ÉCLAIRAGE DOMESTIQUE
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Les besoins et les paramètres de choix des sources de lumière
Le besoin fondamental auquel répond une source de lumière (naturelle ou artificielle) est d’aider à « voir ». En pratique, l'objectif ultime est de détecter, de définir et de situer, à l'aide du système visuel (ensemble des organes permettant la perception visuelle), un objet ou un événement rendu visible par la source lumineuse. Cette définition de l’action « voir » laisse apparaître trois éléments : la source lumineuse, l'objet et le système visuel (récepteur). Dans cette triade, qui forme l’environnement visuel, seule la lumière assure la liaison entre ces trois éléments, chacun d’entre eux ayant ses propres caractéristiques. La source de lumière est quasiment le seul élément à ajuster afin d’optimiser l’action.
La source de lumière, l'objet à détecter et le système visuel constituent les trois éléments de l'environnement visuel. Pour optimiser au mieux l'action de « voir », on ne peut agir que sur la source de lumière et ses caractéristiques.
Crédits : Encyclopædia Universalis France ; photographies : Shutterstock.com
Toutefois, « voir » résulte d'une suite d'événements complexes, dont seuls quelques éléments fondamentaux peuvent être retenus pour caractériser une source de lumière par rapport au système visuel. Un des plus importants est certainement la sensibilité chromatique du système visuel, c’est-à-dire sa capacité à différencier des contrastes de teintes ou niveaux de coloration. À cet élément correspond un critère de qualité pour les sources de lumière : le rendu de couleur, c'est-à-dire la capacité de produire une lumière qui soit capable de restituer aux objets leur aspect coloré naturel. À ce critère de qualité visuelle s’ajoute un critère énergétique : l’efficacité lumineuse de la lampe, c’est-à-dire le rapport de la quantité lumineuse produite (appelée flux lumineux, mesurée en lumens) et de la puissance électrique absorbée par la lampe (mesurée en watts). Enfin, un troisième critère est lié à la teinte de la lumière blanche. Celle-ci est responsable de la création d’une ambiance (une « atmosphère »). Elle peut être chaude, quand la lumière a une dominante jaune orangé (dans le jargon des éclairagistes, on parle d’une lumière « blanche chaude »), ou bien froide si les rayonnements vert-bleu sont dominants (lumière dite « blanche froide »). Cette teinte de la lumière blanche est caractérisée par la « température de couleur » (mesurée en kelvins) qui est liée à la longueur d’onde dominante du spectre de la lampe.
En fonction de l'application envisagée, ces critères ne sont pas d'une égale importance. Ainsi, pour l'éclairage des routes, une grande efficacité sera requise, mais le rendu de couleur et l’ambiance seront secondaires. À l’opposé, l'éclairage domestique nécessite un excellent rendu de couleur et une ambiance spécifique est recherchée. Mais il est vrai qu’on peut se contenter d'une efficacité médiocre et que le choix de la source de lumière n’est pas une tâche évidente pour les non-initiés.
Venant du grand public, la sentence est sans appel : il est désormais difficile de s'y retrouver dans le simple choix d'une ampoule. Les technologies sont trop diverses et les critères techniques peu clairs : expliquer que les ambiances lumineuses les plus chaudes sont produites par les températures de couleur les plus froides évoque un paradoxe. Les professionnels essaient de diffuser une information simple sur des produits d'une technicité toujours plus avancée. Mais le nombre de pictogrammes explose sur les emballages. Pour bien choisir, il faut se concentrer sur quelques principaux paramètres : la quantité de lumière (le flux lumineux) ; la qualité de la lumière (la température de couleur et l'indice de rendu de couleur) ; enfin la durabilité et l’efficacité lumineuse des produits (en termes d’impact environnemental).
