1. Quels sont les termes de base utilisés pour décrire les paramètres optiques d'une source lumineuse ?
De manière générale, les paramètres décrivant la lumière émise par une source lumineuse comprennent la luminance, le flux lumineux, l'intensité lumineuse et l'éclairement, comme illustré dans le schéma ci-dessous.
Le flux lumineux est la quantité de lumière émise par une source lumineuse par unité de temps, mesurée en lumens (lm). Cette grandeur décrit la quantité totale de lumière émise par la source ; plus le flux lumineux est élevé, plus la source émet de lumière. Il est directement proportionnel à la puissance lumineuse.
Le flux lumineux émis par une source lumineuse par unité d'angle solide dans une direction donnée est défini comme l'intensité lumineuse de cette source dans cette direction, mesurée en candelas (cd). L'intensité lumineuse se rapporte à une source lumineuse ponctuelle et décrit sa luminosité. Plus l'intensité lumineuse est élevée, plus la source apparaît brillante et, dans les mêmes conditions, les objets éclairés par cette source apparaîtront également plus brillants.
La luminance désigne la grandeur physique qui décrit l'intensité lumineuse émise par la surface d'une source lumineuse. Lorsque l'œil humain observe une source lumineuse sous un certain angle, le rapport entre l'intensité lumineuse dans cette direction et la surface de la source perçue par l'œil est défini comme la luminance par unité de surface projetée, c'est-à-dire l'intensité lumineuse par unité de surface projetée. L'unité de luminance est la candela par mètre carré (cd/m²). La luminance correspond à la perception humaine de l'intensité lumineuse.
L'éclairement désigne le flux lumineux reçu par unité de surface éclairée, mesuré en lux. C'est un indicateur important des conditions environnementales. Par une nuit de pleine lune, l'éclairement est généralement de 0,02 à 0,3 lux ; par temps nuageux, l'éclairement extérieur est généralement de 50 à 500 lux ; et par temps ensoleillé, l'éclairement intérieur est généralement de 100 à 1 000 lux. L'éclairement nécessaire à la lecture est généralement de 50 à 60 lux.
2. Qu'est-ce qu'une courbe de distribution de la lumière ? Pourquoi la distribution de la lumière est-elle nécessaire ?
Une courbe de distribution lumineuse décrit la répartition spatiale de l'intensité lumineuse d'une source ou d'un luminaire. Elle enregistre des informations telles que le flux lumineux, le nombre de sources et la puissance du luminaire. On peut imaginer placer une lampe ou une source lumineuse au centre d'une sphère et mesurer l'intensité lumineuse à un point de son centre pour obtenir la courbe de distribution lumineuse. Bien sûr, pour mieux comprendre la répartition spatiale de la lumière émise par la source ou la lampe, on peut mesurer l'intensité lumineuse sous différents angles.
(La courbe de distribution lumineuse reflète la distribution spatiale de l'intensité lumineuse de la source lumineuse ou de la lampe.)
Lorsqu'une source lumineuse émet de la lumière, les rayons lumineux se propagent dans toutes les directions. Pour utiliser une source lumineuse et obtenir l'éclairage souhaité, des mécanismes spécifiques sont nécessaires pour contrôler la lumière et ajuster sa distribution spatiale afin d'obtenir l'effet désiré. Ce contrôle est appelé distribution de la lumière.
3. En quoi le spectre d'une LED diffère-t-il du spectre d'autres luminaires ?
Un spectre est la représentation de la lumière monochromatique dispersée par un système dispersif (tel qu'un prisme ou un réseau) et ordonnée séquentiellement selon la longueur d'onde (ou la fréquence). On l'appelle aussi spectre optique. Le spectre électromagnétique complet comprend les ondes radio, le rayonnement infrarouge, le rayonnement ultraviolet et les rayons X. Ils diffèrent par leur longueur d'onde. La plus grande partie du spectre, le spectre visible, est la portion du spectre électromagnétique perceptible par l'œil humain, les longueurs d'onde comprises entre 400 et 760 nanomètres constituant la lumière visible typique.
Actuellement, la plupart des LED utilisent une puce LED bleue pour exciter un ou plusieurs phosphores, mélangeant ainsi la lumière bleue et la lumière émise par le phosphore pour produire de la lumière blanche. Par conséquent, le spectre d'une LED typique présente généralement plus de deux pics, tandis que d'autres gammes de longueurs d'onde ont une intensité lumineuse relativement faible.
(Différences entre les spectres des LED et ceux des autres types de luminaires)
4. Qu'est-ce que la température de couleur ? Quelles sensations évoquent les différentes températures de couleur ?
La température de couleur est une mesure de la couleur (surface colorimétrique) d'une source lumineuse. Lorsque la couleur émise par une source lumineuse est identique à celle émise par un corps noir à une certaine température, la température du corps noir à cette température est définie comme la température de couleur de la source lumineuse, exprimée en kelvins (K). La plupart des sources d'éclairage émettant une lumière communément appelée lumière blanche, la température de surface colorimétrique, ou température de couleur corrélée, d'une source lumineuse est utilisée pour indiquer le degré de blancheur relative de sa lumière, quantifiant ainsi la performance colorimétrique de la source. Le lieu du corps noir dans le système de coordonnées colorimétriques CIE illustre la transformation de la couleur d'un corps noir du rouge à l'orange-rouge, puis au jaune, au blanc jaunâtre, au blanc et enfin au blanc bleuâtre, comme indiqué dans le diagramme ci-dessous.
(Différentes températures de couleur évoquent des sensations différentes.)
Les différentes températures de couleur des sources lumineuses produisent des lumières de couleurs différentes : les températures de couleur élevées produisent une lumière plus bleutée, communément appelée lumière blanche froide ; tandis que les températures de couleur basses produisent une lumière plus rougeâtre, communément appelée lumière blanche chaude. Les températures de couleur inférieures à 3 300 K créent une atmosphère stable et chaleureuse ; les températures de couleur comprises entre 3 000 et 5 000 K sont considérées comme intermédiaires et procurent une sensation de fraîcheur ; les températures de couleur supérieures à 5 000 K créent une sensation de froid. La combinaison de différentes couleurs de lumière provenant de différentes sources lumineuses permet de créer un environnement optimal.