ASPECTS
TECHNIQUES

ASPECTS TECHNIQUES

Grandeurs fondamentales
La température de couleur
UGR : Unified Glare Ratings
IRC : Indice de Rendu des Couleurs
Niveau d’éclairement
Risque photobiologique Norme NF EN 62471
Efficacité lumineuse
Protection électrique : Les classes
Durée de vie
IP : Indice de Protection (étanchéité)
IK : Protection contre les chocs
ULR / ULOR / DLOR
Gradation
Ellipse de McAdam / SDCM
Courbe photométrique
Normes
Label BBC
CEE
Éclairage extérieur et nuisances lumineuses

GRANDEURS FONDAMENTALES

LA TEMPERATURE DE COULEUR

Elle caractérise la couleur apparente de la lumière émise par une source. Elle est exprimée en KELVIN (K).

Classement des lampes en fonction de la température de couleur :

UGR Unified Glare Ratings

L’UGR qui peut être traduit par « Méthode unifiée d’évaluation de l’éblouissement » est la norme européenne actuelle pour l’évaluation de l’éblouissement d’inconfort d’une installation intérieure.

Selon la Commission Européenne de Normalisation (CEN), l’UGR est déterminé en appliquant une méthode simplifiée utilisant les tableaux UGR. On distingue au total 8 classes :


UGR = 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28 et 31.

Plus faible est la valeur d’UGR, plus faible est l’éblouissement et meilleur est le confort visuel de l’installation.

ASPECTS TECHNIQUES

Grandeurs fondamentales
La température de couleur
UGR : Unified Glare Ratings
IRC : Indice de Rendu des Couleurs
Niveau d’éclairement
Risque photobiologique Norme NF EN 62471
Efficacité lumineuse
Protection électrique : Les classes
Durée de vie
IP : Indice de Protection (étanchéité)
IK : Protection contre les chocs
ULR / ULOR / DLOR
Gradation
Ellipse de McAdam / SDCM
Courbe photométrique
Normes
Label BBC
CEE
Éclairage extérieur et nuisances lumineuses

IRC Indice de Rendu des Couleurs

Désigné par IRC ou Ra, c’est un nombre compris entre 0 et 100, qui a pour objectif de rendre compte de l'aptitude d'une source de lumière à restituer les couleurs d'un objet par rapport à celles produites avec une source de référence de même température de couleur.

La valeur de référence est 100. La circulaire du 11 avril 1984 précise que : « l'Indice de Rendu des Couleurs satisfaisant est supérieur à 80, un indice inférieur à 60 ne pouvant convenir qu'à des activités ne nécessitant aucune exigence de rendu des couleurs ».

Un bon IRC est supérieur à 80, indispensable dans toutes les activités liées au contrôle des couleurs (peinture, textiles…)

Indices de Rendu des Couleurs et couleur apparente selon l'activité exercée :

NIVEAU D'ECLAIREMENT

Lors de l’aménagement et la construction des lieux de travail, le chef d’établissement doit respecter les dispositions du code du travail. Il doit notamment s’assurer que :

- Le niveau d’éclairement soit suffisant, adapté non gênant et qu’il permette de déceler les risques perceptibles par la vue afin d’éviter la fatigue visuelle et les affections de la vue.

Il existe des valeurs minimales d’éclairement imposées par le code du travail pour différents types de locaux.
Ces valeurs sont citées ci-dessous :

Valeurs minimales d'éclairement général par type de travail d'après le décrêt n°83-721 du 2 août 1983 et la norme NF X 35-103 :

Ces valeurs doivent être respectées en tenant compte de la répartition inégale de la lumière au niveau du plan de travail, aux facteurs entraînant la réduction de l’éclairement dans le temps (tels l’empoussièrement des luminaires) et à la fréquence de l’entretien qui sera effectué.

- L’éclairage soit adapté à la zone de travail.

Les valeurs d’éclairement minimal à respecter selon le type d’activité sont les suivants :

Valeurs d'éclairement minimal à respecter selon le type d'activité :

RISQUE PHOTOBIOLOGIQUE

Norme NF EN 62471

La norme européenne NF EN 62471, issue de la norme internationale préparée par la Commission Electrotechnique Internationale (CEI), est applicable à toutes sources lumineuses et tout appareils utilisant des lampes (lampes à incandescence, lampes halogènes, lampes fluocompactes, lampes sodium, iodures métalliques… et bien sûr lampes à LED).

