INTENSITé LUMINEUSE

-intensité lumineuse

Une intensité lumineuse est un flux lumineux (synonyme de puissance lumineuse) inclus dans un angle solide.Cette intensité est émise par une source, puis elle voyage (transmise, reçue, réfléchie, dissipée, absorbée)

Equation aux dimensions structurelles : L2.M.T-3.A-1       Symbole grandeur :  P’l

L’unité du système S.I.+ est le Watt par stéradian (W/sr), mais en pratique on utilise surtout :

--quand il s’agit d’une émission de lumière >> la candela(cd) - ou lumen/stéradian-

--quand il s’agit de la lumière reçue (oeil ou instrument) >> le lux-mètre carré /stéradian (lx-m²/sr)

Attention à une classique et absurde confusion entre INTENSITE et ECLAIREMENT

-l'intensité lumineuse reçue est un flux reçu dans un angle solide et est exprimable en lx-m²/sr

-l'éclairement est un flux reçu sur une surface (il n'est plus question d'angle solide, mais de surface, et est exprimable en lux)  

Mais dans les 2 cas, il n’est pas question de candéla (unité d’émissions)

 

Remarque sur l'unité la candela

La candela, unité d'intensité lumineuse, a une définition légale assez alambiquée:

"C'est l'intensité lumineuse produite, dans une direction donnée, par une source émettant un rayonnement monochromatique de fréquence 5,4.1014 Hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 Watt par stéradian" .

Décryptons : "l’unité d’intensité énergétique est le Watt par stéradian (W/sr); mais on préfère définir une nouvelle unité d’émission d’intensité lumineuse, dite candela. Celle-ci vaut 1/683 W/sr qui se révèle être la valeur maximale qu’une source puisse émettre, ce qui n’arrive que pour un rayonnement monochromatique de fréquence 5,4.1014 Hertz et ceci dans un alignement direct”

Il n’est cependant pas dit que loeil, de son côté, va percevoir alors 1 lux-m²/sr, qui vaut aussi 1/683 W/sr (le nom de l’unité change, mais pas sa valeur)

Mais si la source émet dans une autre couleur (autre fréquence), il faut attribuer à chaque mesure un coefficient variable (ye) qui va apporter le correctif exigé par la perception oculaire de l’intensité (car l’oeil perçoit très bien l’intensité dans les couleurs jaune-vert-blanc, mais cette perception chute très vite dans les bleus ou oranges, pour s’écrouler totalement dans les extrêmes violets ou extrêmes rouges)

--quand ce coefficient ye est égal à 1 (son maximum), on est dans les (vert-jaune) et un Watt/sr émis offre 683 x (coefficient 1) = 683 lux-m²/sr perçus—c’est le maximum

--quand ce coefficient ye est proche de 0,5, on est dans des oranges ou bleus et un Watt/sr offre environ 683 x (coeff.0,5) = 341 lux-m²/sr perçus

--quand ce coefficient ye est égal à 1/683 (son minimum), on est dans les extrêmes rouges et les extrêmes violets et un Watt/sr ne vaut plus que 683 x (coeff. 1/683) = 1 lux-m²/sr perçu—c’est le minimum

ye est dénommé coefficient d’efficacité lumineuse

 

Relations avec d'autres unités : 1 carcel vaut au maxi 1,413.10-2 W/sr

1 candel (cdl) vaut au maxi 1,523.10-3 W/sr

1 bougie décimale (bd) vaut au maxi 1,493.10-3 W/sr

1 candela (cd) vaut au mieux (maxi de ye) >>> 1/683 = 1,464.10-3)W/sr

1 lumen par stéradian (lm/sr) vaut aussi au maxi 1,464.10-3 W/sr

1 bougie Hefner vaut au maxi 1,344.10-3 W/sr

1 lumen par spat (lm/Sp) vaut au maxi 1,164.10-4 W/sr

 

INTENSITE LUMINEUSE EMISE

-nota: les relations ci-dessous, établies pour des lumières émises, sont valables pour les lumières reçues. Seules les unités changent

-définition

P’= PΩ

où P’l(cd)= intensité lumineuse émise par une source

Pl(lm)= flux lumineux (une puissance rayonnante) émise en un angle solide Ω(sr)

 

-relation avec l'exitance

P’= Dl.Sé.F'/ cosθ

où P’l(cd)= intensité lumineuse d’une source

θ(rad)= angle plan entre la normale de départ des rayons lumineux et la normale du récepteur

Dl(nt)= exitance (puissance surfacique spatiale) ou luminance, émise par la source dont la surface d'émission est Sé(m²)

F'y(nombre)= facteur de directivité --qui tient compte des différents angles de rayonnement, issus des divers points émetteurs de la source--

Si F'= cosθ, cest le cas dun émetteur de Lambert, c'est à dire une source ayant une exitance D ne dépendant pas de la direction de l’émission (donc une source sans relation de phase entre divers points voisins de sa surface d’émission)

Valeurs pratiques d’intensités lumineuses émises

1 bougie (= 1 cd)--une lampe à incandescence (# 120 cd)

 

L'INTENSITÉ LUMINEUSE SURFACIQUE

est une puissance lumineuse surfacique spatiale (de dimension   M.T-3.A-1) et de symbole Dl  >>> elle a reçu de nombreuses dénominations spéciales ci-après :

-pour une lumière émise, c'est une exitance, oémittance ou chrominance  ou brillance ou luminance ou fluence d’énergie lumineuse (avec unité d'usage qui est partout la même: c’est le nit, qui est une candéla par m²)

-pour une lumière reçue ou transmise ou réfléchie ou absorbée ou dissipée, le nom devient (respectivement) illuminance ou transmittance  ou réflectance  ou absorbance ou dissipance (et l'unité d'usage est alors le lx/sr)

Les formules sont les mêmes pour toutes les dénominations particulières ci-évoquées

D= Pl cosθ / S.Ω      et   D= p* / Ω

où Pl = puissance lumineuse (ou flux ou RAYONNEMENT) émise -ou reçue- dans un angle solide Ω(sr) sur une section (ou surface S -m²- avec un angle d'incidence θ(rad) et donnant une illuminance D

p* = puissance surfacique (qui est dite irradiance s'il s'agit d'émission, exprimée en lm/m² ou dite éclairement -en réception-, exprimé en lux)

θ (rd)= angle du rayon par rapport à la normale

Ω(sr)= angle solide dans lequel la lumière est émise ou reçue

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