Flux lumineux

Le flux lumineux est la grandeur visuelle qui correspond à la puissance lumineuse émise par une source, soit un nombre de photons par unité de temps.


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Le flux lumineux est la grandeur visuelle qui correspond à la puissance lumineuse émise par une source, soit un nombre de photons par unité de temps. Il ne faut pas confondre le flux lumineux avec le flux énergétique émis par cette même source : en effet, selon sa longueur d'onde, un rayonnement électromagnétique produit une sensation visuelle d'intensité particulièrement variable, ou alors pas de sensation du tout si on se situe en dehors du domaine de la lumière visible.

L'unité SI de flux lumineux est le lumen, symbole lm (du mot latin signifiant lumière). Il correspond au flux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source dont l'intensité uniforme vaut 1 candela. Notons que le nombre de photons correspondant à un lumen est tellement grand (de l'ordre de 7.1013 mole par seconde) qu'il n'y a pas de correspondance précise.

Pour tenir compte de la sensibilité différente de l'œil humain à chaque longueur d'onde du rayonnement, on corrige la puissance du rayonnement électromagnétique par un calcul d'intégrale tenant compte, pour chaque longueur d'onde du domaine visible, de la sensibilité de l'œil. Pour cela, on utilise les fonctions de sensibilité spectrale normalisées v (λ) et v' (λ) définies par les tableaux ci-dessous. Ces fonctions deviennent nulles pour l'infrarouge ou l'ultraviolet qui se situent hors du domaine visible.

À un flux énergétique d'un watt de rayonnement monochromatique de longueur d'onde 555 nm (un vert-jaunâtre, où le maximum est atteint : v (555 nm) = 1), correspond un flux lumineux de 683 lumens, tandis qu'avec la même puissance le flux lumineux sera moitié moindre (344 lumens) pour un vert (510 nm) ou un orange (610 nm)  : v (510) = v (610) = 0, 503.

Le calcul pour une lumière polychromatique est le suivant :  F = K_M \cdot \int_{380\ nm}ˆ{780\ nm}F_{e}(\lambda) \cdot v(\lambda)\ d\lambda  avec KM = 683 lm/W

où Fe (λ)  est la densité spectrale de flux énergétique (flux énergétique pour une bande particulièrement étroite de longueur d'onde donnée λ), qui s'exprime en watts / mètre ( =puissance / largeur spectrale).

C'est ce qui explique la différence de rendement lumineux entre les différents modes d'éclairage, selon que la puissance est diffusée dans la zone proche du maximum de sensibilité (cas d'une lampe fluorescente, d'une diode électroluminescente) ou au contraire loin de cette zone et même hors du visible (cas d'une ampoule à incandescence classique ou halogène).


Efficacité lumineuse relative v (λ). Vision photopique (diurne)
λ
(nm)
v (λ) λ
(nm)
v (λ) λ
(nm)
v (λ) λ
(nm)
v (λ) λ
(nm)
v (λ)
    400 0, 000 4 500 0, 323 600 0, 631 700 0, 004 1
410 0, 001 2 510 0, 503 610 0, 503 710 0, 002 1
420 0, 004 0 520 0, 710 620 0, 381 720 0, 001 05
430 0, 011 6 530 0, 862 630 0, 265 730 0, 000 52
440 0, 023 540 0, 954 640 0, 175 740 0, 000 25
450 0, 038 550 0, 995 650 0, 107 750 0, 000 12
460 0, 060 560 0, 995 660 0, 061 760 0, 000 06
470 0, 091 570 0, 952 670 0, 032 770 0, 000 03
380 0, 000 0 480 0, 139 580 0, 870 680 0, 017 780 0, 000 015
390 0, 000 1 490 0, 208 590 0, 757 690 0, 008 2    


Efficacité lumineuse relative. Vision scotopique (crépusculaire)
λ
(nm)
v (λ) λ
(nm)
v' (λ) λ
(nm)
v' (λ) λ
(nm)
v' (λ) λ
(nm)
v' (λ)
    400 0, 009 29 500 0, 982 600 0, 033 15 700 0, 000 017 80
410 0, 034 84 510 0, 997 610 0, 015 93 710 0, 000 009 14
420 0, 096 6 520 0, 935 620 0, 007 37 720 0, 000 004 78
430 0, 199 8 530 0, 811 630 0, 003 335 730 0, 000 002 546
440 0, 328 1 540 0, 650 640 0, 001 497 740 0, 000 001 379
450 0, 455 550 0, 481 650 0, 000 677 750 0, 000 000 760
460 0, 567 560 0, 328 8 660 0, 000 312 9 760 0, 000 000 425
470 0, 676 570 0, 207 6 670 0, 000 148 0 770 0, 000 000 241
380 0, 000 589 480 0, 793 580 0, 121 2 680 0, 000 071 5 780 0, 000 000 139
390 0, 002 209 490 0, 904 590 0, 065 5 690 0, 000 035 33    

Unités de mesure anglo-saxonnes

L'unité de mesure de flux lumineux est le spherical candle power (bougie sphérique) (1 cd×4π. sr ≈ 12, 566 lm)

Voir aussi

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 11/11/2010.
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