Le spectre électromagnétique s'étend des ondes radio, avec des longueurs d'onde d'un millimètre ou plus, aux rayons gamma, avec des longueurs d'onde inférieures à un trillionième de mètre. La lumière ultraviolette a des longueurs d'onde d'environ 1 à 400 nanomètres (nm), où un nanomètre est égal à 10-9 mètres. Lumière visible, ou plus simplement lumière, est un rayonnement électromagnétique dans la plage d'environ 400 à 750 nm, tandis que la lumière infrarouge a des longueurs d'onde d'environ 750 à 2500 nm.
Flux rayonnant et lumineux d'une source lumineuse
Comme tout rayonnement électromagnétique, la lumière est une forme d'énergie. Flux radiant, ou puissance, est l'énergie totale par seconde émise par une source. Le flux radiant est exprimé en watts (W) et résulte de la sortie à toutes les longueurs d'onde.
Contrairement au flux radiant, le flux lumineux d'une source est la puissance de sortie uniquement dans les longueurs d'onde visibles, ce qui exclut les rayonnements ultraviolets et infrarouges. En unités SI, le flux lumineux est exprimé en
Par exemple, une ampoule à incandescence de 100 W consomme 100 watts d'électricité pour ne produire que 10 watts de lumière visible. La puissance restante devient 90 watts de lumière infrarouge et de chaleur perdue, qui sont visuellement inutiles. Le flux radiant inclut la lumière infrarouge et serait proche de 100 watts. Le flux lumineux, cependant, ne serait que des 10 watts de puissance dans les longueurs d'onde visibles, pondérés pour refléter la réponse de nos yeux, pour produire environ 1 600 lumens.
Relation entre le flux lumineux et le lux
Le flux lumineux mesure la façon dont nous percevons la luminosité d'une source lumineuse. De nombreuses situations, cependant, nécessitent de connaître la quantité de lumière qui brille sur un objet. Pour avoir un espace d'entrepôt sûr avec une bonne visibilité, un gestionnaire immobilier doit déterminer l'éclairage au niveau du sol avec un luxmètre. Éclairement est la quantité de flux lumineux par unité de surface et s'exprime sous la forme lux (lx) en unités SI. Un lux correspond à un lumen par mètre carré et mesure donc la perception humaine de la luminosité de la lumière en un point donné.
Comment la lumière diminue avec la distance
Pour une source qui brille également dans les directions radiales, la quantité de lumière sur une unité de surface diminue de la loi du carré inverse. Si une certaine ampoule éclaire un endroit à 1 mètre de distance, l'éclairement peut être de 900 lux. Un spot à 2 mètres serait au double de la distance et n'aurait donc que 1/22, soit un quart de l'éclairement, qui serait de 225 lux. Un spot à 3 mètres serait au triple de la distance et n'aurait que 1/33, soit un neuvième de la quantité de lumière, seulement 100 lux.
Si la lumière provient d'une source qui n'est pas ponctuelle, comme une ampoule fluorescente tubulaire, ou si la lumière est manipulée par des lentilles, des miroirs ou des réflecteurs, alors la loi de l'inverse du carré peut ne pas appliquer.
Procédure de mesure du lux
L'œil humain a une sensibilité maximale à la lumière dans la bande des longueurs d'onde vert-jaune, d'environ 520 à 580 nm. Cette sensibilité tombe à moins de 15 % du maximum pour le rouge à une extrémité du spectre et à 10 % pour le bleu à l'autre extrémité. La plupart des luxmètres utilisent un seul capteur au silicium avec des filtres optiques pour imiter ce profil de sensibilité à divers degrés.
Les mesures du luxmètre sont généralement précises avec les lampes à incandescence car la sortie spectrale est très similaire pour toutes les sources à incandescence. Cependant, les nombreux types de LED et de lampes fluorescentes (décharge haute intensité, halogénure métallique, sodium haute pression et lampes de bureau blanc froid), ont chacun des profils spectraux différents. Les luxmètres de haute qualité reproduisent fidèlement la réponse visuelle de l'œil et peuvent également mesurer avec précision ces autres sources lumineuses.
Les luxmètres qui suivent mal la courbe de sensibilité de l'œil nécessitent un facteur de correction des couleurs (CCF) qui ajuste la mesure du luxmètre pour les LED ou les lampes fluorescentes. Par conséquent, vous devez connaître le type de lumière que vous mesurez et utiliser le CCF approprié.
La procédure de mesure de lux nécessite simplement de positionner le capteur d'un compteur sur la surface ou l'emplacement où vous souhaitez mesurer la lumière incidente. Le capteur doit faire face à la source lumineuse à angle droit. Si le capteur n'est pas perpendiculaire à la lumière, la mesure sera incorrecte, bien que certains luxmètres aient une correction de cosinus pour tenir compte de l'angle. Les compteurs qui nécessitent un facteur de correction de couleur peuvent avoir un moyen d'entrer le CCF pour ajuster le résultat pour les LED ou les lampes fluorescentes; sinon, vous devrez multiplier manuellement le lux mesuré par le CCF.