Efficacité lumineuse d'une source

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L'efficacité lumineuse d'une source est le rapport entre le flux lumineux émis par cette source lumineuse et la puissance absorbée par la source[1],[2]. Elle s'exprime donc en lumens par watt (lm/W) dans le Système international d'unités.

Si l'on note P la puissance reçue par la source, le plus souvent sous forme électrique, et Φv le flux lumineux émis, alors L'efficacité lumineuse d'une source η vaut par définition :

Elle donne une information sur les performances d'une source lumineuse. Les fabricants indiquent couramment sa valeur parmi les données techniques des lampes. Certains auteurs[3],[4] utilisent aussi le terme de rendement lumineux pour désigner cette efficacité.

Contributions au rendement lumineux[modifier | modifier le code]

L'efficacité lumineuse d'une source possède en général deux contributions principales :

  • Le rendement énergétique de la source, noté ρ. Il exprime le fait que toute la puissance reçue n'est pas convertie en rayonnement, mais qu'une partie est perdue en chaleur (conduction et convection) ː , où Φe est le flux énergétique émis. Rapport de deux puissances, il s'agit d'une grandeur sans dimension.
  • L'efficacité lumineuse du rayonnement, notée K. Elle exprime le fait qu'une partie seulement du rayonnement est perçue sous forme de flux lumineux, le reste étant une nouvelle perte sous forme de rayonnement invisible pour l'œil ː , où Φv est le flux lumineux émis. Lorsque la source n'est pas monochromatique mais que sa longueur d'onde appartient à un domaine étendu, le flux énergétique vaut ː , où Φe,λ est la densité spectrale de flux énergétique. Le flux lumineux vaut lui, selon la loi d'Abney, , où V(λ) est la fonction sans dimension d'efficacité lumineuse relative spectrale, exprimant la sensibilité de l'œil humain aux différentes longueurs d'onde, et Km est l'efficacité lumineuse spectrale maximale qui vaut environ 683 lm/W en vision photopique.

Globalement, l'efficacité lumineuse d'une source est le produit de ces deux contributions : .

Exemples[modifier | modifier le code]

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Rendement lumineux en lm/W et le rendement lumineux en % de la valeur maximale possible pour diverses sources de lumière
Catégorie Type Efficacité lumineuse de la source (lm/W) Rendement énergétique (%) [5]
Combustion Bougie 0,3 [6] 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 %[7]
Lampe incandescente à filament de tungstène de 100 W 17,5 2,6 %[7]
Lampe halogène à enveloppe de verre 16 2,3 %
Lampe halogène à enveloppe de quartz 24 3,5 %
Lampe incandescente haute température 35 [8] 5,1 %
Fluorescent Lampe fluorescent compacte 5 à 24 W 45–60 [9] 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 26–200 [10],[11] 3,8 %–29,3 %
DEL blanche (prototypes) jusqu'à 254 (2012)[12] jusqu'à 37,2 %
Lampe à arc Lampe au xénon 30–50[13] 4,4 %–7,3 %
Lampe à arc mercure-xénon 50-55 [13] 7,3 %–8,0 %
Lampe à décharge Lampe à vapeur de sodium haute pression 150 [14] 22 %
Lampe à vapeur de sodium basse pression 183[14]–200 [15] 27 %
Lampe au soufre 1400 W 100 15 %
Maximum théorique en lumière monochromatique à 540 THz, soit environ 555 nm (vert–jaune) 683,002 100 %

Références[modifier | modifier le code]

  1. « ISO 80000-7:2008(fr) — Grandeurs et unités — Partie 7 : Lumière », sur iso.org (consulté le 4 juillet 2016)
  2. « Efficacité lumineuse d'une source », sur electropedia.org (consulté le 6 mai 2016)
  3. Électroluminescence des matériaux organiques. Principes de base. sur Google Livres
  4. Les lasers en dermatologie sur Google Livres
  5. Défini en % de la valeur maximale possible.
  6. 1 candela × 4π stéradians × 40 W−1.
  7. a et b T.J. Keefe, « The Nature of Light »,
  8. Klipstein, Donald L., « The Great Internet Light Bulb Book, Part I », (consulté le 16 avril 2006)
  9. « China energy saving lamp » (consulté le 16 avril 2006)
  10. Klipstein, Donald L., « The Brightest and Most Efficient LEDs and where to get them », Don Klipstein's Web Site (consulté le 16 avril 2006)
  11. « XLamp MK-R »
  12. (en) « Cree Sets New R&D Performance Record with 254 Lumen-Per-Watt Power LED » (consulté le 12 février 2014).
  13. a et b « Technical Information on Lamps » [PDF], Optical Building Blocks (consulté le 17 février 2012)
  14. a et b « LED or Neon? A scientific comparison »
  15. « Why is lightning coloured? (gas excitations) »

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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