Glossaire du motif lumineux, distribution spatiale de la lumière et photométrie

L’éclairage est à la fois une science et un art, essentiel à la visibilité, à la sécurité et à l’esthétique dans des environnements allant des aéroports et routes à l’architecture et aux espaces industriels. Ce glossaire détaille des termes et concepts fondamentaux—motif lumineux, distribution spatiale, photométrie et sujets associés—offrant une base de compréhension tant pour les professionnels que pour les passionnés.

Motif lumineux

Un motif lumineux est l’empreinte géométrique distincte ou la distribution de la lumière telle qu’elle se projette sur un plan ou une surface cible, générée par un luminaire. La forme du motif, sa zone de couverture, ses gradients d’intensité et sa directionnalité sont déterminés par les caractéristiques de la source lumineuse, l’optique (lentilles, réflecteurs, diffuseurs) et la position de montage.

Les motifs lumineux sont fondamentaux en ingénierie de l’éclairage car ils influencent directement la visibilité, la sécurité, l’efficacité énergétique et la conformité aux normes réglementaires. Par exemple, en éclairage d’aviation, des motifs lumineux précis assurent une visibilité optimale sur les pistes et voies de circulation. En éclairage architectural, des motifs adaptés mettent en valeur des éléments ou empêchent les débordements lumineux.

Les fabricants conçoivent des luminaires pour produire des motifs spécifiques—du faisceau étroit au large projecteur—grâce à des optiques avancées et des tests photométriques. Les motifs obtenus sont documentés dans des rapports photométriques (fichiers IES ou LDT) et utilisés dans des logiciels de simulation pour une conception d’éclairage précise.

Distribution spatiale

La distribution spatiale décrit la manière dont la lumière est émise et se propage dans l’espace tridimensionnel à partir d’une source lumineuse. Elle quantifie l’intensité lumineuse (en candelas) à chaque angle autour d’un luminaire, formant une cartographie complète de la diffusion de la lumière.

Cette distribution est cruciale dans des applications telles que l’éclairage des aires de trafic d’aéroport (nécessitant une couverture large et uniforme) ou l’éclairage des bords de piste (faisceaux fortement contrôlés). La distribution spatiale se mesure à l’aide de goniophotomètres et se représente sous forme de diagrammes d’intensité polaire ou cartésienne. Ces ensembles de données sont la base des simulations d’éclairage et garantissent la conformité aux normes d’organismes comme l’OACI et l’IES.

Photométrie

La photométrie est la science qui mesure la lumière visible en fonction de la perception de la brillance par l’œil humain. Elle quantifie l’intensité lumineuse, le flux lumineux, l’éclairement et la luminance, en utilisant des unités comme la candela (cd), le lumen (lm), le lux (lx) et le nit (cd/m²). La photométrie se distingue de la radiométrie, car elle pondère la puissance lumineuse selon la sensibilité de l’œil.

Les mesures photométriques permettent une comparaison objective des luminaires, la conformité réglementaire et la conception efficace de l’éclairage. En aviation, les normes de l’OACI garantissent que l’éclairage des aérodromes offre la brillance, l’uniformité et la couleur requises.

Les propriétés photométriques sont déterminées en laboratoire à l’aide de sphères d’intégration (pour le flux total) et de goniophotomètres (pour l’intensité angulaire). Les données obtenues alimentent les fichiers photométriques et orientent les simulations de conception.

Intensité lumineuse

L’intensité lumineuse décrit la quantité de lumière visible émise par une source dans une direction spécifique, mesurée en candelas (cd). Elle caractérise la sortie directionnelle, informant sur la manière dont un luminaire éclaire ses alentours.

La distribution de l’intensité lumineuse est essentielle pour sélectionner les luminaires dans des applications telles que l’éclairage de l’axe central des pistes, où la visibilité depuis des trajectoires d’approche précises est critique. Mesurée avec des goniophotomètres, l’intensité est visualisée sur des diagrammes polaires, assurant la conformité aux normes de sécurité et de contrôle de l’éblouissement.

Types de distribution lumineuse

Les motifs de distribution lumineuse classent les luminaires selon la forme et la zone de leur lumière émise, généralement via les types IES I à V :

• Type I : Motif étroit, linéaire pour allées et couloirs.
• Type II : Un peu plus large, pour ruelles et routes étroites.
• Type III : Large, en arc vers l’avant pour les périmètres routiers et rangées de parkings.
• Type IV : Projection vers l’avant pour les périmètres de bâtiments et larges zones latérales.
• Type V : Symétrique, circulaire/carré pour les espaces centraux et ouverts.