Cette norme sert de référence pour le marquage CE des produits au travers de la directive européenne basse tension (LVD). Elle définit quatre groupes en fonction du risque photobiologique (de 0 : exempt de risque, à 3 : risque élevé).

Cette norme prend en compte le risque rétinien lié à la lumière bleue des LED et impose l’évaluation de la sécurité photobiologique des luminaires avec LED ou modules LED intégrés.

HEXAGONE INNOVATION Lighting certifie que la totalité de ses luminaires sont classés en risque 0 au niveau photobiologique.

EFFICACITE LUMINEUSE

Il s’agit du rapport entre :

• le flux lumineux rayonné, exprimé en lumen (lm), et
• la puissance électrique fournie à la lampe, exprimée en watts (W).

Le lumen est une unité photométrique définie par la Commission Internationale de l’Éclairage. Le lumen prend en compte la réponse du système visuel humain. Or, avec une source de 1W, la quantité de lumière perçue ne peut être infinie : il y a une valeur maximale définie par convention à 683 lm. Cette efficacité lumineuse de 683 lm/W serait obtenue pour un rayonnement de type Laser, émettant à 555 nm, longueur d’onde pour laquelle l’oeil est le plus sensible. Il s’agirait d’une lumière verte, très saturée, ce qui ne correspond pas exactement aux lumières blanches envisagées pour l’éclairage général.

PROTECTION ELECTRIQUE : LES CLASSES

La classification électrique des luminaires est réalisée en fonction du type de protection offert contre les chocs électriques.

DUREE DE VIE

Une codification est utilisée de manière classique pour exprimer la durée de vie : en effet, comme toutes les sources, le flux lumineux d’un module LED diminue tout au long de sa durée de vie.

IP : Indice de Protection (étanchéité)

Les luminaires sont classés en fonction du degré de protection contre la pénétration de poussières, de corps solides et d'humidité.
L'étanchéité des luminaires est indiquée d'une part pour les solides et d'autre part pour les liquides. La norme NF EN 60 529 définit précisément les tests à réaliser.

Récapitulatif des niveaux de protection, appelés IP (Indice de Protection) :

Valeurs couramment utilisées pour les luminaires dans l'éclairage.

Ces indications ne prennent pas en compte la nouvelle notation ci-dessus et correspondent à l'usage en vigueur actuellement :

IK : Protection contre les chocs

Les tests de résistance mécanique sont définis par la norme NF EN 62 262. Le degré de résistance au choc des luminaires est représenté par l'indice "IK" du luminaire.

Signification des différentes valeurs :

ULR / ULOR / DLOR

Cela fait maintenant plus de 10 ans que les villes et collectivités tiennent réellement compte des nuisances lumineuses engendrées par l’éclairage artificiel. Ceci afin d’éviter l’éblouissement des usagers, mais aussi se garder de perturber la biodiversité, les écosystèmes et les rythmes biologiques.

On évoque alors le halo lumineux reflété dans le ciel nocturne. Il prend en compte deux composantes :


• Le halo naturel qui représente le rayonnement des constituants de l’atmosphère : gaz, aérosols, particules polluantes…
• Le halo artificiel qui correspond au rayonnement des installations d’éclairage. Lequel se compose du rayonnement direct vers le ciel, des lampes et des luminaires ; et du rayonnement dû à la lumière réfléchie par les surfaces éclairées et leurs abords.

Nous allons nous attarder sur le deuxième point.
Mais pour bien comprendre :

LOR (Light Output Ratio) est le rendement du luminaire.
Soit le rapport entre le flux sortant du luminaire et le flux des lampes.

