Caractéristiques techniques de l’éclairage

Le niveau d’éclairage détermine la performance visuelle. Il est influencé par l’éclairement et les propriétés de réflexion d’une surface éclairée. Principe: plus la réflexion est faible, plus l’éclairement doit être élevé. Un mur blanc a un degré de réflexion de 85 % maximum alors qu’au contraire une façade en briques rouges atteint 25 % maximum. Il faut augmenter l’éclairement pour compenser une acuité visuelle limitée.

La valeur maintenue définit la valeur moyenne de l’éclairement sur une surface d’évaluation. Le vieillissement et les influences environnementales modifient les luminaires, les lampes et les pièces pendant toute la durée de vie d’un éclairage. L’éclairement diminue. Cette diminution est mesurée par la variation de valeur maintenue. En guise de compensation, les valeurs d’éclairement des installations neuves doivent être majorées.

Valeur maintenue = facteur de maintenance x nouvelle valeur

Le facteur de maintenance dépend du type de lampe, de luminaire, de la pollution de l’environnement ainsi que des intervalles d’entretien.

Dans un environnement propre, par exemple un bureau, une valeur de 0,67 peut être utilisée pour un cycle de maintenance de trois ans contre 0,5 en environnement sale. La surface sur laquelle l’éclairement doit être réalisé est utilisée comme surface de calcul. Pour les postes de travail de bureau, la mesure est effectuée à 0,75 m au-dessus du sol, et portée à 0,1 m maximum pour les surfaces de passage. La norme DIN EN 12464-1 définit les valeurs de maintenance de l’éclairement des ateliers intérieurs pour divers types de pièces et d’activités, et la norme DIN EN 12464-2 les définit pour les postes de travail extérieurs.

La luminance décrit l’impression de luminosité que l’œil humain peut ressentir à partir d’une surface lumineuse ou éclairée. La luminance L est mesurée en candelas par m² [cd/m2]. L’intensité lumineuse est définie par rapport à la surface lumineuse ou éclairée. Pour évaluer les caractéristiques d’un éclairage routier, il est impératif de procéder au calcul de la luminance. En raison des propriétés réfléchissantes standard du revêtement de la chaussée et de la détermination du lieu d’observation, le calcul de la luminance est un composant permanent de la conception de l’éclairage de rues. 

Le guide de conception « Éclairage des voies d’Europe » réglemente l’éclairage public (rues, allées et places) conformément à la norme DIN EN 13201. Il met clairement en évidence qu’une augmentation de la luminance de 1 cd/m2 à 2 cd/m2, par exemple, réduit le taux d’accident d’environ un tiers. 

Les différents flux lumineux des lampes, les différentes répartitions lumineuses des luminaires ou les géométries divergentes des éclairages influencent l’éclairage d’une rue. La propriété réfléchissante d´un revêtement routier est un autre facteur à prendre en compte. Pour évaluer la luminance exacte de la chaussée, il faut évaluer un tronçon de chaussée plan avec des propriétés de réflexion similaires. Les paramètres utilisés sont un espacement représentatif entre deux luminaires et une position d´observation à 1,50 m au-dessus de la ligne médiane de la voie de circulation.

Recommandé : Chaussée secondaire : 7,5 lx Chaussée principale : 1,5 cd/m2 Parking : 15,0 lx

La lumière définit notre environnement spatial. L’ombre et la lumière structurent l’espace. Les objets prennent du relief, les surfaces sont éclairées. L’alternance d’ombre et de lumière nous permet de reconnaître les distances et les dimensions. Les espaces facilement identifiables et perceptibles visuellement donnent un sentiment de sécurité. Deux styles d’éclairages extrêmes s’imposent dans les cas suivants : Une lumière diffuse générant peu d’ombres ou un éclairage dirigé avec une forte projection d’ombres.

Sous une lumière diffuse, l’espace a moins de relief et semble plus monotone. Les objets et dimensions sont difficilement discernables. 

Sous un éclairage extrêmement dirigé chaque zone est fortement mise en valeur et projette des ombres dures, tout en contraste. Le reste de l’espace n’est pas éclairé. Les deux éclairages peuvent provoquer mal-être et insécurité.

Une combinaison équilibrée des deux types d’éclairages structure l’espace et met en relief les objets. Pour cette raison, de nombreux luminaires sont développés pour combiner lumière directe et lumière indirecte. Leurs possibilités d’application en sont sensiblement étendues. 

L’éclairage dirigé peut être utilisé pour mettre en valeur des objets, des structures de surface ou des personnes. Seul l’éclairage dirigé permet de rendre visible les structures de surface. Il est impératif de limiter l’éblouissement pour prévenir les risques d’erreur, de fatigue et d’accident. Cette précaution vaut en particulier pour l’angle de vue au-dessus de l’horizontale du champ de vision.

Le niveau d’éblouissement direct par des luminaires d’un éclairage à l’air libre est défini comme étant le taux d’éblouissement GR (Glare Rating).

Rapport entre valeurs GR et évaluation d’éblouissement :

Valeurs GR : Évaluation d’éblouissement 80 - 90 : Insupportable 60 - 70 : Perturbant 40 - 50 : Encore acceptable 20 - 30 : perceptible 10 : imperceptible

L’éblouissement est provoqué par la présence de surfaces claires dans le champ de vision et sa perception peut être aussi bien psychologique que physiologique. En général, l’éblouissement provoqué par la réflexion sur des surfaces réfléchissantes est appelé réflexion de voile ou réflexion d’éblouissement indirect.

