Rendement lumineux

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Le rendement lumineux d'une source lumineuse est le rapport entre le flux lumineux émis par cette source lumineuse et la puissance absorbée par la source. Il s'exprime donc en lumens par watt (lm/W) dans le système international.

Si on note P la puissance reçue par la source, le plus souvent sous forme électrique, et F le flux lumineux émis, alors le rendement lumineux ε vaut par définition : $\eta = \frac{F}{P}$.

Contributions au rendement lumineux

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Le rendement lumineux est en général généré par deux contributeurs principaux. Le premier est le rendement énergétique de la source, noté ρ, qui exprime que toute la puissance reçue n'est pas convertie en rayonnement, mais qu'une partie est perdue en échauffement (conduction et convection), tel que $\rho = \frac{\Phi}{P}$ où Φ est le flux énergétique émis. C'est une grandeur sans dimension car c'est le rapport de deux puissances.

La deuxième contribution est l'efficacité lumineuse V du rayonnement. Elle traduit le fait qu'une partie seulement du rayonnement est perçue sous forme de flux lumineux, le reste étant une nouvelle perte de chaleur sous forme de rayonnement invisible pour l'œil. $V = \frac{F}{\Phi}$

Lorsque la source n'est pas monochromatique mais que sa longueur d'onde appartient à un domaine étendu, le flux énergétique vaut : $\Phi = \int \Phi_\lambda d \lambda$, où $\Phi_\lambda$ est le flux énergétique émis à la longueur d'onde λ.

Le flux lumineux vaut lui : $F = \int \frac{V_\lambda}{L} \Phi_\lambda d \lambda$, où $V_\lambda$ est une fonction sans dimension appelée efficacité lumineuse spectrale, exprimant la sensibilité du récepteur aux différentes longueurs d'onde, et L est une valeur numérique dont l'inverse $1/L$ vaut 683 lm/W.

L'efficacité lumineuse se calcule donc par : $V = \frac{\int V_\lambda \Phi_\lambda d \lambda}{L \int \Phi_\lambda d \lambda}$. Elle a la grandeur de 1/L.

Globalement, le rendement lumineux est le produit de ces deux contributions : $\eta = \rho \cdot V$

Souvent, cette valeur du rendement lumineux est appelée elle-même efficacité lumineuse, en particulier par la majorité des fabricants de lampes. Cela peut prêter à confusion car, rigoureusement, l'efficacité lumineuse n'est avec le rendement énergétique qu'un des deux facteurs du rendement lumineux global.^{[réf. nécessaire]}

Rendement lumineux en lm/W et le rendement lumineux en % de la valeur maximale possible pour diverses sources de lumière

Catégorie	Type	Rendement lumineux (lm/W)	Rendement lumineux (%)
Combustion	Bougie	0,3	0,04 %
Incandescence	Lampe incandescente à filament de tungstène de 5 W	5	0,7 %
	Lampe incandescente à filament de tungstène de 40 W	12,6	1,9 %
	Lampe incandescente à filament de tungstène de 100 W	17,5	2,6 %
	Lampe halogène à enveloppe de verre	16	2,3 %
	Lampe halogène à enveloppe de quartz	24	3,5 %
	Lampe incandescente haute température	35	5,1 %
Fluorescent	Lampe fluorescent compacte 5 à 24 W	45–60	6,6 % – 8,8 %
	Tube fluorescent 34 W (T12)	50	7 %
	Tube fluorescent 32 W (T8)	60	9 %
	Tube fluorescent 36 W (T8)	jusqu'à 93	jusqu'à 14 %
	Tube fluorescent 28 W (T5)	104	15,2 %
	Tube fluorescent 32 W (T5 Eco)	114	16,7 %
Diode électroluminescente	DEL blanche	26–130	3,8 % – 19 %
	DEL blanche (prototypes)	jusqu'à 208	jusqu'à 30 %
Lampe à arc	Lampe au xénon	30–50	4,4 % – 7,3 %
	Lampe à arc mercure-xénon	50-55	7,3 % – 8,0 %
Lampe à décharge	Lampe à vapeur de sodium haute pression	150	22 %
	Lampe à vapeur de sodium basse pression	183–200	27 %
	Lampe au soufre 1400 W	100	15 %
maximum théorique lumière monochromatique 540x1012 Hz, soit approx. 555 nm, vert)		683.002	100 %

Voir aussi

• Efficacité lumineuse spectrale
• Bougie (unité de mesure)