Grandeurs photométriques avec symboles et unités

Les grandeurs photométriques décrivent la lumière telle que l'œil humain la perçoit : un rayonnement pondéré par la fonction d'efficacité lumineuse V(λ) dans le spectre visible, d'environ 380 à 780 nm. Les quatre grandeurs de base sont le flux lumineux Φ en lumen, l'éclairement lumineux E en lux, la luminance L et l'intensité lumineuse I. Ce domaine est appelé photométrie ; les grandeurs énergétiques correspondantes sont les grandeurs radiométriques.

La technique d'éclairage et les grandeurs photométriques constituent la base de la compréhension et de l'application de la lumière et du rayonnement UV dans des contextes scientifiques, industriels et quotidiens.

La lumière est la forme visible du rayonnement électromagnétique, qui se situe dans le spectre visible d'environ 380 à 780 nanomètres.

La technique d'éclairage traite de la production, de la répartition et de l'application de la lumière afin d'obtenir certains effets visuels, d'utiliser l'énergie de manière efficace et d'améliorer la qualité de vie. Ces grandeurs sont également appelées grandeurs photométriques. Le domaine spécialisé s'appelle la photométrie.

Le schéma suivant présente les quatre grandeurs photométriques. Le tableau contient, pour chaque grandeur, une représentation visuelle, une définition mathématique, une unité et une brève explication.

1. Flux lumineux Φ
2. Éclairement lumineux E
3. Luminance L
4. Intensité lumineuse I

Tableau à télécharger\u00a0: Grandeurs et unités photométriques (XLSX) – avec facteurs de conversion, symboles et l'angle solide. Les équivalents énergétiques sont répertoriés sous grandeurs radiométriques, ceux relatifs à la couleur sous grandeurs colorimétriques. Toutes les grandeurs réunies – avec symbole, unité et le calculateur correspondant – se trouvent dans le glossaire des grandeurs optiques.

L'exposition lumineuse H_v – éclairement multiplié par le temps – est la seule des cinq grandeurs sans section qui lui soit propre sur cette page\u00a0: elle apparaît surtout dans les essais de photostabilité, où l'ICH Q1B exige 1,2 million de lux·h. La définition et la délimitation figurent dans le glossaire des grandeurs optiques.

Flux lumineux

Le flux lumineux est une grandeur photométrique qui décrit la quantité totale de lumière visible émise par une source lumineuse dans toutes les directions. Il est mesuré en lumens (lm). Le flux lumineux indique quelle quantité d'énergie lumineuse est émise par une source par unité de temps et constitue une mesure de la luminosité d'une source lumineuse.

• Symbole : Φ
• Unité : lumen, lm
• Définition : la puissance rayonnée pondérée par V(lambda).

Le flux lumineux est la quantité totale de lumière visible émise par une source lumineuse. Il tient compte de toutes les directions dans lesquelles la lumière est émise et constitue donc une mesure de la luminosité totale de la source lumineuse.

Exemple :

Une ampoule à incandescence classique d'une puissance absorbée de 60 watts a un flux lumineux d'environ 900 lumens. Cela signifie que la lampe émet au total 900 lumens de lumière visible dans toutes les directions. Une lampe LED, qui présente également un flux lumineux de 900 lumens, ne consomme quant à elle qu'environ 10 watts. 

Le flux lumineux est mesuré à l'aide d'une sphère intégrante.

Éclairement lumineux

L'éclairement lumineux (E) est une grandeur photométrique qui décrit le flux lumineux qui frappe une surface. Il est défini comme le flux lumineux par unité de surface et se mesure en lux (lx). Un lux correspond à un lumen par mètre carré (lm/m²).

• Symbole : E
• Unité : lm/m², lux, lx
• Définition : quotient du flux lumineux incident par la surface.

L'éclairement lumineux indique quelle quantité de flux lumineux tombe sur une surface donnée et décrit ainsi la luminosité perçue sur cette surface. Il s'agit d'un paramètre important en conception et technique d'éclairage.

Exemple :

Par une journée ensoleillée, l'éclairement lumineux en extérieur peut atteindre environ 100 000 lux. Il s'agit d'un niveau d'éclairement très élevé qui garantit des conditions lumineuses et bien éclairées.

Dans un bureau typique, l'éclairement recommandé est d'environ 500 lux afin de créer un environnement de travail confortable et productif. Ceci est souvent obtenu grâce à des plafonniers et des lampes de bureau.
 

Luminance

La luminance est une grandeur photométrique qui décrit l'impression de luminosité qu'une source lumineuse produit sur l'œil humain lorsqu'elle est observée depuis une direction donnée. Elle est définie comme le flux lumineux par unité de surface de la source et par unité d'angle solide. L'unité de la luminance est le candela par mètre carré (cd/m²).

• Symbole : L
• Unité : lm/(sr m²), cd/m²
• Définition : quotient du flux lumineux émis par le produit de l'élément de surface et de l'angle solide.

La luminance indique la luminosité apparente d'une source lumineuse observée depuis un point précis. Elle tient compte de la direction et de la surface de la source lumineuse et constitue une mesure de la luminosité perçue.

Exemple :

Un écran d'ordinateur peut présenter une luminance typique d'environ 300 cd/m². Cela signifie que l'écran offre une luminosité confortable et suffisante pour une visualisation normale.

Intensité lumineuse

L'intensité lumineuse est une grandeur photométrique qui décrit le flux lumineux émis par une source lumineuse dans une direction donnée à l'intérieur d'un angle solide. Elle se mesure en candela (cd), un candela correspondant à un lumen par stéradian (lm/sr).

• Symbole : I
• Unité : lm/sr, cd
• Définition : quotient du flux lumineux émis dans une direction donnée par l'élément d'angle solide.

L'intensité lumineuse indique quelle quantité de flux lumineux est émise par une source lumineuse dans une direction donnée. Elle est particulièrement utile pour décrire la répartition directionnelle de la lumière.

Exemple :

Une lampe torche LED puissante peut avoir une intensité lumineuse de 1 000 candelas afin de produire un faisceau lumineux concentré et portant loin.