Flux lumineux - Définition

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- Introduction - Unités de mesure anglo-saxonnes

Introduction

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 dont l'intensité uniforme vaut 1 candela. Notons que le nombre de photons correspondant à un lumen est tellement grand (de l'ordre de 7.10¹³ mole par seconde) 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).

$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)
	400	500	600	700
	410	510	610	710
	420	520	620	720
	430	530	630	730
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	460	560	660	760
	470	570	670	770
380	480	580	680	780
390	490	590	690

$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)
	400	500	600	700
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380	480	580	680	780
390	490	590	690

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390	490	590	690

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390	490	590	690

$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)	$λ$ (nm)
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380	480	580	680	780
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