Les éblouissements indirects et directs sont provoqués par la présence de surfaces claires dans le champ de vision et sont des éléments perturbateurs.

Les perturbations provoquées par exemple par des luminaires ou des fenêtres à haute luminance sont définies comme éblouissements indirects. Ces éblouissements sont fréquemment produits par les routes asphaltées humides, les papiers couchés ou les écrans.

Il est possible d’éviter ces éléments perturbateurs en sélectionnant soigneusement les luminaires et leur arrangement dans les bâtiments ou dans les espaces extérieurs. Le facteur de rendu du contraste CRF (Contrast Rendering Factor) permet de calculer l’éblouissement indirect produit par une surface horizontale brillante ; il est déterminé par un logiciel. En règle générale le CRF d’un bureau est de 0,7, alors que celui des matériaux à haute brillance est bien plus élevé.

Parallèlement à la réduction des luminances qui se reflètent sur les surfaces brillantes, il est possible de modifier l’arrangement pour minimiser la surface réfléchissante. Selon le degré d’éblouissement direct ou indirect, il peut en résulter un éblouissement physiologique ou psychologique. L’éblouissement physiologique pose des problèmes de perception en diminuant l’acuité visuelle. Il est alors plus difficile de reconnaître les formes et de percevoir les profondeurs.

L’éblouissement psychologique, en revanche, n’est pas quantifiable en termes de métrologie. Seul le ressenti subjectif de la personne est décisif et forme le jugement, ce qui peut se traduire par des symptômes tels que mal-être, sentiment d’insécurité ou fatigue. Afin de pallier les risques de tels effets secondaires, il est judicieux d’éviter les éblouissements particulièrement au-dessus de l’horizontale du champ de vision.

L’évaluation de l’éblouissement physiologique est réalisée par l’incrément de seuil (TI, Threshold Increment) proportionnel. Cette valeur indique le pourcentage d’élévation par l’éblouissement du seuil de visibilité, c’est-à-dire la différence de luminance.

Sous un éclairage public non éblouissant, l’œil s’adapte à la luminance moyenne de la chaussée. Un objet présent sur la chaussée reste visible uniquement s’il présente un écart de luminance par rapport à son environnement.

L’éblouissement d’un automobiliste dans son champ de vision provoque une lumière parasite, qui se propage visuellement tel un voile. Cette « luminance de voile » provoque une adaptation plus forte de l’œil pour une même luminance de chaussée. L’objet devient alors invisible, ce qui peut avoir de graves conséquences pour la circulation routière.

La norme DIN EN 13201-3 décrit la formule de calcul adaptée à « l’incrément de seuil ». Pour une voie très fréquentée, une augmentation du seuil TI jusqu’à 10 % est conseillée, pour les voies moins fréquentées un TI de 15 à 20 % convient.

Pour l’éclairage intérieur, l’éblouissement psychologique est défini par le critère UGR (Unified Glare Rating ou taux d’éblouissement unifié). Ce critère est fondé sur une formule d’éblouissement qui prend en compte tous les luminaires d’une installation créant une impression d’éblouissement. Les tableaux UGR, mis à disposition par les fabricants de luminaires sont utilisés afin de réaliser une évaluation homogène.

La lumière du soleil comporte toutes les couleurs visibles par l’œil humain. Pour les lampes, il existe différentes propriétés de rendu des couleurs. Pour les désigner, l’indice CRI mesure le rendu des couleurs. Plus il est élevé, meilleur est le rendu des couleurs. Une valeur optimale est CRI 100, ce qui indique un rendu naturel des couleurs.

L’être humain ne voit pas son environnement uniquement en clair-obscur ou ombres et lumières, mais également en couleurs.

La définition des couleurs des lampes est une numérotation à trois chiffres. Le premier chiffre indique le rendu des couleurs, la zone CRI, les deuxième et troisième chiffres indiquent la température de couleur en Kelvin.

L’humeur de l’être humain peut être influencée par les couleurs chaudes ou froides. La perception des couleurs est définie par l’interaction entre la couleur et l’objet considéré (facteur spectral de réflexion).

Les couleurs de lumière chaudes (jusqu´à 2900 K) ont un effet apaisant et contribuent à un intérieur agréable. Au contraire, les couleurs de lumière froides ont une partie spectrale de bleu élevée (supérieure à 3300 K) et sont plus stimulantes. Elles sont utilisées pour favoriser la concentration ou la création d’une ambiance neutre.

Température de couleur in Kelvin (K) : blanc chaud : < 3300 K blanc neutre : 3300 - 5300 K blanc lumière du jour : > 5300 K

Comme la composition spectrale de la lumière des lampes à couleur de lumière similaire peut varier totalement d’une lampe à l’autre, il n’est pas possible de déduire de la couleur de lumière d’une lampe la qualité de son rendu des couleurs. Le triangle de couleur défini par la Commission Internationale de l’Éclairage (CIE) montre comment classifier les sources lumineuses et les couleurs des corps.

Un point achromatique est à la position x = y = 0,333. Ce point est blanc par forte luminosité, blanc et gris ou noir dans l´obscurité. Les autres couleurs vives sont réparties autour de ce point achromatique. Toutes les couleurs spectrales de la lumière solaire sont à droite entre le point achromatique et la courbe de limite. De plus toutes les couleurs de même nuance y sont affichées dans l’ordre croissant de saturation en direction de la courbe de limite. Le triangle de couleurs comprend ainsi toutes les couleurs vraies. La loi de Planck décrit les couleurs du « corps noir » pour les valeurs de température mesurées en Kelvin.