Support de cours réalisé par Sandre Fiori, Jean-Jacques Delétré et Nicolas Remy - laboratoire Cresson

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1 Principes Exemples architecturaux et urbains Fonctions non photométriques Fonctions photométriques : maîtriser le flux lumineux Luminaires d éclairage intérieur et extérieur Support de cours réalisé par Sandre Fiori, Jean-Jacques Delétré et Nicolas Remy - laboratoire Cresson 1.1 directions d éclairage Source: Valentin F., Lumiè re pour le spectacle, librairie théâtrale. Les directions de lumière sont liées à la position des sources. Elles définissent les angles et les orientations sous lesquels une surface, un volume, un objet ou un personnage sont éclairés. 1

2 Principes 1.1 directions d éclairage Plongée / contre-plongée - éclairage en plongée : la source est placée au dessus du sujet (direction solaire) - éclairage en douche : la source est placée à l aplomb du sujet (zénith) - éclairage en contre-plongée : la source est placée en dessous du sujet (direction anti-solaire) Eclairage frontal / latéral / contre-jour - éclairage frontal : la source est placée face au sujet - éclairage latéral : la source est placée sur un des côtés du sujet - éclairage frontal : la source est placée sur le côté, dans un plan parallèle le plus proche du sujet - contre-jour : la source est placée à l arrière du sujet Plongée : exemples 1.1 directions d éclairage Source : Valentin F., Lumière pour le théâtre. Les ombres portées sont plus ou moins prononcées L effet «douche» tend à créer un effet de surexposition 2

3 Effets anti-solaires 1.1 directions d éclairage église ST Eustache, Paris, éclair : L. CLAIR Place des Terreaux, Lyon, L. FACHARD éclair. Dans ces mises en lumière urbaines, les directions principales de lumière modifient la perception courante -diurne- du bâtiment. Éclairage face / latéral 1.1 directions d éclairage Source : Valentin F., Lumière pour le théâtre. Estompage ou accentuation des ombres Eclairage neutralisant ou dramatisant 3

4 contre-jour 1.1 directions d éclairage Source : Valentin F., Lumière pour le théâtre. Musée Guggenheim, New York Effet élémentaire Effet lié à la configuration de l espace et à la position de l observateur Principes 1.2 modes d éclairage Les modes d éclairage décrivent la manière dont une lumière est émise. Eclairage direct / indirect éclairage direct : la lumière atteint directement le sujet à éclairer éclairage indirect : la lumi ère atteint le sujet à éclairer après réflexions (les sources ne sont pas directement visibles) Eclairage diffus / filtré éclairage diffus : la lumière est transmise à travers un matériau translucide éclairage filtré : une partie des rayons atteint le sujet directement 4

5 Eclairage direct / indirect 1.2 modes d éclairage Métro, Paris Gymnase Europole, Grenoble Candélabre à éclairage indirect, Berlin Multiplexe, Echirolles Gare Montparnasse, Paris Définitions 2.1 Généralités Un luminaire est l appareil qui contient la source. Il comprend : - une partie électrique (alimentation et fonctionnement de la lampe - des composants mécaniques (qui doivent r ésister aux chocs, à la corrosion ) - une partie optique, qui sert à répartir le flux lumineux Un luminaire a ainsi plusieurs fonctions : - fonction photom étrique (répartition du flux lumineux) - fonctions non photométriques (protections électrique, mécanique, thermique ) Chaque domaine d application demande des types de luminaires particuliers et plus ou moins élaborés. Définition AFE : «un luminaire est un appareil servant à répartir, filtrer ou transformer la lumière d une ou de plusieurs lampes et comprenant, à l exclusion des lampes elles-même, toutes les pièces nécessaires pour fixer et protéger les lampes et, éventuellement, les circuits auxiliaires ainsi que les dispositifs de connexion au circuit d alimentation.» 5

6 2.2 Fonctions non photométriques Protection électrique Il s agit de protéger les personnes contre les risques d électrocution. Trois classes de protection normalisée ont été définies, en fonction du degré d isolation. Protection contre les influences extérieures 2.2 Fonctions non photométriques Degré 1 er chiffre 2 ème chiffre introduction de corps solides introduction de corps liquides 0 non protégé 1 plus de 50 mm eau verticale 2 plus de 12 mm verticale à 15 3 plus de 2,5 mm eau en pluie 4 plus de 1 mm projections 5 poussière jets d'eau 6 poussière sous pression paquets de mer 7 immersion L indice de protection (IP) est suivi de 2 chiffres. Plus le chiffre est élevé, meilleure est la protection. 6

7 Protection contre les chocs 2.2 Fonctions non photométriques Cet indice désigne l énergie de choc (en joules) nécessaire pour briser le luminaire. La valeur la plus basse (0,225J) correspond à un luminaire qui se brise en tombant. La valeur courante la plus haute (20J) à un luminaire anti-vandalisme. Exemple : un luminaire IP20 Classe J - laisse pénétrer des solides de moins de 50 mm - n est pas protégé contre les liquides - est moyennement isolé électriquement - résiste au choc subi par la chute d un petit objet exprime son comportement au feu Modes d éclairage 2.3 Fonctions photométriques Intensif Extensif Semi direct Mixte Diffus Semi indirect Indirect La photométrie d un luminaire définit la manière dont le flux lumineux (de la source qu il contient) est émis dans les différentes directions de l espace. 7