ULOR (Upward Light Output Ratio) est le rendement supérieur au plan de l’horizontal.
Soit « la proportion de flux des lampes de tous les luminaires considérés qui est émis au-dessus du plan horizontal passant par les luminaires dans leur position d’installation ». CIE 150:2003

DLOR (Downward Light Output Ratio) est le rendement inférieur au plan de l’horizontal.
Soit « la proportion de flux des lampes de tous les luminaires considérés qui est émise en dessous du plan horizontal passant par les luminaires dans leur position d’installation ». CIE 150:2003

ULR (Upward Light Ratio) est le rendement supérieur du luminaire installé. 
Il « représente le rapport du flux sortant des luminaires qui est émis dans l’hémisphère supérieur, au flux total sortant des luminaires, lesquels étant dans leur position d’installation ». CIE 150:2003

(Définition de la Commission Internationale de l’Éclairage (CIE) / Publications n° 126 puis n° 150 (de 2003), faisant suite aux travaux des comités techniques T.C. 4.21 et T.C 5.12).

L’ULR ne doit pas dépasser certaines valeurs maximales (Arrêté du 27 décembre 2018 / Art. 3, II, 1°) : 

<1% pour le rendement supérieur du luminaire fabriqué 
<4% pour le rendement supérieur du luminaire installé

Pour plus d’informations se référer au Cahier technique de l’AFE (Association Française de l'Eclairage).

ASPECTS TECHNIQUES

Grandeurs fondamentales
La température de couleur
UGR : Unified Glare Ratings
IRC : Indice de Rendu des Couleurs
Niveau d’éclairement
Risque photobiologique Norme NF EN 62471
Efficacité lumineuse
Protection électrique : Les classes
Durée de vie
IP : Indice de Protection (étanchéité)
IK : Protection contre les chocs
ULR / ULOR / DLOR
Gradation
Ellipse de McAdam / SDCM
Courbe photométrique
Normes
Label BBC
CEE
Éclairage extérieur et nuisances lumineuses

GRADATION

La gradation consiste à pouvoir moduler le flux d'une source lumineuse à partir d'un dispositif de commande manuel (bouton poussoir par exemple) ou automatique (détecteur de luminosité par exemple) : ces deux notions de gradation et de commande sont indissociables, et les composants et les modes de fonctionnement s’entremêlent.

Le 0-10V
Ce système analogique est le premier niveau de la commande : il est simple et bon marché.
Un courant continu et de tension variable entre 0 et 10V (d'où le nom) passe dans les fils de commande du ballast. Les variations du potentiomètre permettent de faire varier de manière proportionnelle le flux lumineux des sources.

Conséquences :
- Les fils de commandes ne sont pas interchangeables donc attention à la polarité au niveau du câblage des fils de commande
- Deux potentiomètres ne peuvent pas commander un seul ballast gradable 0-10V (donc pas de va-et-vient possible)
- Le système est sensible à la chute de tension en cas de grande longueur de câble de commande, donc perd de sa précision voire peut dysfonctionner (les luminaires proches du potentiomètre peuvent émettre plus de flux que ceux qui sont très loin par exemple)
- Le système est également sensible aux perturbations du courant électrique.

Le DMX
Ce protocole numérique est essentiellement utilisé dans l'éclairage dynamique et scénique. Il apparaît assez peu dans l'éclairage intérieur sauf pour des situations très particulières comme la variation dynamique de la couleur.

Le système est particulièrement adapté à cette gestion complexe car il permet de gérer 512 canaux en affectant une valeur comprise entre 0 et 255. Chaque canal peut être affecté à un angle de rotation ou à une couleur par exemple. Des trames (appelées trame DMX) comportant les informations des 512 canaux sont envoyés 44 fois par seconde (44Hz) à tous les éléments connectés. Le DMX évolue. Il est par exemple devenu bidirectionnel il y a quelques années.

Un protocole appelé Art-Net permet d'intégrer ces trames DMX dans un réseau Ethernet pour gérer plus facilement un grand nombre de canaux DMX.

Le DALI (Digital Addressable Lighting Interface)
Il s'agit d'un protocole métier (réservé à l'éclairage) complexe mis en place par les principaux fabricants de ballasts pour contrôler les luminaires.
Le principe physique est un fonctionnement numérique qui est également peu sensible aux perturbations et qui permet un contrôle total de l'installation.

