Introduction
Dans la conception d’éclairage, l’inspection des bâtiments, les applications industrielles et l’éclairage courant, les termes éclairement, luminance et flux lumineux sont fréquemment utilisés. Comme ils décrivent tous des caractéristiques liées à la lumière, ils peuvent facilement être confondus alors qu’ils correspondent à des grandeurs photométriques différentes.
En termes simples, le flux lumineux indique la quantité totale de lumière visible émise par une source ; l’éclairement indique la quantité de lumière reçue par une surface ; et la luminance caractérise la luminosité d’une surface lumineuse ou réfléchissante dans une direction donnée.
Comprendre ces différences constitue une base essentielle pour la conception d’éclairage, l’évaluation des environnements lumineux, l’analyse des luminaires et les mesures effectuées avec un luxmètre.
Points essentiels
● Le flux lumineux représente la quantité totale de lumière visible émise par une source et s’exprime en lumens (lm).
● L’éclairement représente le flux lumineux reçu par unité de surface et s’exprime en lux (lx).
● La luminance décrit la luminosité d’une surface émettrice ou réfléchissante dans une direction déterminée et s’exprime en candela par mètre carré (cd/m²).
● Le flux lumineux caractérise principalement la source, l’éclairement la surface éclairée et la luminance la luminosité directionnelle d’une surface.
● Un luxmètre numérique mesure l’éclairement, et non le flux lumineux ou la luminance.
Qu’est-ce que le flux lumineux ?
Le flux lumineux est une grandeur photométrique représentant la quantité totale de lumière visible émise par une source en tenant compte de la sensibilité spectrale de l’œil humain.
En pratique, il indique la quantité de lumière visible produite par une lampe ou un luminaire.
Son unité est le lumen (lm).
Une ampoule LED peut par exemple fournir 800 lm, tandis qu’un luminaire industriel peut atteindre 10 000 lm ou davantage. Ces valeurs décrivent les performances de la source elle-même et non l’éclairement réellement reçu par une surface de travail.
Un flux lumineux plus élevé correspond généralement à une émission lumineuse plus importante. Toutefois, il ne permet pas à lui seul de déterminer si une zone est correctement éclairée. La distribution lumineuse, la hauteur d’installation, la distance, les dimensions de l’espace et la réflectance des surfaces influencent également les conditions d’éclairage.
Qu’est-ce que l’éclairement ?
L’éclairement représente le flux lumineux reçu par une surface, rapporté à son aire.
Son unité est le lux (lx) :
1 lx = 1 lm/m²
Ainsi, lorsqu’un flux lumineux d’un lumen est réparti uniformément sur une surface d’un mètre carré, l’éclairement est de 1 lux.
Contrairement au flux lumineux, l’éclairement dépend fortement de la position de la source par rapport à la surface éclairée. Une même lampe peut produire des niveaux d’éclairement très différents selon la distance, la hauteur d’installation et la direction du faisceau.
Une lampe placée près d’un bureau peut par exemple produire 500 lx. Si la distance augmente fortement, l’éclairement sur le bureau diminue, même si le flux lumineux de la lampe reste inchangé.
C’est pourquoi les évaluations d’éclairage dans les bureaux, écoles, usines, entrepôts et bâtiments commerciaux portent généralement sur l’éclairement du plan de travail ou de la zone concernée.
Comment mesurer l’éclairement ?
L’éclairement se mesure généralement avec un luxmètre, également appelé mesureur d’éclairement.
Un luxmètre numérique utilise un capteur photosensible pour détecter la lumière incidente au point de mesure et convertir le signal en une valeur d’éclairement.
Pour réaliser une mesure correctement :
● Positionner le capteur sur le plan de travail ou à l’emplacement réellement évalué.
● Orienter le capteur conformément à la surface réceptrice et à la méthode de mesure.
● Éviter toute ombre provoquée par l’opérateur, l’instrument ou d’autres objets.
● Attendre la stabilisation de la valeur avant de l’enregistrer.
