Ce cour est une première partie, qui décrit la lumière et le phénomène d'ondes électromagnétiques. C'est une introduction au calcul d'éclairage intérieur. C'est un travail modeste dans le cadre de la formation de BTS en architecture d'intérieur.
2. LUMIERE ET ARCHITECTURE
Éclairer naturellement un bâtiment est
plus qu'une solution technique à un
problème d'efficacité énergétique ou
bien même qu'une solution esthétique
d'intégration à l'architecture.
3. LUMIERE = PHILOSOPHIE
La lumière naturelle doit être un
composant essentiel d'une philosophie
qui reflète une attitude plus responsable
et plus sensible de l'être humain par
rapport au milieu où il vit.
4. DUALITE DE LA NATURE
La nature de la lumière est double :
Elle peut être décrite comme un ensemble
de particules élémentaires de masse nulle,
les photons,
Soit comme des
ondes électromagnétiques,
8. SPECTRE DE LA LUMIERE
La nature électromagnétique de la lumière la
caractérise par une longueur d’onde et une
fréquence.
La lumière blanche se décompose en
faisceaux lumineux, lorsqu’elle traverse un
prisme, dont les couleurs sont celles de l’arc
en ciel.
Chacun de ces faisceaux lumineux possède
donc une longueur d’onde et une fréquence
propres.
11. PROPAGATION DE LA LUMIERE
La lumière se propage en ligne droite à
environ C = 300 000 km/s dans le vide.
Mais lorsqu’elle traverse un milieu
transparent, sa vitesse V diminue en fonction
de l’indice de réfraction du milieu (n) selon la
formule :
V = C / n ;
13. Flux lumineux : F [lm] = lumen
C'est la puissance
lumineuse émise
par une lampe,
exprimée en
lumens (lm); c’est
la quantité de
lumière émise par
unité de temps.
14. Intensité lumineuse : I [cd] candela
I = flux / angle solide --- 1 cd = 1 lm/sr
C'est la quantité de
flux lumineux
émise dans une
direction
particulière,
exprimée en
candelas (cd)
15. Eclairement : E [lx] = [lux]
E = Flux / Surface --- 1 Lx = Lm/m²
C'est la quantité
de flux lumineux
éclairant une
surface, exprimée
en lumen par
m² ou lux;
16. Luminance : L [nit]
L = Intensité / Surface
C'est la "brillance"
d'une surface
éclairée ou d'une
source lumineuse
telle que perçue
par l'œil humain
18. CONSEQUENCES
• PLUS LA DISTANCE ENTRE LA SOURCE ET LA
SURFACE ECLAIREE EST GRANDE PLUS
L’ECLAIREMENT EST FAIBLE
• PLUS L’ANGLE D’INCIDANCE EST GRAND PLUS
L’ECLAIREMENT EST FAIBLE
• SI = 90 ° Alors E = 0 ( cos 90 ° = 0)
• SI = 0 ° Alors E = I/d²
21. CONSEQUENCES
Plus l’intensité de l’éclairage est
importante plus la luminance l’est.
Plus l’angle d’inclinaison de la
surface est grand plus la luminance
est importante.
22. Lorsque la lumière visible
du soleil est interceptée
par une paroi, une partie
de la lumière est
réfléchie (RL) vers
l’extérieur, une partie est
absorbée (AL) par les
matériaux, une partie est
transmise à l’intérieur.
24. Lorsque la lumière passe
d’un milieu à un autre,
elle change de direction
à l’interface entre ces
milieux
25. LA REFRACTION
Chaque fois qu'un rayon lumineux
change de milieu, il change de direction,
si la vitesse de la lumière dans ce milieu
change. Ce changement de direction
obéit à une loi, la loi de Snell-Descartes,
qui fait intervenir les directions (les
angles) et la vitesse de la lumière dans
les milieux considérés.
26. Lors d’une réflexion de
la lumière sur un miroir,
l’angle d’incidence =
angle de réflexion
27. LA REFLEXION
Un rayon lumineux qui frappe une
surface métallique bien polie, change
de direction et prend une direction
symétrique
32. TEMPERATURE DE COULEUR Tc
Quand on chauffe de plus en plus fort un
"corps noir" il devient d'abord chaud , il émet
des rayons infrarouges (qu'on sent mais qu'on
ne voit pas), puis rouge, puis orange, puis
jaune, puis blanc.
La Tc est par définition la température en
Kelvin nécessaire pour obtenir la couleur en
question lorsqu’on chauffe un corps noir.
33. INTERPRETATION
Une source de lumière par
incandescence dont la lumière tire sur
le jaune rouge aura une température
de couleur plus basse (3500 à 4000
K), par contre un arc électrique bleuté
aura une température de couleur
supérieur à 6500 K.
34. Notez que plus la température Kelvin
d'un objet augmente, plus celle-ci est
"froide" à l’œil (teintes bleutées) et
inversement. La lumière d'une
bougie est dans l'imaginaire associé
à une teinte chaude (jaune, orange,
rouge), alors que sa température est
finalement faible.
PARADOXE !!!
41. CONTRASTE
• Du point de vue physique, le contraste de
luminance entre deux plages lumineuses
est généralement représenté par la
formule :
C = ( L2 – L1 ) / L1
42. RECOMMANDATIONS
- arrière-fond de la tâche visuelle/entourage,
3/1,
- arrière-fond de la tâche visuelle/champ visuel
(180°), 10/1,
- sources lumineuses/surfaces contiguës, 20/1,
- pour l'ensemble de l'espace intérieur, 40/1.
44. INDICE DU LOCAL K
Les luminaires sont situés dans un plan
horizontal, dit «plan des luminaires», situé à
la hauteur h au-dessus du plan utile. A partir
de cette grandeur il est possible de définir la
caractéristique dimensionnelle du local indice
K qui vaut :
K = a . b / h (a + b)
a et b étant les côtés du local