Distribution d’intensité

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Distribution d’intensité : schéma de variation de l’intensité lumineuse en photométrie

Introduction

La distribution d’intensité décrit comment l’intensité lumineuse, ou le flux lumineux, d’une source de lumière se répartit dans différentes directions dans l’espace tridimensionnel. Ce concept fondamental en photométrie et en ingénierie de l’éclairage est à la base de la conception et du déploiement efficaces de l’éclairage pour les routes, les aéroports, les lieux de travail et les espaces publics.

Comprendre et contrôler la distribution d’intensité garantit que la lumière est délivrée efficacement et en toute sécurité — en minimisant l’éblouissement, la pollution lumineuse et le gaspillage d’énergie, tout en maximisant la visibilité et le confort. Les normes internationales (IES, CIE, OACI, etc.) exigent une mesure et une documentation précises de la distribution d’intensité pour la conformité, guidant tout, des lampadaires aux systèmes d’approche de piste.

Termes et définitions photométriques clés

Flux lumineux

Le flux lumineux (lumen, lm) est la puissance totale perçue de la lumière émise par une source par unité de temps, tenant compte de la sensibilité de l’œil humain aux différentes longueurs d’onde. Il mesure la “quantité” globale de lumière, indépendamment de la direction.

Intensité lumineuse

L’intensité lumineuse (candela, cd) quantifie le flux lumineux émis dans une direction spécifique par unité d’angle solide (stéradian). Elle reflète à quel point la lumière est concentrée ou diffuse dans cette direction — une propriété cruciale pour l’éclairage directionnel.

Angle solide

Un angle solide (stéradian, sr) décrit une étendue angulaire tridimensionnelle, 4π stéradians représentant une sphère entière. Il sert à définir la portion d’espace sur laquelle l’intensité est mesurée.

Angle de faisceau

L’angle de faisceau est la largeur angulaire (en degrés) à laquelle l’intensité lumineuse chute à 50 % de son maximum sur l’axe principal. Il permet de classer l’éclairage en spot, flood ou large, et détermine la diffusion de la lumière.

Luminance

La luminance (cd/m²) est l’intensité lumineuse émise ou réfléchie par une surface dans une direction donnée, par unité de surface, représentant la “brillance” perçue par l’œil.

Éclairement

L’éclairement (lux, lx) est le flux lumineux total reçu par une surface par unité de surface. C’est l’indicateur principal pour déterminer la quantité de lumière atteignant un espace de travail, une chaussée ou toute autre zone.

Distribution photométrique

La distribution photométrique décrit le schéma spatial de l’intensité lumineuse, généralement visualisé via des diagrammes polaires, des tableaux d’intensité ou des graphes 3D.

Courbe de distribution de l’intensité lumineuse

Une courbe de distribution montre graphiquement comment l’intensité varie selon l’angle — essentiel pour la conception et le choix des luminaires.

Distribution lumineuse symétrique vs asymétrique

Les distributions symétriques émettent uniformément dans toutes les directions autour d’un axe central ; les distributions asymétriques sont conçues pour orienter davantage de lumière dans des directions spécifiques, améliorant ainsi l’efficacité et limitant les pertes.

Principes de mesure et représentation

Essais photométriques

Goniophotomètre

Un goniophotomètre fait tourner une source lumineuse selon différents angles, mesurant l’intensité à chaque position, et constitue l’outil principal de cartographie de la distribution d’intensité. Les données issues des goniophotomètres servent de base aux fichiers et diagrammes photométriques.

Sphère intégrante

Une sphère intégrante mesure le flux lumineux total, mais pas sa répartition spatiale, en capturant toute la lumière émise dans une sphère à réflectance uniforme.

Distance photométrique

La distance photométrique garantit que le dispositif de mesure assimile la source à un point lumineux, généralement 5 à 15 fois la taille de la source, pour assurer la précision.

Fichiers de données photométriques

  • Fichiers IES (.ies) : Utilisés principalement en Amérique du Nord, ils codent l’intensité mesurée selon différents angles.
  • EULUMDAT (.ldt) : Norme européenne, fonction similaire.

Ces fichiers alimentent les logiciels de simulation d’éclairage (DIALux, AGi32, Relux), permettant une modélisation virtuelle précise et le contrôle de conformité.

Représentation graphique

Diagrammes polaires (candela)

Ils montrent l’intensité (cd) en fonction du rayon à chaque angle depuis la source dans un plan 2D, souvent superposés pour différents axes.

Graphes cartésiens

Ils représentent l’intensité en fonction de l’angle sur une droite — utile pour repérer les pics latéraux ou les coupures de faisceau.

Graphes 3D

Ils offrent une visualisation spatiale complète de l’émission lumineuse, particulièrement utile pour les luminaires complexes ou asymétriques.

Résumé des zones lumineuses

Ils indiquent le pourcentage du flux total émis dans des zones angulaires définies, aidant à concentrer la lumière là où elle est nécessaire.

Interprétation de la distribution d’intensité

Lecture des courbes photométriques

  • Luminaires symétriques : Courbes identiques dans les plans principaux ; motif circulaire.
  • Luminaires asymétriques : Courbes différentes ; motif elliptique ou décalé.
  • Angle de faisceau : Largeur à 50 % de l’intensité maximale.
  • Pics : Directions du flux lumineux maximal.

Calcul de l’angle de faisceau

  • Repérer l’intensité maximale (l’axe).
  • Identifier les angles où l’intensité chute à 50 % du maximum.
  • Angle de faisceau = angle entre ces deux points.