● Pour les mesures multipoints, conserver des positions et une méthode cohérentes.
Un luxmètre classique mesure l’éclairement en lux. Il ne mesure pas directement le flux lumineux total en lumens ni la luminance en cd/m².
Qu’est-ce que la luminance ?
La luminance décrit la luminosité photométrique d’une surface émettrice ou réfléchissante dans une direction déterminée.
Son unité est la candela par mètre carré (cd/m²).
La luminance est notamment utilisée pour caractériser les écrans, panneaux LED, instruments d’affichage ainsi que certaines surfaces éclairées ou réfléchissantes. Contrairement à l’éclairement, elle dépend de la direction d’observation.
Une surface blanche et une surface noire peuvent, par exemple, recevoir toutes deux un éclairement de 500 lx et présenter pourtant des luminances très différentes.
Une surface blanche réfléchit généralement une proportion plus importante de la lumière incidente, tandis qu’une surface noire en absorbe davantage. Deux surfaces soumises au même éclairement peuvent donc présenter des niveaux de luminosité différents.
Quelle différence entre éclairement et luminance ?
La principale différence réside dans la grandeur observée.
L’éclairement concerne la lumière qui arrive sur une surface. Vérifier qu’un bureau reçoit 500 lx revient à mesurer la quantité de lumière incidente sur ce bureau.
La luminance concerne la lumière émise ou réfléchie par une surface dans une direction particulière. Elle est donc particulièrement pertinente pour les écrans ou pour caractériser l’apparence lumineuse d’une surface.
Un éclairement élevé n’implique donc pas nécessairement une luminance proportionnellement élevée. La couleur, la réflectance, la texture de surface et la direction d’observation influencent également la luminance.
Comparaison entre flux lumineux, éclairement et luminance
| Grandeur | Flux lumineux | Éclairement | Luminance |
|---|---|---|---|
| Signification | Lumière visible totale émise | Lumière reçue par une surface | Luminosité directionnelle d’une surface |
| Objet mesuré | Source ou luminaire | Surface éclairée | Surface émettrice ou réfléchissante |
| Unité | lm | lx | cd/m² |
| Instrument courant | Sphère intégrante / système photométrique | Luxmètre | Luminancemètre |
| Application courante | Caractérisation de luminaires | Évaluation de l’éclairage | Mesure d’écrans et de surfaces |
Pour retenir facilement :
● Flux lumineux (lm) : quantité totale de lumière émise par la source.
● Éclairement (lx) : quantité de lumière reçue par la surface.
● Luminance (cd/m²) : luminosité de la surface dans la direction d’observation.
Quel lien entre flux lumineux, éclairement et luminance ?
À conditions identiques, l’augmentation du flux lumineux d’un luminaire entraîne généralement une augmentation de l’éclairement sur la surface cible. Un luminaire de 1 000 lm produit en principe davantage de lumière qu’un modèle de 500 lm lorsque la distribution optique et les conditions d’installation sont identiques.
La distance influence également fortement l’éclairement. Lorsque la distance entre la source et la surface augmente, la lumière se répartit généralement sur une zone plus importante et l’éclairement diminue. La distribution d’intensité propre au luminaire doit également être prise en compte.
Lorsque l’éclairement d’une surface augmente, la quantité de lumière réfléchie tend également à augmenter. Cependant, la luminance résultante dépend aussi de la réflectance de la surface et de la direction d’observation.
Pourquoi mesure-t-on principalement l’éclairement pour évaluer un environnement lumineux ?
Dans les bureaux, écoles, usines, entrepôts et bâtiments commerciaux, la question principale consiste généralement à déterminer si une zone reçoit suffisamment de lumière pour la tâche visuelle prévue.
Exemples :
● Le plan de travail d’un bureau est-il suffisamment éclairé ?
● Une ligne de production permet-elle d’identifier clairement les composants et les commandes ?
● Les surfaces de travail et zones d’enseignement sont-elles correctement éclairées ?
● Les allées d’un entrepôt disposent-elles d’un éclairage suffisant pour travailler en sécurité ?