Le DALI propose :
- Un adressage des différents composants (alimentations/ballasts ou détecteurs par exemple), ce qui permet de maîtriser la variation luminaire par luminaire (plus exactement ballast/alimentation par ballast/alimentation) en fonction de paramètres extérieurs (présence ou luminosité par exemple)
- Un flux bidirectionnel (l'information peut revenir du luminaire ce qui permet de savoir par exemple si une source ou un appareillage est défectueux).

Il est possible d'intégrer sur un bus DALI toutes sortes de composants :
- Ballasts 0-10V par l'intermédiaire d'un convertisseur,
- Lampes incandescences ou halogènes à l'aide d'un dimmer,
- Stores ou portes avec un relais,
et de relier le tout à une GTB (Gestion Technique du Bâtiment) à l'aide d'une interface spécifique.

(Pour plus d’informations, voir le site dédié au DALI.)

Résumé
Voici un résumé des différents moyens de transmettre la commande de la gradation, sachant que chaque bâtiment a sa propre spécificité et que les solutions en constante évolution sont à appliquer au cas par cas (de plus, différents protocoles peuvent être utilisés de manière concomitante, par exemple du 0-10V avec un bus DALI) :

ELLIPSE DE McAdam / SDCM

Lors de la conception d’une lampe et d’un luminaire LED, les différentes unités LED sont prises parmi un lot. Les unités LED d’un même lot peuvent avoir des caractéristiques différentes en termes d’intensité et de couleur.
Pour assurer une production de luminaire de mêmes caractéristiques photométriques et de température de couleur, les constructeurs ont mis au point un processus de tri appelé le "binning" (norme ANSI : American National Standards Institute).
Ce binning est essentiel pour avoir une homogénéité du flux lumineux et de la tension directe mais également pour générer des couleurs suffisamment proches.

Les principaux critères de tri lors du binning sont les suivants :
- Flux lumineux (lm)
- Température de couleur (Kelvin)
- Chromaticité
- Tension en sens direct (Volt)

Ellipse de McAdam
Il est également très important pour les fabricants de LED de définir une variation maximale de température de couleur par rapport à une température cible caractérisant un luminaire LED. Cette précaution permet d’éviter de se retrouver dans un même espace avec une série de luminaires émettant une lumière différente.

Pour y arriver, les fabricants se servent des ellipses de McAdam représentant un contour à l’intérieur duquel la variation des couleurs devient plus ou moins perceptible par l’oeil.

La taille de l’ellipse permet de déterminer la zone dans laquelle une couleur peut varier, soit à l’état initial, soit à maintenir : plus la taille est faible, plus étroite sera la tolérance chromatique.
Les ellipses de McAdam sont définies pour la lumière blanche mais également pour la couleur.

SDCM
Enfin, un dernier concept, permet de caractériser la taille de l'ellipse de McAdam : le SDCM (Standard Deviation of Colour Matching).
Le SDCM est un chiffre compris entre 1 et 7. Plus le chiffre est petit, plus l'ellipse aura des dimensions faibles et plus étroite sera la tolérance chromatique.

SDCM 1 - 3 pour des applications avec des exigences élevées en matière de qualité de couleur égale
SDCM 3 - 5 pour les environnements intérieurs de manière générale
SDCM 5 - 7 principalement pour les environnements extérieurs.

Courbe photométrique

Définition
Elément essentiel de l’éclairage et des caractéristiques d’un luminaire, la courbe photométrique est une représentation visuelle de la répartition de l’éclairement d’un luminaire dans l’espace.
Elle définit la manière dont le flux lumineux (crée par la source lumineuse) est réparti dans les différentes directions de l’espace.

Une courbe photométrique cherche à traduire le plus réellement possible une donnée tridimensionnelle (lumière du luminaire dans l’espace) sur un support bidimensionnel (feuille de papier, écran numérique, etc.).
C’est pourquoi les courbes indiquent majoritairement deux plans de référence : Le plan transversal (0-180°) et le plan longitudinal (90-270°).

Les courbes photométriques permettent de visualiser la répartition dans l’espace, des intensités lumineuses en candela (cd). Elles sont données pour un flux lumineux de 1000 lumens (lm) et proposent un rendement de 100% (au besoin, prendre l’efficacité globale du luminaire en lm/W).

