EFFICACITé & RENDEMENT LUMINEUX

-efficacité et rendement lumineux

L'efficacité lumineuse exprime le phénomène indiquant que l'oeil ne réagit pas identiquement selon la longueur d'onde de la lumière qu'il perçoit

Pour exprimer le rendement entre la puissance Pp perçue par l'œil et la puissance Pl émise par une source lumineuse, on utilise 3 notions voisines (qui sont en fait des changements d'unités de puissance):

 

1. l' EQUIVALENT MÉCANIQUE DE LA LUMIÈRE

est le rapport symbolisé i= (P/ P) entre :

-la puissance (flux) Pp perçue par l'œil (en unité créée pour la circonstance, dite psychophysique et nommée lux-m²)

-et P la même puissance du même flux lumineux, mais exprimée en Watts

Ce rapport est variable selon la longueur d'onde de la radiation lumineuse et a  des valeurs allant de  >>

. 683 lux-m² (pour une longueur d'onde jaune-verte où l'oeil perçoit alors le maximum de ce qu'il peut ressentir comme sensation de puissance lumineuse)

. jusqu'à 1 lux-m² (longueurs d'ondes extrêmes, aux limites de l'infra-rouge ou de l'ultra-violet, zones dans lesquelles l'oeil ne perçoit quasiment plus les couleurs)

Ce 683 provient de la définition de la candela signifiant qu'elle est produite (émise) par un rayonnement monochromatique de fréquence 5,4.1014Hertz, dont l'intensité énergétique est de 1/683 Watt par stéradian. Ceci signifie que pour cette fréquence la plus favorable (dans le vert-jaune) >>>

1 / 683 Watt/sr (unité S.I.+) est l'appelation d'une intensité émise par la source

1 candela est la même chose, mais en dénomination d'unité psycho. d'intensité lumineuse émise

et 1 lux-m²/sr est encore la même chose, mais en unité psycho. cette fois pour une intensité reçue par l'oeil (alors qu'avant, c'était "émise")

 

 2. l'EFFICACITE LUMINEUSE

C'est un nombre (symbolisé yé) , inverse de l'équivalent mécanique ci-dessus

(yé = 1 / i2) et donc il est variable (au même rythme que i2) et passe de 1/683 à 1

Nota: l'efficacité lumineuse (yé) n'est pas tout à fait précise pour un œil standard, car elle tire un peu vers le bleu quand la puissance émise par la source est faible.

 

3. le FACTEUR de VISIBILITE- ou sensibilité spectrale relative de l'œil ou aussi coefficient spectral de luminance-

C'est un nombre, symbolisé F'v  égal à (i2 / 683 ) et donc variable (proportionnellement à i2) en passant de 1 à 1/683

 

Tout ceci se traduit en formules par

P'p = i2 .P'l )    et   P'p = P'l / yé    et   P'p = P'l .(683 F'v)

Et en pratique, les valeurs des 3 coefficients en fonction des couleurs du spectre lumineux sont :

-pour le rouge moyen et le violet moyen >>>

i2 = 20 -- yé = 1/20 = 0,05 -- et F'v= (20/683) soit # 0,03

-pour l'orange moyen et l'indigo moyen >>>

i2 = 50 -- yé = 1/50 = 0,02 -- et F'v = (50/683) soit # 0,07

-pour le jaune moyen et le bleu moyen >>>

i2 = 300 – yé = 1/300 = 0,003 -- et F'v = (300/683) soit # 0,44

-pour une lampe à incandescence >>>

i2 = 615 – yé = 1/615 < 0,002 -- et F'v = (615/683) soit # 0,90

-pour la lumière solaire blanche >>>

i2 = 635 – yé = 1/635 = 0,0016 -- et F'v = (635/683) soit # 0,93

-pour le vert de base, ayant λ de 556 nm (et fréquence 5,4.1014Hz) >>>

i2 = 683 -- yé = 1/683 = 0,00146 -- et F'v= (683/683) soit 1

Nota : la longueur d'onde λ de sensibilité maximale ci-dessus (556 nm) est dite "photopique" pour la lumière du jour.

Elle devient plus faible la nuit car les bâtonnets de l'œil prennent le relais sur les cônes. On la dit alors "scotopique" et elle vaut 507 nm (la courbe des coefficients de sensibilités en est décalée d'autant, en moins)

 

Pratiquement X candelas ont besoin de (X / ye) ou (X.i2) W/sr  pour être perçues

 

La première unité psychophysique a être définie (légalement) est la candela (cd), unité d'intensité lumineuse, qui vaut i2 W/sr ou 1/yé W/sr

A partir de la candela, sont déduites toutes les autres unités psychophysiques, selon détail ci-dessous :

1 candela(valant i2 W/sr ou 1/yé W/sr) = unité psychophysique d'intensité lumineuse,

c'est à dire une puissance spatiale émise

1 lux-m²/sr (valant aussi i2 W/sr ou 1/yé W/sr) = unité psychophysique aussi d'intensité lumineuse,

mais quand elle est transmise, reçue, dissipée, réfléchie ou absorbée)

1 nit (valant i2 W/m²-sr ou 1/yé W/m²-sr) = unité psychophysique d'exitance, émittance, éclat ou

luminance, c'est à dire une puissance surfacique spatiale émise

1 lux-sr (valant aussi i2 W/m²-sr ou 1/yé W/m²-sr) = unité psychophysique d'illuminance, absorbance, transmittance, dissipance ou réflectance

c'est à dire une puissance surfacique spatiale reçue, absorbée, transmise, dissipée ou réfléchie)

1 lm/m² (valant i2 W/m² ou 1/yé W/m²) = unité psychophysique d'une irradiance c'est à dire une puissance surfacique lumineuse émise

1 lux (lx) (valant aussi i2 W/m² ou 1/yé W/m²) = unité psychophysique d'éclairement (reçu) ou de flux lumineux absorbé ou de réflectance spécifique

 1 lumen (lm) (valant i2 W ou 1/yé W) = unité psychophysique de luminosité, de RAYONNEMENT lumineux émis ou de flux lumineux émis

1 lux-m² (valant aussi i2 W ou 1/yé W) = unité psychophysique de flux lumineux transmis, reçu, absorbé ou réfléchi

1 lm-s (valant i2 J ou 1/yé J) = unité psychophysique de quantité de lumière émise) c'est à dire une énergie émise

1 lx-s-m² (valant aussi i2 J ou 1/yé J) = unité psychophysique d'opalescence (transmise) ou d'éclairage (reçu)

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