Quantité de lumière
Pendant de nombreuses années, on a acheté les ampoules à incandescence en fonction de leur puissance électrique exprimée par un nombre de watts et indiquée sur l'emballage du produit. Cependant, cette unité indique seulement la consommation d'énergie de la lampe et ne dit rien sur la lumière qu’elle produit. Pour une lampe à incandescence, la quantité de lumière est quasiment proportionnelle à la puissance consommée. Mais les nouvelles technologies (lampes fluocompactes et lampes à LED) peuvent fournir la même quantité de lumière pour des puissances très différentes. Ainsi, l'indicateur approprié pour la sélection d’une source de lumière n'est plus la puissance, mais ce qu'on appelle le flux lumineux qui s’exprime en lumens. Il correspond à la quantité totale de lumière émise par la lampe dans toutes les directions. Lors du choix de ces lampes, il est conseillé de privilégier un flux lumineux légèrement plus élevé que l’équivalent pour la lampe à incandescence d'origine. En effet, la valeur du flux lumineux indiquée sur l’emballage correspond à la valeur initiale ; le flux baisse avec l’âge de la lampe.
Lampes d’éclairage : flux lumineux
Ce tableau fait correspondre les flux lumineux typiques des lampes fluocompactes et à LED avec les puissances électriques des lampes classiques à incandescence. Avec ces dernières, seule la puissance électrique (qui correspond aux besoins électriques nécessaires à leur bon...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Qualité de la lumière
Les lampes destinées à l’éclairage domestique doivent répondre à certaines exigences de qualité de lumière, relatives à la teinte de la lumière et à la fidélité de reproduction des couleurs des objets éclairés. Cette question ne se posait guère pour les lampes à incandescence dont la température de couleur et l’indice de rendu de couleur sont quasiment toujours les mêmes, quels que soient le fabricant, la forme et la puissance. Cela n’est plus vrai pour les nouvelles technologies. Les deux paramètres permettant de choisir la qualité de la lumière sont la température de couleur et l’indice de rendu de couleur.
La température de couleur est certainement le plus « ésotérique » des paramètres caractérisant une source de lumière. Cette quantité physique, exprimée en kelvins (symbole K) et indiquée sur les emballages, renseigne sur la teinte de la lumière blanche assimilée le plus souvent au ton plus ou moins bleuté ou orangé de la lumière. La température de couleur n’est pas une température dans le sens habituel du terme. En effet, elle ne correspond pas du tout à la température de la lampe mais elle caractérise la teinte de la lumière qu’elle produit. Elle ne se mesure donc pas avec un thermomètre mais avec un spectromètre ou un colorimètre.
Lampes d’éclairage : la température de couleur
Exprimée en kelvins (K), la température de couleur indique la teinte générale de la lumière produite par une lampe. Celle-ci peut varier d'un blanc chaud à un blanc froid.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
En dessous de 3 500 K, la lumière blanche tire vers le jaune orangé. On parle alors de lumière « chaude », celle-ci rappelant l'ambiance du feu de bois. Au-dessus de 5 000 K, la lumière blanche devient bleutée et on parle alors de lumière froide (malgré une température de couleur plus élevée), celle-ci suggérant la couleur des étendues glacées. L’espèce humaine est programmée pour accepter ces diverses variations de tonalités colorées pendant la journée car la lumière naturelle du jour varie harmonieusement du matin au soir, passant d'une lumière froide à une lumière chaude, et règle le cycle circadien de notre horloge hormonale. Aussi l'homme a-t-il appris au cours de l'évolution à mettre ses sens en éveil au moindre reflet de la lumière froide et consent à se relaxer et s’endormir à la lumière orangée du soir. Il ne faut pas être étonné que les éclairages fonctionnels des bureaux et salle [...]
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Écrit par :
- Georges ZISSIS : professeur des Universités, directeur du groupe de recherche Lumière et matière du laboratoire plasma et conversion d'énergie (Laplace), université Toulouse-III-Paul-Sabatier
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Pour citer l’article
Georges ZISSIS, « ÉCLAIRAGE DOMESTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/eclairage-domestique/