8 Géométrie des luminaires 2.3 Fonctions photométriques La conception des luminaires fait appel aux lois de l optique, utilisant principalement la réflexion et la réfraction. Ces lois se déclinent en fonction de la nature des matériaux utilisés et de leur géométrie. La parabole : tout rayon partant d un foyer et réflé chi par la courbure prend une direction parall èle à l axe de la parabole L ellipse : tout rayon partant d un foyer et réfléchi par la courbure passe par l autre foyer La parabole et l ellipse sont les deux figures de base de la géométrie des luminaires. Courbes photométriques 2.3 Fonctions photométriques Exemples large ouverture faible ouverture ailes chauve souris lèche mur Certains luminaires sont décrits par deux courbes, une courbe pour chacun des plans de symétrie. Par convention : - la courbe en trait plein représente la répartition des intensités lumineuses dans le plan transversal (le plan qui coupe la source) - la courbe en trait pointillé celle des intensités dans le plan longitudinal (dans la longueur de la source) 8

9 Courbes photométriques 2.3 Fonctions photométriques Attention, les valeurs sont souvent données pour 1000 lm. Si la source émet un flux réel de 4800 lm par exemple, il faut multiplier la valeur lue sur la courbe par le facteur de proportionnalité correspondant (soit ici x 4,8). Sur cet exemple, on lit qu'à l'aplomb du luminaire (incidence 0 ) l'intensité vaut pratiquement 200 cd. De même, à 30, on lit que I =180 cd pour le plan transversal et I =160 cd pour le plan longitudinal Limiter l éblouissement 2.3 Fonctions photométriques En intérieur comme en extérieur, il est nécessaire de masquer la vision directe de la source pour éviter l éblouissement. Ce schéma montre que les luminaires les plus éloignés sont ceux qui risquent le plus de gêner la vision de l usager. Plan de l'oeil 9

10 Limiter l éblouissement 2.3 Fonctions photométriques Plusieurs solutions plus ou moins élaborées sont utilisées : - le défilement, qui crée une zone de protection Lampe compacte Luminaire ouvert Luminaire à paralume désigne l'angle de défilement d d d - la transmission diffuse ou par réfraction - une géométrie adaptée des faces internes du luminaire Rendement d un luminaire 2.3 Fonctions photométriques Le rendement d un luminaire ( ) désigne le rapport du flux émis par le luminaire (Flu) au flux émis par la (ou les) lampe(s) qui l équipe(nt). = Flu / Fla A noter que le rendement global d un luminaire dépasse rarement 70 %. En fermant le luminaire par une vasque (verre ou matériau plastique), on perd au moins 8% de flux lumineux. 10

11 Classification photométrique des luminaires en éclairage intérieur 2.4 Luminaires d éclairage intérieur La norme UTE C permet la classification des luminaires en fonction de la répartition du flux lumineux dans l hémisphère inférieur et dans l hémisphère supérieur. Le fabricant doit aussi préciser le rendement de chacun de ces flux: - le type de répartition du flux inférieur est désigné par une lettre en A et J. - les lettres A à E désignent des luminaires de type intensif. - les lettres F à J désignent des luminaires extensifs. - le flux supérieur est désigné par la lettre T. Le symbole photométrique d un luminaire s écrit ainsi : ss [AàJ] + si T Par exemple, le symbole 0,52 D + 0,24 T désigne un luminaire : - émettant vers le bas selon un flux assez intensif, et avec un rendement de 52% - émettant aussi vers le haut, avec un rendement de 24 % Principales dénominations 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Luminaires Luminaire d éclairage public : luminaire destiné à l éclairage au sol des voiries, le plus souvent installés sur mât, candélabre ou console. Projecteur : luminaire dans lequel la lumière est concentrée, dans un angle solide délimité, par un système optique mettant en œuvre les phé nomènes de réflexion ou de réfraction afin d obtenir une intensit é lumineuse élevée. Luminaire encastré : luminaire conçu pour être entièrement ou partiellement encastré dans une surface d appui. Supports ou mobilier Candélabre : support destiné à porter un ou plusieurs luminaires et constitué d une ou plusieurs parties : un f ût et éventuellement une rehausse ou une crosse. Console : support du luminaire appliqué sur une paroi verticale. Borne basse : support de faible hauteur, pour éclairage piétonnier ou paysager. Luminaire d éclairage de voirie lanterne de style sur candélabre Bornes basses, candélabre et console à éclairage indirect Source : Thorn Europhane Source : Thorn Europhane 11

12 Exemple d une gamme de projecteurs extérieurs avec accessoires 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Source : Thorn Europhane Exemple d encastrés de sol 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Source : R. Narboni, la lumiè re et le paysage, le Moniteur 12

13 Exemple d une gamme pour éclairage urbain Platea - I Guzzini 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Source : I Guzzini Source : I Guzzini Exemple d une gamme pour éclairage urbain Platea - I Guzzini 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Source : I Guzzini 13

14 Exemple d une gamme pour éclairage urbain Platea - I Guzzini 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Source : I Guzzini Exemple d une gamme pour éclairage urbain Platea - I Guzzini 2.5 Luminaires d éclairage extérieur Source : I Guzzini 14

15 Eléments bibliographiques et sources documentaires Plummer H, Masters of light, tome 1 : twentieth-century pionners, revue A+U hors série, nov Association Française d Eclairage, Vocabulaire de l éclairage, Paris, Lux. Sites de fabricants accessibles via : (syndicat de l éclairage) 15