Détermination de la symétrie

  • Comparer les valeurs à des angles opposés ou superposer les courbes C0–C180 et C90–C270.
  • Symétrique : courbes identiques ; asymétrique : courbes différentes.

Évaluation de l’adéquation

  • Sortie directe/indirecte : La lumière est-elle dirigée là où il faut ?
  • Éblouissement : Intensité proche de la “zone d’éblouissement” (60–90° du nadir).
  • Uniformité : Homogénéité de la couverture.

Distribution lumineuse symétrique vs asymétrique

CaractéristiqueSymétriqueAsymétrique
SchémaUniforme autour de l’axeOrienté vers des zones cibles
Application typiqueHauts plafonds, bureaux ouverts, gymnasesRoutes, éclairage mural, parkings
AvantagesUniforme, installation simpleFocalisé, efficace, réduction des pertes
InconvénientsRisque de gaspillage, moins efficaceNécessite un réglage précis, moins polyvalent

Visuel :
Symétrique : courbe polaire circulaire.
Asymétrique : courbe elliptique ou décalée.

Cas d’usages pratiques

Éclairage routier

Les luminaires routiers utilisent des distributions asymétriques pour projeter la lumière le long de la chaussée tout en minimisant l’éblouissement et les débordements sur les propriétés voisines. Les lampadaires LED modernes utilisent des optiques précises pour obtenir ces schémas et garantir la conformité aux normes IES et CIE pour la visibilité et la sécurité routières.

Éclairage d’aéroport et de piste

L’OACI spécifie des distributions d’intensité précises pour les feux d’approche, de seuil et de piste afin d’assurer leur visibilité par tous temps. Les données photométriques garantissent la visibilité des feux depuis les distances et angles requis, tout en minimisant l’éblouissement pour les pilotes.

Bureaux et espaces commerciaux

Les luminaires symétriques offrent une lumière uniforme dans les bureaux paysagers et les espaces de vente, améliorant le confort et réduisant les ombres. Les luminaires asymétriques d’éclairage mural mettent en valeur les éléments architecturaux ou créent un intérêt visuel avec une lumière maîtrisée.

Sites industriels et sportifs

Les éclairages de grande hauteur et projecteurs nécessitent souvent une gestion soignée de la distribution d’intensité pour une couverture homogène et un éblouissement minimal — essentiel pour les tâches visuelles et la sécurité.

Normes et conformité

Les organismes internationaux définissent les exigences de distribution d’intensité dans divers contextes :

  • IES (Illuminating Engineering Society) : Normes photométriques nord-américaines (ex. : LM-79 pour les LED).
  • CIE (Commission Internationale de l’Éclairage) : Recommandations mondiales pour la mesure et le rapport.
  • OACI (Organisation de l’aviation civile internationale) : Spécifie l’intensité et la distribution pour l’éclairage aéroportuaire.
  • ISO, EN, ANSI : Normes régionales ou par application.

Les fichiers et rapports photométriques doivent être produits par des laboratoires accrédités et conformes à ces normes.

Conclusion

La distribution d’intensité est un pilier de la conception d’éclairage moderne, permettant aux ingénieurs et architectes de délivrer la lumière exactement là où il le faut — en toute sécurité, efficacement et dans le respect des normes internationales. Savoir lire, interpréter et exploiter les données photométriques assure un éclairage optimal, réduit les gaspillages et améliore la qualité des environnements bâtis.

Que vous éclairiez une piste, conçiez une rue ou aménagiez un bureau, la maîtrise des principes de distribution d’intensité vous aidera à obtenir des résultats d’éclairage supérieurs.

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Questions Fréquemment Posées

Qu’est-ce que la distribution d’intensité en photométrie ?

La distribution d’intensité fait référence à la façon dont l’intensité lumineuse émise par une source varie selon la direction dans l’espace. Elle est représentée graphiquement à l’aide de diagrammes polaires ou de courbes photométriques et est essentielle pour garantir que la lumière est appliquée là où elle est nécessaire, en minimisant l’éblouissement et la pollution lumineuse.

Comment mesure-t-on la distribution d’intensité ?

La distribution d’intensité est mesurée à l’aide d’instruments comme les goniophotomètres, qui enregistrent l’intensité lumineuse à différents angles. Les données sont compilées dans des fichiers photométriques (IES ou LDT) et utilisées pour générer des courbes et des diagrammes pour la conception de l’éclairage.

Quelle est la différence entre les distributions lumineuses symétriques et asymétriques ?

Les distributions lumineuses symétriques émettent la lumière de façon homogène dans toutes les directions autour d’un axe central, idéales pour l’éclairage général des espaces. Les distributions asymétriques dirigent la lumière dans des directions spécifiques, maximisant l’efficacité et minimisant les pertes, ce qui est essentiel pour des applications comme l’éclairage routier ou mural.

Pourquoi les courbes de distribution d’intensité sont-elles importantes dans la conception de l’éclairage ?

Ces courbes aident les concepteurs à sélectionner et positionner les luminaires pour obtenir le schéma d’éclairage souhaité, répondre aux exigences réglementaires, réduire l’éblouissement et garantir la sécurité et le confort visuel.

Quelles normes régissent la distribution d’intensité dans l’éclairage ?

Des normes d’organismes tels que l’IES, la CIE et l’OACI définissent la distribution d’intensité requise pour différentes applications d’éclairage, garantissant la conformité pour la sécurité, l’efficacité et le confort visuel dans des environnements variés.

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