luminance

Luminance est le nom particulier donné à une puissance lumineuse réémise dans une section d'angle solide

Equation aux dimensions   : M.T-3.A-1        Symbole de désignation Dl      

Unité d'usage: nit ou cd/m²

Anciennes unités :1 stilb (ou candela par cm²) valait (104 nits)

et 1 Lambert (qui est 1 stilb / ∏ ) valait 3180 nits

Cette grandeur est très voisine (mêmes dimensions) avec >>>

-la puissance lumineuse surfacique spatiale

terme complexe mais qui permet d'analyser en décomposant les termes) la structure de la luminance

-la densité superficielle de flux spatial  en terminologie lourde

-le débit de fluence de lumière en terminologie savante

-l'exitance lumineuse en pure synonymie, quand la source est ponctuelle

-l'émittance quand la source a une large surface (et dont on suppose la température d'émission constante)

-l'éclat s'il s'agit d'un astre lointain

-la brillance qui est une expression désuète

-la luminance quand la lumière est renvoyée par un corps, qui devient réémetteur, dès lors qu'il a été éclairé antérieurement (alors un seul 1/2 espace est concerné)

-la chrominance s'il s'agit d'une luminance avec gamme de couleurs précisée

chrominance ne veut pas dire monochromatique, car ce mot fait référence à 1 seule couleur, alors que la chrominance  se réfère à une (gamme de nuance-couleur), par exemple la gamme des  rouges, la gamme des jaunes....)

Pour les 9 termes ci-dessus (luminance et ses cousins), les formules sont les mêmes :

Dl = Pl.cosθ / S.Ω      et   Dl = ∫λ1λ2 P*/ Ω

Dl (nt)= luminance d’une source

Pl(lm)= puissance lumineuse (flux lumineux, ou luminosité) émise par une source de surface S(m²) dans une plage de longueurs d'onde de λ1 à λ2 (m)

θ(rd)= angle d'émission / normale

P*(lm/m3)= puissance volumique développée

Ω(sr)= angle solide d'émission

 

-loi de Lambert pour luminance: dans la première formule de la luminance ci-dessus, Pl dépend faiblement de l’angle θ

Mais quand Pl est indépendante de θ , la source a alors une émission identique en toutes directions (et elle est alors dite orthotrope)

-loi de Kirchhoff pour luminance

Dl = Z’.λ.yj

Dl(cd/m²)= luminance provenant d’une source réémettrice

λ(m)= longueur d’onde de la lumière réémise

yj(nombre) est le pouvoir émissif

Z’(nit/m)= luminance spectrique (puissance volumique spatiale) du corps noir de référence

Cette loi ne s’applique pas aux cas de luminescence (la source étant alors chimico-physiologique)

 

-relations entre la luminance et d’autres grandeurs d’étude de la lumière

(à cosθ près, qu'il faut prendre en compte si les rayons font un angle θ avec la normale)

luminance= intensité lumineuse / surface

luminance = irradiance / angle solide

luminance = luminance monochromatique x longueur d’onde

luminance = luminosité / surface x angle solide

 

-valeurs pratiques de luminance (ou ses synonymes)(en nits ou cd/m²) :

lampe fluo(103 à 4 )--lampe à vapeur de Na(104 )--

lampe carbone et projecteurs(105 à 7)--lampe au tungstène(106 )—

corps noir à 6500°K(109 )--

Une luminance > 105 nits est dangereuse pour la vue

A l'inverse le minimum perceptible est 10-6 nit

 

-coefficient de luminance

C’est la comparaison de 2 luminances entre 2 conditions de départ du flux lumineux

yl= Dl1 / Dlo

Dl1(nt)= luminance mesurée sous un angle θ par rapport à la normale

Dlo(nt)= luminance mesurée sous un angle 0 par rapport à la normale



-facteur de luminance (ou pouvoir émissif en lumière) yφ

C'est la comparaison entre la luminance réémise par un corps et celle réémise par le corps noir pris comme référence en conditions équivalentes

Comme on compare des luminances et qu'elles sont proportionnelles aux puissances, il est plus facile de donner yφ sous forme d'un rapport de 2 puissances

>>> yj = Pa / Pi        où Pa = puissance émise par le matériau et Pi = puissance (RAYONNEMENT) émise par le corps noir sous la même longueur d’onde

Ces puissances P(dimension L2.M.T-3) sont souvent dénommés RAYONNEMENT lumineux (ou luminosité)

Les corps gris ont un pouvoir émissif indépendant de la longueur d’onde (un corps gris émet de la lumière blanchâtre de faible intensité)