À quoi ça sert ? 
Ces données sont très précieuses dans l’élaboration d’un plan d’éclairage. Elles sont essentielles pour choisir le bon éclairage de chaque application, chaque pièce.
Si l’on connaît la quantité de lumière nécessaire pour chaque besoin, on sera en mesure de sélectionner les bons luminaires sur la base de courbe photométrique et ainsi prévoir une diffusion idéale de la lumière.

Exemple
MAXOFAR (cliquez ICI pour découvrir la gamme), projecteur extérieur HEXAGONE INNOVATION Lighting, permet un choix de différents faisceaux :

NORMES

Voici les principales normes concernant la lumière et la couleur.

Sécurité :
- NF EN 62471 Décembre 2008 : Sécurité photobiologique des lampes et des appareils utilisant des lampes

Couleurs :
- FD X08-001 Décembre 2009 : Couleurs - Colorimétrie - Notions de base
- NF X08-011 Septembre 2012 : Couleur - Colorimétrie - Étalons par réflexion - Caractéristiques et utilisation
- NF X08-012-1 Septembre 2006 : Couleur - Colorimétrie - Caractéristiques colorimétriques des échantillons colorés - Partie 1 : définitions et principes fondamentaux d'évaluation
- FD X08-012-2 Octobre 2015 : Couleur - Colorimétrie - Caractéristiques colorimétriques des échantillons colorés - Partie 2 : considérations pratiques sur l'instrumentation et le mesurage par réflexion
- NF X08-013 Février 1984 Couleurs - Préparation des éprouvettes colorimétriques peintes.
- FD X08-014 Mai 2012 : Couleur - Colorimétrie - Espaces colorimétriques pseudo-uniformes : CIELUV et CIELAB - Formules d'écart de couleur associées
- FD X08-015 Mai 1998 : Couleur - Colorimétrie - Écarts colorimétriques - Formules : CIE 1964, Hunter, NBS, FMC1, FMC2, CMC. - Couleur - Colorimétrie
- NF X08-017 Juin 2016 : Évaluation de la température de couleur proximale des sources de lumière
- FD X08-018 Octobre 2013 : Détermination de l'indice de rendu des couleurs des sources de lumière
- NF EN ISO 11664-1 Juillet 2011 : Colorimétrie - Partie 1 : observateurs CIE de référence pour la colorimétrie
- NF EN ISO 11664-2 Juillet 2011 : Colorimétrie - Partie 2 : illuminant CIE normalisés
- NF EN ISO 11664-3 Août 2013 : Colorimétrie - Partie 3 : composantes trichromatiques CIE
- NF EN ISO 11664-4 Juillet 2011 : Colorimétrie - Partie 4 : espace chromatique L*a*b* CIE 1976 (CIELAB)
- NF EN ISO 11664-5 Décembre 2016 : Colorimétrie - Partie 5 : Espace chromatique L*u*v* et diagramme de chromaticité uniforme u', v' CIE 1976
- NF EN ISO 11664-6 Octobre 2016 : Colorimétrie - Partie 6: Formule d'écart de couleur CIEDE2000

LABEL BBC

La réglementation RT2012 impose des exigences :
• L'efficacité énergétique du bâtiment,
• La consommation maximale d’énergie primaire,
• Le confort d’été,

Cela implique des particularités de mises en oeuvre : • Traitement des ponts thermiques • Traitement de la perméabilité à l’air du bâtiment • Production d’énergies renouvelables • Obligation de mesure (ou estimation) des consommations énergétiques.

Le label BBC est attribué à un bâtiment et non à un produit.

Aucun luminaire ne peut être estampillé « BBC ». La perméabilité à l’air est liée à la mise en oeuvre. Le problème réside principalement dans le traitement des doublages sur ossature écran pare-vapeur. Les vides techniques mal calfeutrés, mal jointoyés, provoquent des fuites d'air. La perméabilité est garantie par la bonne mise en oeuvre des différentes couches isolantes et de l’écran pare-vapeur, qui ne doivent en aucun cas être percés, notamment lors de l’installation de luminaires encastrés en faux plafond.

