Un peu de physique sur l’intensité d’une lampe ou comment comprendre la physique de la lumière en quelques notions scientifiques
On sait que la lumière peut être considérée comme une onde électromagnétique ou bien comme des paquets d’énergie élémentaire appelés photons, qui voyagent à la vitesse de 300000 km/s dans le vide. Une propagation dans un milieu physique se fera à une vitesse divisée par une grandeur que l’on appelle l’indice de réfraction, généralement noté “n”, qui est donc le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide, divisé par la vitesse de la lumière dans le matériau considéré. n est donc supérieur ou égal à 1. Cet indice de réfraction est utilisé dans les calculs optiques servant à concevoir les systèmes d’imagerie (comme une optique d’appareil photo, un télescope …) en utilisant les lois de la réfraction que nous devons à un scientifique Français: Descartes, dont ces fameuses lois portent son nom. Elles sont à la base de tout calcul optique.
Il est possible de caractériser une source lumineuse par ces facteurs principaux que l’on classe dans le domaine de la photométrie :
– L’éclairement produit par la source lumineuse sur une surface distance qui est une grandeur physique qui se mesure en lux (ou lumen/m2, ou Watt/m2 dans le système international) et qui désigne la quantité de lumière reçue par la surface éclairée par unité de surface. Cette grandeur n’est donc pas uniquement fonction de la source lumineuse, mais également de la géométrie du système mis en oeuvre. On comprend bien que si on éloigne la surface réceptrice de la source lumineuse, on diminue dans un rapport qui est fonction de la distance au carré, l’éclairement de cette même surface. De plus, l’inclinaison de la surface est également un facteur qui va jouer sur l’éclairement produit. A considérer donc lorsque vous aménager un intérieur avec un luminaire.
– Le flux lumineux, exprimé en lumen (ou Watts dans l’unité internationale) qui est utilisé en physique pour exprimer le flux total émis par une source lumineuse. C’est typiquement la puissance totale lumineuse émise par la lampe, ou la source, à ne pas confondre avec la puissance électrique absorbée, également exprimé en Watt (ou Joules/secondes, soit une énergie par unité de temps) qui caractérise la consommation de la lampe. A ce niveau, un choix se portant sur des lampes LED, présentera une option plus économique en consommation, pour une puissance lumineuse plus rentable. Nous pouvons donc nous poser la question de savoir ou “passe” la puissance électrique non transformée en lumière ? Et bien tout simplement en chaleur, qui est le propre des lampes à incandescence qui chauffent, a contrario des lampes LED, qui en général, restent froides.
– L’intensité de la source, qui est en général utilisée pour des sources ponctuelles, ou de petites dimensions, qui va s’exprime en Candela (cd) ou Watt/stéradian dans le système international, qui caractérise la puissance lumineuse émise dans un certain cône de lumière. C’est typiquement cette grandeur qui sert à déterminer la directivité d’une source.
– L’émittance, qui va être adaptée à la caractérisation de la quantité de lumière émise par unité de surface (exprimé en Lux, ou lumen/m2, ou Watt/m2) d’une source en générale de grande dimension surfacique, comme une plaque par exemple. Cette grandeur est adaptée pour les élément diffusant qui vont “étaler” la lumière et permettre d’homogénéiser la source d’émission. La grandeur utilisé est la même que celle employée pour l’éclairement, mais ne caractérise pas la même grandeur. Dans le cas de l’émittance, il s’agit d’une source émettant de la lumière par unité de surface, dans le cas de l’éclairement, il s’agit d’une quantité de lumière reçue par une surface réceptrice.
– La luminance, seule notion appréciable par l’oeil humain, qui présente la quantité de lumière émise par unité de surface et pour un certain cône géométrique. C’est une combinaison de l’intensité et de l’émittance. Elle est donc exprimée en Watt/m2/Stéradian, ou bien candela/m2, ou Lux/stéradian selon le choix et la praticité des calculs. Dans le domaine de la décoration, pour faire varier “la force” d’un éclairage, on augmente ou on diminue la luminance.
Pour aller plus loin…
On peut encore pousser nos recherches et s’intéresser de près à la force d’une source ou les effets qu’elle va induire …
Attention donc aux abus du langage courant, qui, si on veut rester rigoureux, nécessite de manipuler des grandeurs physiques qui permettront de caractériser tout cela de façon précise.
Plus encore sur wikipedia sur le sujet: https://fr.wikipedia.org/wiki/Intensit%C3%A9_lumineuse
Mais revenons, après cet interlude scientifique, à des notions de décoration plus artistiques avec ces lampes qui remplirons de lumière votre intérieur …
