Flux lumineux

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. 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 très variable, voire pas de sensation du tout si l'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 isotrope dont l'intensité vaut 1 candela. Notons que le nombre de photons correspondant à 1 candela est grand (pour une source isotrope monochromatique de longueur d'onde 555 nm, cela correspond à l'émission d'environ 5.10¹⁶ photons par seconde) et 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 : $F = K_M \cdot \int_{380\ nm}^{780\ nm}F_{e}(\lambda) \cdot v(\lambda)\ d\lambda$ avec $K M$ = 683 lm/W

où $F e (λ)$ est la densité spectrale de flux énergétique (flux énergétique pour une bande très 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)^[1]^,^[2]. Vision photopique (diurne)
$λ$
(nm) $v (λ)$ $λ$
(nm) $v (λ)$ $λ$
(nm) $v (λ)$ $λ$
(nm) $v (λ)$ $λ$
(nm) $v (λ)$ $λ$
(nm) $v (λ)$

400 0,000 396 500 0,323 00 600 0,631 00 700 0,004 102 800 0,000 004

410 0,001 21 510 0,503 00 610 0,503 00 710 0,002 091 810 0,000 002

420 0,004 00 520 0,710 00 620 0,381 00 720 0,001 047 820 0,000 001

430 0,011 60 530 0,862 00 630 0,265 00 730 0,000 520 830 0,000 000

440 0,023 00 540 0,954 00 640 0,175 00 740 0,000 249

450 0,038 00 550 0,994 95 650 0,107 00 750 0,000 120

360 0,000 004 460 0,060 00 560 0,995 00 660 0,061 00 760 0,000 060

370 0,000 012 470 0,090 98 570 0,952 00 670 0,032 00 770 0,000 030

380 0,000 039 480 0,139 02 580 0,870 00 680 0,017 00 780 0,000 015

390 0,000 120 490 0,208 02 590 0,757 00 690 0,008 21 790 0,000 007

Efficacité lumineuse relative. Vision scotopique (nocturne)
$λ$
(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)

Notes et références

↑ Robert Sève, Science de la couleur, Marseille, Chalagam, 2009 (ISBN 2-9519607-5-1), p. 334

↑ ISO 11664-1:2007(E) et CIE S 014-1/E:2006

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Efficacité lumineuse relative v(λ)^[1]^,^[2]. Vision photopique (diurne)
$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$
		400	0,000 396	500	0,323 00	600	0,631 00	700	0,004 102	800	0,000 004
410	0,001 21	510	0,503 00	610	0,503 00	710	0,002 091	810	0,000 002
420	0,004 00	520	0,710 00	620	0,381 00	720	0,001 047	820	0,000 001
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440	0,023 00	540	0,954 00	640	0,175 00	740	0,000 249
450	0,038 00	550	0,994 95	650	0,107 00	750	0,000 120
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370	0,000 012	470	0,090 98	570	0,952 00	670	0,032 00	770	0,000 030
380	0,000 039	480	0,139 02	580	0,870 00	680	0,017 00	780	0,000 015
390	0,000 120	490	0,208 02	590	0,757 00	690	0,008 21	790	0,000 007

Efficacité lumineuse relative. Vision scotopique (nocturne)
$λ$ (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
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