De plus, le législateur distingue :

ü  La notion de quantité de lumière, l'éclairement :

La réglementation fixe des seuils d'éclairement sur poste de travail. Ils sont exprimés en lux en éclairement minimal à maintenir et varient suivant la nature de la tâche.

ü  La notion de qualité d'éclairage :

Où l'on aborde l'uniformité d'éclairement dans un local et le rendu des couleurs irc.

ü  L'éblouissement :

Visant à adapter les luminaires à l'environnement et à limiter les surfaces réfléchissantes.

Attention : Comparer les puissances des ampoules est une erreur puisque le rendement lumineux est déterminant en terme d’éclairement. Une ampoule traditionnelle blanc chaud (2800 °K) n’a qu’un rendement de 10% soit 6 W effectif pour une ampoule consommant 60 W pour produire de la lumière. De même, une LED blanche (5000 °K) aura un meilleur rendement qu’une LED bleue (9000 °K).

Type de lampe pour rendement lumineux :

ü  Lampe LED : 50%

ü  Ampoule économique : 35%

ü  Ampoule traditionnelle : 10%

Un filtre de correction de spectre permet d'éviter que les différences de spectre ne faussent la mesure (la lumière jaune est par exemple plus efficace que la bleue pour produire un électron à partir de l'énergie d'un paquet de photons).

Considérations importantes

L’unité utilisée pour nos éclairages est le watt. Il s‘agit en fait de la consommation électrique et non de la puissance efficace de la lampe. Le lien entre puissance électrique et quantité de lumière n’est valable que pour un type donné de lampe, communément à incandescence à 2852 °K.

La lampe à incandescence a une efficacité de 14 à 25 lumens par watt, alors que la lampe fluorescente a une efficacité de l'ordre de 60 à 70 lumens par watt

Soucis d’unités

• Flux lumineux : lumen (lm)

Le lumen correspond à la lumière émise dans toutes les directions. C’est le flux lumineux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source ponctuelle uniforme située au sommet de l'angle solide et ayant une intensité lumineuse de 1 candela.

ü  C’est l’énergie émise par une source ponctuelle.

• Intensité lumineuse : candela (cd)

Une candela correspond à la lumière émise dans une direction donnée. C’est l’intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540.1012 hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian. La candela est basée sur une lumière de 0,555 μm de longueur d’onde (couleur verte).

La puissance spectrale peut être normalisée, à 555 nanomètres, coïncidant avec le pic de la fonction de luminosité de l'œil.

·        Violet :   400 - 420 nm

·        Indigo :   420 - 440 nm

·        Bleu :   440 - 490 nm

·        Vert :   490 - 570 nm

·        Jaune :   570 - 585 nm

·        Orange :   585 - 620 nm

·        Rouge :   620 - 780 nm

Une ampoule à incandescence de 60W, produit entre 10 lm et 12,5 lm par watt électrique, dans toutes les directions. En divisant cette dernière valeur par l'angle solide représenté par une sphère, soit 4π stéradians, on obtient approximativement l'intensité lumineuse projetée de cette ampoule : 12,5 / (4 × 3,14) soit environ 1 cd par watt.

ü  C’est l’énergie projetée par une source ponctuelle.

• Éclairement lumineux : lux (lx)

Le lux est l’éclairement d'une surface qui reçoit, d'une manière uniformément répartie, un flux lumineux de 1 lumen par mètre carré.

L’éclairement diminue en raison inverse du carré de la distance. Un projecteur de 1 lumen produira 1 Lux à 1 mètre sur une cible de 1m² , et seulement ¼ Lux à 2 mètres sur la même cible de 1m².

ü  C’est la quantité de lumière reçue par la cible.

• Température de couleur : Kelvin (°K)

La température de couleur correspond à la température d’un corps noir incandescent qui donnerait une lumière calorimétrique équivalente.

ü  2800 °K équivaut au blanc chaud (lampe halogène)

ü  3000 °K à 4000 °K équivaut au blanc neutre (lumière du jour)

ü  4000 °K à 6500 °K équivaut au blanc froid (lampe fluorescente, led)

• Indice de Rendu des Couleurs – IRC

Cet indice est la capacité de la lumière à ne pas déformer les couleurs par rapport à la lumière du jour ou lumière solaire. Il s’exprime de 0 à 100.

