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Qu’est-ce que l’efficacité lumineuse spectrale ?

mercredi 21 septembre 2005

Fonction fondatrice de la photométrie, l’efficacité lumineuse spectrale fait le lien entre les unités énergétiques et les unités visuelles. L’efficacité lumineuse décrit un phénomène lié à la vision et non pas aux rayonnements électromagnétiques.

Fig. 1. L’efficacité lumineuse est le rapport entre les watts rayonnés sous forme d’ondes et la lumière qui en résulte, mais non pas les watts électriques consommés.

Une efficacité lumineuse pour le jour, une autre pour la nuit

Avant de définir l’efficacité lumineuse spectrale, précisons qu’il en existe plusieurs versions selon l’intensité de la lumière ambiante.. La première appelée efficacité photopique correspond à l’intensité de la lumière du jour. Une autre courbe appelée efficacité scotopique correspond aux faibles intensités lumineuses des conditions nocturnes. Entre ces deux courbes existent des courbes dites mésopiques qui apportent plus de précisions dans les conditions d’éclairages particulières. Seule la version photopique est habituellement utilisée ce qui la rend approximative dans certaines conditions.

Energie et lumière

L’efficicacité lumineuse spectrale est une fonction très importante de la photométrie visuelle, car c’est elle qui fait le lien entre le monde des rayonnements énergétiques et les rayonnements lumineux. L’efficacité lumineuse spectrale est simplement le rapporte entre le flux énergétique d’une source lumineuse et la luminosité ressentie. Ce rapport noté K(λ) illustre la progressivité de la luminosité depuis les longueurs d’onde sans lumière vers les ondes les plus lumineuses qui se situent entre le vert et le jaune.

Le tableau d’efficacité lumineuse spectrale (version 1951) rassemble quarante valeurs d’efficacité relevées pas à pas. Dans ce tableau présenté dans le lien précédent, j’ai rajouté deux mesures interpolées pour 555 nm et pour 507 nm qui coïncident précisément aux valeurs maxima des deux courbes.

Fig. 2. Les relevés de la table d’efficacité lumineuse sont plus parlants dans une représentation graphique.

Les scientifiques préfèrent souvent représenter la table d’efficacité lumineuse sous une forme plus en conformité avec notre réponse visuelle. Plutôt que d’utiliser une échelle linéaire comme sur la figure 2, on étire les courbes d’efficacité lumineuse à l’aide d’une échelle plus rapide basée sur le logarithme. Voir les courbes logarithme d’efficacité lumineuse.

Efficacité lumineuse d’un rayonnement

Dans la pratique, une source lumineuse est rarement monochromatique et le plus souvent il est composé d’un ensemble de rayonnements monochromatiques qui s’additionnent. Les longueurs d’onde sont alors comprises entre λ et λ + d λ dans l’intervalle 400 nm et 760 nm. On peut donc décrire l’efficacité lumineuse K(λ)sous une forme plus générale et définie par le rapport K(λ) = dF.V(λ)/dP.V(λ).

L’efficacité lumineuse spectrale K(λ) est souvent confondue avec sa version réduite appelée efficacité lumineuse relative ou facteur de visibilité V(λ). Elle est aussi parfois confondue avec le rendement lumineux.

La relation entre efficacité lumineuse et efficacité lumineuse relative est développée sur la page facteur de visibilité. Elle ne sera donc pas reprise ici.

Voir aussi la page lumen pour plus de précision sur la relation entre lumen et efficacité lumineuse.

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