Le choix du bon motif assure un éclairage optimal, une efficacité et la conformité réglementaire.

Angle de faisceau

L’angle de faisceau est la largeur angulaire d’un faisceau lumineux où l’intensité chute à 50 % de son maximum (largeur à mi-hauteur, FWHM). Les faisceaux étroits (10°–30°) sont destinés à l’accentuation ou aux tâches précises, tandis que les faisceaux larges (60°–120°) servent à l’éclairage général de zones.

Choisir le bon angle de faisceau évite la sur-illumination, l’éblouissement et les débordements lumineux. Il est particulièrement crucial dans les environnements comme les aérodromes, où la précision conditionne la sécurité.

Distribution d’intensité

La distribution d’intensité cartographie l’intensité lumineuse en fonction de la direction, généralement sous forme de diagramme polaire. Elle révèle la forme et l’atténuation du faisceau, guidant le choix du luminaire pour des applications ciblées telles que les feux d’approche d’aérodrome ou l’éclairage routier.

Les données sont recueillies avec des goniophotomètres et utilisées dans des simulations d’éclairage pour la conformité aux normes et pour minimiser l’éblouissement et les débordements indésirables.

Distribution photométrique

La distribution photométrique est l’arrangement spatial complet de la lumière émise par un luminaire. Documentée dans les fichiers IES/LDT, elle combine conception optique et géométrie, permettant une simulation précise et garantissant le respect des normes de brillance, d’uniformité et d’éblouissement.

Les concepteurs utilisent les distributions photométriques pour optimiser l’implantation des luminaires et minimiser la consommation d’énergie ainsi que la pollution lumineuse.

Courbe de distribution lumineuse (courbe polaire)

Une courbe de distribution lumineuse (courbe polaire) représente graphiquement l’intensité lumineuse selon différents angles. Essentielles pour comparer les luminaires et interpréter les données de test, les courbes polaires aident les concepteurs à sélectionner et positionner les luminaires pour la couverture et la conformité requises.

Les luminaires symétriques présentent des courbes circulaires/elliptiques ; les asymétriques révèlent des pics directionnels.

Goniophotomètre

Un goniophotomètre est un instrument de laboratoire qui mesure la distribution angulaire de la lumière émise par un luminaire. En faisant tourner la source et/ou le détecteur, il enregistre les données d’intensité pour les fichiers photométriques essentiels à la conception et à la conformité.

Les goniophotomètres de types A, B et C permettent diverses géométries de mesure. Leurs données vérifient que les produits respectent les normes de distribution et de limitation de l’éblouissement.

Distribution symétrique et asymétrique

Distribution symétrique

La distribution symétrique émet la lumière de façon égale dans toutes les directions autour d’un axe central—idéale pour un éclairage uniforme de grandes surfaces, comme les parkings ou entrepôts. Elle garantit l’uniformité spatiale mais peut gaspiller de la lumière dans des directions inutiles.

Distribution asymétrique

La distribution asymétrique concentre la lumière dans des directions spécifiques, grâce à des optiques spécialisées pour éviter les débordements et maximiser l’éclairage utile. Elle est essentielle pour les routes, périmètres et pistes, améliorant l’efficacité et réduisant la pollution lumineuse.

Angle solide

Un angle solide mesure l’étendue d’un angle en 3D sur lequel une source émet de la lumière, exprimé en stéradians (sr). Il sous-tend des définitions telles que la candela (un lumen par stéradian) et est essentiel au calcul de l’intensité et de la couverture des faisceaux.

Les angles solides aident à garantir que les luminaires répondent aux exigences réglementaires de diffusion et d’intensité des faisceaux.

Conception de l’éclairage et cas d’application

La conception de l’éclairage intègre les données photométriques, les caractéristiques spatiales et les motifs pour atteindre des objectifs visuels, fonctionnels et réglementaires. En aviation, l’éclairage doit répondre aux normes OACI en termes d’intensité, de couleur et d’éblouissement. En urbanisme, le choix correct des types de distribution évite le gaspillage et améliore la sécurité.

Exemples d’application :

Conclusion

Comprendre les motifs lumineux, la distribution spatiale, la photométrie et les concepts connexes est essentiel pour une conception d’éclairage efficace—garantissant sécurité, efficacité et conformité dans des environnements variés, des aérodromes aux espaces urbains.

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