La luminosité

La luminosité est un terme utilisé dans le langage courant pour désigner plusieurs réalités physiques. Elle se rapporte aussi bien à la quantité de lumière émise par une source lumineuse, qu'à celle reflétée par des surfaces. Ce n'est pas une caractéristique physique intrinsèque d'une source lumineuse, mais une perception de l’œil humain. Cette notion facilement interprétable par un observateur humain est largement utilisée pour qualifier les performances d'un éclairage LED.

Définitions et interprétations de la luminosité

La notion de luminosité se rapporte à la perception humaine de la lumière émise par une source lumineuse. En photométrie, elle désigne en effet la sensation d'éclat d'une source de lumière. Il s'agit d'une perception subjective de l’œil humain, et non d'une grandeur physique mesurable. Elle recouvre en fait deux réalités physiques différentes :

  • La quantité de lumière perçue par un observateur humain face à un objet qui émet directement de la lumière (on parle alors de source primaire de lumière). Il peut s'agir par exemple d'une ampoule LED, ou de l'écran d'un smartphone. Dans ce cas, la notion de luminosité peut être rattachée à celle de flux lumineux.
  • L'impression lumineuse que l'observateur ressent en observant une surface éclairée par une source lumineuse, cette surface devenant alors une source secondaire de lumière (comme la Lune éclairée par le Soleil). En photométrie, cette sensation de lumière est également désignée sous le nom de clarté, ou leucie. Cette interprétation de la luminosité est rattachable à la notion d'éclairement, et celle de luminance qui en découle. Elle est dépendante non seulement de la quantité de lumière reçue par la surface, mais aussi de la matière, de la couleur et de la forme de celle-ci, et de la couleur d'éclairage utilisée.

Comment mesure-t-on la luminosité ?

La luminosité au sens strict du terme correspondant à une perception subjective, elle n'a théoriquement pas d'unité. Cependant, comme nous l'avons déjà mentionné, cette notion peut être rattachée à des grandeurs physiques mesurables : le flux lumineux d'une part, et l'éclairement d'autre part.

Le flux lumineux, exprimé en lumens (symbole : lm), est défini comme la quantité totale de lumière visible émise par une source lumineuse. Le flux lumineux est donc directement lié à la sensation d'éclat ressentie par un observateur. En effet, la quantité de lumière perçue par l’œil est d'autant plus grande que le flux lumineux émis est important. Dans les caractéristiques techniques des lampes LED, il arrive fréquemment que le terme « flux lumineux », peu connu du grand public, soit remplacé par le terme « luminosité », plus facilement interprétable.

L'éclairement, dont l'unité de mesure est le lux (lx), correspond à la quantité de lumière reçue par une surface. Ce n'est pas une grandeur directement accessible à la perception humaine. La notion physique perceptible par l’œil humain est la luminance, ou quantité de lumière renvoyée par unité de surface d'un objet éclairé, exprimée en candela par mètre carré. La luminance est corrélée à la quantité de lumière émise par la source de lumière et à la taille de la zone éclairée par celle-ci. Elle est également fortement dépendante des caractéristiques de la surface éclairée (couleur, forme, rugosité...). Cependant, dans les applications usuelles d'éclairage domestique, les surfaces éclairées sont claires et globalement lisses. On assimile donc souvent les notions d'éclairement et de luminance. Il en résulte qu'on utilise la mesure de l'éclairement en lux pour caractériser l'impression lumineuse, ou luminosité, ressentie en face d'une grande surface éclairée, telle que les murs d'une pièce par exemple.

Notons que pour les anciennes technologies d'éclairage telles que les ampoules à incandescence, la quantité de lumière émise était directement liée à la puissance électrique consommée. Le pouvoir éclairant d'une ampoule était donc exprimé en watts. Avec le développement des ampoules basse consommation, puis des ampoules LED, la quantité de lumière ne dépend plus du nombre de watts consommés par l'ampoule. On utilise donc maintenant le nombre de lumens pour caractériser la luminosité d'une lampe LED. Nous vous invitons à consulter le tableau de correspondance entre lumens et watts. Le nombre de lumens pour 1 watt fait référence à la notion de rendement lumineux.

Luminosité et éclairage LED

Nous avons vu que la luminosité d'un luminaire LED est assimilable au flux lumineux émis. Cette valeur, exprimée en lumens, est celle qui est indiquée dans les spécifications techniques de l'ampoule. L'intensité lumineuse est donc un critère de choix majeur pour les lampes LED. La prise en compte du nombre de lumens est particulièrement pertinente lorsque l'on recherche un éclairage ambiant.

Cependant, la sensation lumineuse perçue dans une pièce éclairée est très fortement dépendante de la taille de cette pièce. En effet, elle est provoquée non seulement par la lumière directe, mais également par la lumière réfléchie sur les murs et les objets. Or, un mur situé loin de la source lumineuse ne recevra qu'une petite fraction du flux lumineux, et reflétera donc peu de lumière. C'est pourquoi les recommandations de choix d'une ampoule LED, d’un panneau LED ou encore d’une réglette LED en fonction de la zone à éclairer sont généralement indiquées en lux (ou lm/m2).

On peut ainsi faire les préconisations suivantes pour le nombre de lumens par m2

  • Pour les zones de passage : 100 lx.
  • Pour l'éclairage ambiant des pièces de vie : 200 lx. Le nombre de lumens pour un salon de 20m2 serait donc de 4 000.
  • Pour les zones de repas, de lecture ou de jeux : 300 lx.
  • Pour les zones de travail telles que le plan de travail de la cuisine : 400-500 lx.

Précisons enfin que la luminosité d'une lampe LED est très dépendante de la couleur d'éclairage. En effet, pour la même énergie électrique consommée, une ampoule blanche sera perçue par l’œil comme beaucoup plus lumineuse qu'une ampoule bleue ou rouge. De la même façon, la sensation de lumière ressentie dans une pièce dépend de la couleur et de la forme des surfaces et objets qui la composent. Pour la même couleur d'éclairage, une pièce aux murs et plafonds blancs et lisses semblera beaucoup plus lumineuse qu'une pièce aux murs sombres et avec des poutres au plafond.

Faire varier la luminosité d'un luminaire LED

Certaines ampoules LED présentent la caractéristique d'être dimmables, ou gradables. Dimmable signifie que l'on peut faire varier leur luminosité en modifiant leur tension d'alimentation. Lorsque cette tension est à sa valeur nominale, et que la puissance électrique consommée est maximale, l’intensité de l'éclairage est elle aussi maximale. Si l'on diminue la tension d'alimentation au moyen d'un variateur LED ou dimmer LED, l'ampoule émet moins de lumière. Un éclairage LED dimmable permet donc d'obtenir un éclairage idéal en toutes circonstances. Dans une chambre par exemple, elle permet de bien illuminer la pièce lorsque l'enfant joue, et d'obtenir une lumière tamisée au moment du coucher.

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