Comprendre l'éclairage : types, facteurs et unités

Éclairage chromatique et environnemental

Pour une visualisation optimale, les organes doivent être conservés dans la gamme de 380 nm à 780 nm. La longueur d'onde doit être perçue dans le seuil absolu de la perception visuelle pour être reconnue comme de la lumière par l'œil humain.

L'éclairage met en évidence les risques dans l'étude de l'hygiène industrielle en tant qu'agent de risque physique. Il s'agit d'une forme d'énergie qui se propage dans l'atmosphère et atteint l'homme. Il est donc nécessaire de mener des activités pertinentes au travail en respectant les limites permises.

La norme DS.594 stipule l'existence d'un niveau d'éclairage minimum requis sur le lieu de travail, basé sur l'activité qui s'y déroule.

Types de vision

• Vision photopique ou diurne : Régulée par les bâtonnets et les cônes dans la rétine de l'œil, elle permet la perception de la lumière et des différences de couleur.
• Vision scotopique ou nocturne : Régulée principalement par les bâtonnets de la rétine, elle permet la perception des différences de luminosité, mais pas des couleurs.
• Vision mésopique ou intermédiaire : Également appelée vision intermédiaire, elle se situe entre la vision photopique et scotopique. Elle revêt une grande importance pour la conception des systèmes d'éclairage et de la signalisation visuelle dans des conditions extrêmes et pour l'adaptation de l'œil humain.

Facteurs de la vision

La vision est un processus complexe impliquant des facteurs psychophysiologiques et physiologiques.

Facteurs psychophysiologiques

Ces facteurs concernent le domaine de la perception visuelle et incluent des phénomènes complexes, tels que la formation des couleurs ou la perception de segments gris sur un fond blanc.

Facteurs physiologiques

Ces facteurs sont les plus importants et sont liés à l'éclairage industriel. Ils se divisent en trois catégories : l'accommodation visuelle, l'adaptation visuelle et l'acuité visuelle.

Accommodation visuelle

C'est la capacité de l'œil à focaliser des objets à différentes distances (proches et lointaines). Elle implique une variation de l'épaisseur et de la longueur focale du cristallin, augmentant ainsi sa puissance pour permettre une vision nette des objets proches. Le temps d'accommodation visuelle varie considérablement avec l'âge.

La capacité à voir à différentes distances est étroitement liée au confort musculaire, à la posture et à la relaxation des muscles ciliaires.

Adaptation visuelle

C'est le processus par lequel l'œil s'adapte à différents niveaux de luminosité. L'iris de l'œil intervient dans ce processus, agissant comme le diaphragme d'un appareil photo pour réguler l'entrée de la lumière et s'adapter au spectre lumineux capté par l'œil.

Acuité visuelle

C'est la capacité de l'œil humain à percevoir et à distinguer les moindres détails visuellement, selon une échelle et à une distance données. Les lettres, chiffres et formes utilisés à cette fin sont appelés des optotypes.

Concepts et unités photométriques

Flux lumineux

Quantité de lumière émise par une source lumineuse, dépendant uniquement des propriétés de la source. Il est également appelé production de lumière. L'unité de mesure est le lumen (lm), qui correspond au flux émis par unité d'angle solide par une source d'intensité lumineuse unitaire (candela).

Rendement lumineux

Mesure la quantité d'énergie transformée en lumière par rapport à l'énergie totale consommée. C'est une mesure de l'efficacité lumineuse d'une source. Son unité est le lumen par watt (lm/W).

Intensité lumineuse (I)

Quantité d'énergie lumineuse répartie dans un volume solide de l'espace, de manière uniforme. Comme le flux lumineux, c'est une propriété caractéristique d'une source lumineuse, fournissant des informations sur le flux lumineux émis par la source.

Éclairage ou éclairement (E)

Flux lumineux incident sur une surface. Son unité est le lux (lx), qui correspond à un lumen de flux lumineux incident sur une surface uniformément répartie sur un mètre carré.

Luminance ou brillance photométrique (L)

Quantité d'énergie lumineuse émise ou réfléchie par un objet éclairé, rendant cet objet visible. Pour qu'un objet soit visible, il faut non seulement un certain niveau d'éclairage, mais aussi un contraste suffisant en termes de forme et de couleur avec le fond.

Contraste d'éclairage (C)

Différence de luminance entre un objet et son fond, rapportée à la luminance du fond.

Réflectance (R)

Rapport entre la lumière réfléchie par une surface (luminance) et la lumière incidente sur cette surface.

Éblouissement

Se produit lorsque les luminances des objets dans le champ visuel sont très élevées, provoquant une gêne visuelle. Par exemple, les phares d'une voiture la nuit.

Lampes

Lampes à incandescence (ampoule)

La lumière est produite par le chauffage électrique d'un filament, généralement en tungstène, à une température telle que le rayonnement tombe dans le spectre visible. Les composants principaux sont :

• Filament : Le tungstène est utilisé pour son point de fusion élevé et son faible taux d'évaporation, permettant des températures de fonctionnement plus élevées et donc une meilleure efficacité. Il est enroulé en spirale dans l'ampoule. La forme en spirale minimise les pertes de chaleur par conduction et convection. Les parties d'une lampe à incandescence sont : 1) Filament, 2) Enveloppe, 3) Gaz de remplissage et 4) Culot.
• Enveloppe : Structure fermée en verre blanc, coloré ou transparent, qui empêche le filament d'entrer en contact avec l'air extérieur (l'oxygène provoquerait sa combustion immédiate). Elle sert également à diffuser la lumière émise par le filament.
• Gaz de remplissage : Un gaz inerte (azote et argon) est ajouté pour augmenter la température de fonctionnement du filament. Une pression de gaz plus élevée à l'intérieur de l'ampoule réduit l'évaporation du filament, améliorant ainsi l'efficacité lumineuse et la durée de vie de la lampe.
• Culot : C'est le conducteur qui relie le filament de la lampe au circuit électrique. Les culots sont généralement en laiton, aluminium ou nickel pour assurer une bonne conductivité.

Les lampes-réflecteurs possèdent une fine couche métallique déposée sur leur surface interne, agissant comme un miroir pour diriger la lumière dans une direction prédéterminée.

Lampes halogènes

La température élevée du filament de ces lampes entraîne généralement l'évaporation de particules de tungstène, provoquant un noircissement de l'ampoule. Pour éviter cela, un gaz de la famille des halogènes (iode, chlore ou brome) est ajouté. Il établit un cycle de régénération qui empêche le noircissement. La température est suffisamment élevée pour éviter la condensation.

Lampes à réflecteur

Leur caractéristique essentielle est un filament compact situé à une position précise par rapport au réflecteur, assurant une linéation parfaite avec l'axe du système de projection.

Lampes pour projecteurs et théâtre

Elles sont constituées d'un filament très concentré pour obtenir une intensité lumineuse maximale dans le faisceau produit. Le filament est parfaitement centré, permettant de remplacer la lampe sans avoir à ajuster son orientation.

Lampes fluorescentes tubulaires (basse pression)

Il s'agit d'une décharge de mercure à basse pression, où la lumière est générée par des poudres fluorescentes activées par le rayonnement ultraviolet de la décharge. Elles ont la forme d'un tube cylindrique avec une électrode à chaque extrémité. Le tube contient de la vapeur de mercure à basse pression et une petite quantité de gaz inerte pour faciliter l'amorçage. La surface intérieure du tube est recouverte d'une poudre fluorescente (phosphore), dont la composition détermine la couleur de la lumière émise.