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). 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)

Voir aussi

• Chrominance
• Efficacité lumineuse spectrale
• Efficacité lumineuse
• Vue

• Le wikilivre de photographie et plus spécialement les chapitres :
  • grandeurs lumineuses et unités photométriques ;
  • efficacité lumineuse.

• Bougie (unité de mesure)