ü  IRC<60 = rendu des couleurs mauvais (phare de voiture, lampe aux halogénures métalliques)

ü  60<IRC<70 = médiocre (led classique)

ü  70<IRC<80 = acceptable (lampe fluorescente, sodium, halogène, led blanche)

ü  80<IRC<90 = bon (lampe à incandescence)

ü  IRC > 90 = excellent (lumière du jour)

·  Rayonnement solaire

Pour les mesures énergétiques, l'unité est le watt par mètre carré ; en opposition à l'unité lumineuse, le lux.

ü  On utilise plus rarement un Luxmètre pour mesurer la luminosité du ciel en météorologie. Dans ces cas, on choisira un solarimètre pour mesurer l'intensité de rayonnement solaire.

Le rayonnement solaire est l'ensemble du rayonnement émis par le Soleil. Le Soleil émet des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes radio aux rayons gamma, en passant par la lumière visible.

La répartition du rayonnement est à peu près pour moitié dans la lumière visible, pour moitié dans l'infrarouge, avec 1% d'ultraviolets

Arrivé au niveau de la mer, c'est-à-dire ayant traversé toute l'atmosphère terrestre, le rayonnement solaire a subi plusieurs « filtrations » ; comme par exemple les bandes d'absorption de l'ozone (connu pour stopper une bonne partie des ultraviolets), du dioxygène, du dioxyde de carbone et de l'eau.

La constante solaire exprime la quantité d’énergie solaire que recevrait une surface de 1 m2 située à une distance de 1 ua (distance moyenne Terre-Soleil), exposée perpendiculairement aux rayons du Soleil, en l'absence d’atmosphère. Pour la Terre, c'est donc la densité de flux énergétique au sommet de l'atmosphère.

ü  Sur Terre : F = 1360,8 ± 0,5 W/m²

Cette énergie est dissipée sur l'ensemble de la surface terrestre :

ü  Le rayonnement solaire incident est : F'=F/4=340 W/m²

L'énergie solaire reçue en un point du globe dépend de :

ü  L'énergie solaire envoyée par le Soleil (fluctuations décennales, saisonnières, et ponctuelles).

ü  La nébulosité (nuages, brouillards, etc.), qui est importante à l'équateur et plus faible en milieu intertropical.

ü  La latitude, la saison et l'heure, qui influent sur la hauteur du soleil et donc sur l'énergie reçue au sol par unité de surface, ainsi que sur la nébulosité en fonction du climat local.

·  Solarimètre

Le solarimètre mesure le spectre solaire à la gamme de longueurs d'onde de la lumière du soleil - sous les mêmes conditions utilisées pour étalonner ces instruments. Ils sont étalonnés pour fournir une mesure sous un ciel clair et ensoleillé en W_solaire/m².

Notre soleil produit des rayonnements dans des longueurs d'onde de 0,15 à 4,0 μm. La réponse spectrale des solarimètres photocellulaires au silicium est limitée seulement sur une partie de ce spectre solaire de 0,4 à 1,1 μm.

L'uniformité du spectre de la lumière du jour dans la plupart des conditions du ciel limite les erreurs entre ± 3 % et ± 10 %.

Attention : la mesure du solarimètre doit également tenir compte de l'angle du rayonnement solaire, on appelle cela le « facteur de correction cosinus ». Par exemple, 1000 W/m² reçus perpendiculairement au capteur (soit 0° par rapport au zénith) sont mesurés comme 1000 W/m². Cependant, 1000 W/m² reçus d'un angle de 60° par rapport au zénith est mesuré égal à 1000 W/m² x cos 60° = 500 W/m²

Par temps couvert, sous un auvent ou dans une serre, la mesure se trouvera modifiée du fait d'une mesure indirecte. La mesure du rayonnement solaire réfléchi à la place du rayonnement solaire global aura des conséquences sur le niveau de mesure et sur la précision. De même, la lumière artificielle a une température (de couleur) différente, donc une température spectrale ou une longueur d'onde différente du spectre solaire. La réponse d'un solatimètre sera nulle ou erronée.

ü  Les solarimètres ne doivent pas être utilisés pour la mesure de lumière artificielle ou pour le rayonnement réfléchi.

De même, l'unité de mesure du solarimètre W/m² correspond à la puissance solaire reçue par mètre carré : W_solaire/m². Cette mesure diffère de la mesure d'un simple transfert thermique où un élément chaud cède de l'énergie thermique à un élément froid.

ü  Les solarimètres ne peuvent pas être utilisés pour la mesure de transferts thermiques d'échangeurs thermiques, radiateurs, convecteurs, chaudières, etc.