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 le flux lumineux émis, alors L'efficacité lumineuse d'une source 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 à l'efficacité lumineuse[modifier | modifier le code]

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

  • Le rendement énergétique de la source, noté . 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
,
est le flux énergétique émis. Rapport de deux puissances, il s'agit d'une grandeur sans dimension.
  • L'efficacité lumineuse du rayonnement, notée . 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
,
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
,
est la densité spectrale de flux énergétique. Le flux lumineux vaut lui, selon la loi d'Abney,
,
est la fonction sans dimension d'efficacité lumineuse relative spectrale, exprimant la sensibilité de l'œil humain aux différentes longueurs d'onde, et 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 : .

Efficacité lumineuse des principales sources de lumière[modifier | modifier le code]

Les valeurs varient considérablement en fonction de la technologie employée, mais aussi en fonction de la puissance et de la température de couleur à obtenir.

Efficacité lumineuse en lm/W et valeur relative en % de la valeur maximale possible pour diverses sources de lumière
Catégorie Type Efficacité lumineuse de la source (lm/W) Valeur relative (%)
Combustion Bougie 0,1[5] 0,015 %
Lampes

incandescentes

Lampe halogène 20 W (2700 K) 11,8[6] 1,7 %
Lampe halogène 116 W (2800 K) 18,4[6] 2,7 %
Lampe halogène 400 W (2900 K) 21,9[7] 3,2 %
Lampe halogène 2000 W (3200 K) 26,0[8] 3,8 %
Lampe halogène 5000 W (3200 K) 27,0[8] 4,0 %
Lampes

fluorescentes

Tube fluorescent 60 à 114[9],[10] 9 % à 17 %
Lampes fluocompactes 55 à 70[9],[10] 8 % à 10 %
Lampes à arc Lampe au xénon 13 à 47[9] 1,9 % à 6,8 %
Lampes à décharge Lampe à vapeur de sodium haute pression 81 à 150[9],[10] 12 % à 22 %
Lampe à vapeur de sodium basse pression 167 à 206[10] 24 % à 30 %
Lampes au halogénures métalliques 67 à 110[9] 10 % à 16 %
Diodes

électroluminescentes

DEL blanche 80 à 200[9],[10] 12 % à 29 %
DEL blanche (prototypes) 303 (2014)[11] 44 %
Maximum théorique en lumière monochromatique à 540 THz,

soit environ 555 nm (vert–jaune)

683 100 %

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. Une bougie de l'Étoile consomme 10 g de stéarine par heure et produit 0,136 carcel soit 1,3 cd environ (Traite pratique d'électricité industrielle, E. Cadiat, L Dubostalse). À partir de l'enthalpie de réaction de la stéarine((en) « Acide sulfurique » sur NIST/WebBook) et de sa masse molaire on peut déterminer une quantité de chaleur dégagée ː Q = 35800 / 891.5 × 10 = 401 kJ, soit une puissance de 110 W.
  6. a et b « HALOGEN CLASSIC A | HALOGEN CLASSIC | OSRAM », sur www.osram.fr (consulté le 25 juin 2017)
  7. « HALOLINE PRO | HALOLINE | OSRAM », sur www.osram.fr (consulté le 25 juin 2017)
  8. a et b « Lampes studio mono culot | Lampes halogènes... | OSRAM », sur www.osram.fr (consulté le 25 juin 2017)
  9. a, b, c, d, e et f « La lumière est OSRAM | OSRAM », sur www.osram.fr (consulté le 25 juin 2017)
  10. a, b, c, d et e « Philips Lighting France », sur www.lighting.philips.fr (consulté le 25 juin 2017)
  11. (en) « Cree First to Break 300 Lumens-Per-Watt Barrier », sur www.cree.com (consulté le 25 juin 2017)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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