Toutes ces questions portent sur la quantité de lumière reçue par une surface. L’éclairement est donc l’une des grandeurs les plus utilisées pour évaluer les environnements lumineux.
Les luxmètres numériques sont ainsi largement utilisés dans l’inspection des bâtiments, la maintenance industrielle, l’évaluation des postes de travail et la mise en service des installations d’éclairage.
Comment choisir la bonne grandeur photométrique ?
Pour évaluer l’éclairage d’un bureau, d’une usine, d’une école, d’un entrepôt ou d’un espace similaire, on mesure généralement l’éclairement (lx) à l’aide d’un luxmètre.
Pour déterminer la quantité totale de lumière visible émise par une lampe ou un luminaire, le flux lumineux (lm) constitue la grandeur appropriée. Sa mesure nécessite généralement un système photométrique spécialisé, par exemple une sphère intégrante.
Pour évaluer la luminosité directionnelle d’un écran, d’un panneau LED ou d’une surface émettrice ou réfléchissante, on mesure la luminance (cd/m²) à l’aide d’un luminancemètre.
Il est donc essentiel d’identifier correctement la grandeur recherchée avant de choisir l’instrument de mesure.
FAQ
Quelle est la différence entre éclairement et luminance ?
L’éclairement mesure la lumière reçue par une surface et s’exprime en lux. La luminance décrit la luminosité directionnelle d’une surface émettrice ou réfléchissante et s’exprime en cd/m².
Un flux lumineux plus élevé entraîne-t-il toujours un éclairement plus élevé ?
Pas nécessairement. Dans des conditions identiques, un flux lumineux supérieur entraîne généralement un éclairement plus élevé, mais la distribution du faisceau, la hauteur d’installation, la distance et l’orientation influencent également la valeur mesurée.
Quelle est la différence entre lux et lumen ?
Le lumen mesure le flux lumineux d’une source. Le lux mesure le flux lumineux reçu par unité de surface. 1 lx équivaut à 1 lm/m².
Pourquoi une même lampe paraît-elle différente selon la pièce ?
Les dimensions de la pièce, la hauteur d’installation, les couleurs des surfaces, leur réflectance et la distribution lumineuse du luminaire influencent l’éclairement et la perception visuelle.
Un luxmètre mesure-t-il l’éclairement ou la luminance ?
Un luxmètre numérique standard mesure l’éclairement. La luminance nécessite un luminancemètre dédié.
Pourquoi les lampes sont-elles indiquées en lumens alors que les contrôles d’éclairage utilisent des lux ?
Les lumens décrivent la quantité totale de lumière émise par la source. Les lux indiquent la quantité de lumière réellement reçue par une surface et sont donc adaptés à l’évaluation des conditions d’éclairage.
Un luxmètre peut-il mesurer le flux lumineux ?
Un luxmètre classique ne mesure pas directement le flux lumineux total d’une source. Cette mesure nécessite généralement un système photométrique spécialisé.
Un luxmètre peut-il mesurer la luminance d’un écran ?
Non. Pour mesurer précisément la luminance d’un écran en cd/m², un luminancemètre est nécessaire.
Conclusion
Le flux lumineux, l’éclairement et la luminance sont trois grandeurs photométriques différentes.
● Le flux lumineux (lm) décrit la quantité totale de lumière visible émise par une source.
● L’éclairement (lx) décrit le flux lumineux reçu par unité de surface.
● La luminance (cd/m²) décrit la luminosité directionnelle d’une surface émettrice ou réfléchissante.
Pour l’évaluation des environnements lumineux, l’éclairement est l’une des grandeurs les plus couramment mesurées. Les luxmètres numériques sont donc largement utilisés dans les bureaux, écoles, usines, entrepôts et bâtiments commerciaux.
D’autres méthodes et instruments spécialisés sont nécessaires pour mesurer le flux lumineux total ou la luminance. Une bonne compréhension de ces trois grandeurs permet de choisir correctement la méthode de mesure adaptée.
