubles, impactant les applications sous-marines, atmosphériques ou biomédicales.

Normes et références

CIE et IES : Normes photométriques pour la mesure et le rapport.
NEMA : Définit les types angulaires de faisceaux pour les luminaires.
OACI (Annexe 14) : Prescrit les paramètres de largeur de faisceau pour l’éclairage d’aérodrome et d’aviation.
ANSI/IES : Méthodes d’essai photométrique et de rapport de données.

Applications avancées

Aéronautique : Assure la visibilité des pistes/roulages selon les angles d’approche prescrits, conformément à la réglementation OACI.
Éclairage architectural/scénique : Largeurs de faisceau sur mesure pour des effets et une précision particulière.
Laser/LIDAR : Divergence strictement contrôlée pour la mesure et la communication.
Télédétection/imagerie sous-marine : Prend en compte l’élargissement du faisceau et la perte d’intensité induits par le milieu.

Résumé

La largeur de faisceau est une pierre angulaire de la photométrie et de la conception de systèmes optiques, définissant la répartition de la lumière, la qualité d’éclairage d’une zone et la performance des systèmes dans des conditions réelles. Que ce soit pour spécifier des luminaires, concevoir l’éclairage d’aérodrome ou développer des communications optiques, la compréhension et le contrôle de la largeur de faisceau garantissent sécurité, efficacité et conformité.

Pour aller plus loin

CIE 013.3-1995 : Méthode de mesure et de spécification de l’indice de rendu des couleurs des sources lumineuses
ANSI/IES LM-63, LM-79 : Essais photométriques et rapport
OACI Annexe 14 : Conception et exploitation des aérodromes
IES Lighting Handbook

Questions Fréquemment Posées

Comment la largeur de faisceau est-elle mesuréexa0?: La largeur de faisceau se mesure en déterminant l’angle sur lequel l’intensité d’un faisceau lumineux chute à une fraction spécifiée (généralement 50xa0% pour l’angle de faisceau ou 10xa0% pour l’angle de champ) de son maximum. Cela peut être réalisé à l’aide d’outils photométriques tels que des luxmètres, des profileurs de faisceau et des diagrammes polaires d’intensité, ou calculé à l’aide de formules trigonométriques en fonction de la géométrie et du placement de la source de lumière.
Quelle est la différence entre angle de faisceau et angle de champxa0?: L’angle de faisceau est l’ouverture angulaire où l’intensité atteint au moins 50xa0% du maximum, définissant la partie concentrée du faisceau. L’angle de champ est plus large, englobant la zone où l’intensité tombe à 10xa0% du maximum – utile pour évaluer la lumière parasite et la couverture globale.
Pourquoi la largeur de faisceau est-elle importante en conception d’éclairagexa0?: La largeur de faisceau détermine la taille et l’uniformité de la zone éclairée, influençant le choix des luminaires, leur emplacement et leur orientation. Une largeur de faisceau appropriée assure une couverture adéquate, réduit l’éblouissement et permet la conformité aux normes de sécurité et de performance dans des applications telles que l’éclairage architectural, routier et aéronautique.
Comment la largeur de faisceau affecte-t-elle les systèmes optiques comme les lasersxa0?: Dans les lasers et autres systèmes optiques, la largeur de faisceau (ou divergence) détermine la rapidité avec laquelle le faisceau s’élargit avec la distance. Une faible divergence permet au faisceau de rester focalisé et intense sur de longues distances, ce qui est crucial pour des applications comme le LIDAR, la communication optique et la mesure de précision.
Quels facteurs environnementaux influencent la largeur de faisceauxa0?: La diffusion et l’absorption dues au brouillard, à la poussière, à l’eau ou à d’autres milieux peuvent augmenter la largeur du faisceau et réduire l’intensité, modifiant la zone éclairée effective et la performance du système. Ceci est particulièrement important en éclairage ou imagerie extérieure, sous-marine ou biomédicale.

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