Dans le cas de l’éclairage encastré, une protection classique (« Pot de fleur », « chaise » ou étrier) doit être placée pour éviter le contact entre le spot et l’isolant, et un joint d’étanchéité doit être présent entre le spot et le faux plafond.

CEE

Un certificat d'économie d'énergie (CEE) est une mesure politique visant à encourager les économies     d'énergie.

Le dispositif a été introduit par la loi sur l’énergie du 13 Juillet 2005 (loi POPE) avec pour objectif de réaliser des économies d’énergie dans divers secteurs (bâtiment, petite et moyenne industrie, agriculture, transports).

Comment cela fonctionne ?

Des fiches d’opérations standardisées sont définies par arrêté et fixent le montant d’économie d’énergie en kWh cumac par type de produit. 
Elles ont pour objectif d’inciter à choisir les produits les moins énergivores et ayant par conséquent, le plus grand nombre de kWh cumac. 
Ces fiches définissent toutes les caractéristiques techniques que doivent valider ces différents produits ainsi que la démarche d’installation et de validation du CEE qui est rattaché à la fiche.

Les fiches concernant l’éclairage sont classées par secteur : résidentiel, tertiaire, industriel et réseaux.

Éclairage extérieur et nuisances lumineuses Arrêté du 27 décembre 2018

Prescriptions techniques relatives à la prévention, à la réduction et à la limitation des nuisances lumineuses

La publication au Journal officiel de l’arrêté du 27 décembre 2018 relatif à la prévention, à la réduction et à la limitation des nuisances lumineuses, par le Ministère de la transition écologique et solidaire, confirme le projet de texte en consultation en octobre-novembre 2018.

Suite au décret n° 2011-831 du 12 juillet 2011, cet arrêté fixe les prescriptions techniques concernant la conception et le fonctionnement des installations lumineuses selon les implantations visées aux articles R. 583-2 et R.534-4 du code de l’environnement.

Nouvelles prescriptions techniques en éclairage extérieur et nouvelle règlementation entrée en vigueur le 1er janvier 2020 sur les nuisances lumineuses (dispositions (Art. 3, II, 3°, article 4, I, II, III)) :


1. Valeurs nominales maximales pour le calcul du rendement supérieur du luminaire installé

ou ULR : Upward Light Ratio (cliquez ici pour voir la définition complète).

Autrement dit, la proportion de lumière émise par le luminaire au-dessus de l’horizontal ne doit pas dépasser certaines valeurs maximales : <1% pour le rendement supérieur du luminaire fabriqué et <4% pour le rendement supérieur du luminaire installé (Art. 3, II, 1°).

2. Prise en compte du code flux CIE n°3 du luminaire, soit la répartition de la lumière dans l’espace, en dessous du plan de l’horizontal. Ce code flux CIE n°3 doit être supérieur à 95% en agglomération et hors agglomération. (Art. 3, II, 2°).

3. Obligation de respecter une température de couleur maximale (ou teinte de la lumière) : 3000K pour les espaces extérieurs et les sites d’observation astronomique et 2700K pour les parcs et réserves naturelles (Art. 3, II, 3°, article 4, I, II, III).

4. Calcul de la densité surfacique de flux lumineux installé : soit le calcul des flux lumineux total des sources, rapportées à la surface destinée à être éclairée, en lumens par mètre carré (Art. 3, II, 4°).

5. Interdiction de l’éclairage direct de l’eau en extérieur. D’une autre manière, l’interdiction pour les installations d’éclairage extérieurs (listées dans l’arrêté Art. 1, a, b, c, d, e, f) d’avoir une lumière directe sur les cours d’eau, le domaine public fluvial (DPF), les plans d’eau / lacs / étangs et le domaine public maritime (DPM) (partie terrestre et maritime).

6. Interdiction d’éclairage évènementiel à faisceau serré dans les espaces naturels et le périmètre des sites d’observation astronomique. Cette interdiction concerne les installations lumineuses de type canon à lumière : à faisceau fixe ou mobile (dont le flux lumineux est supérieur à 100 000 lumens) et à faisceaux de rayonnement Laser.

Pour plus d'informations, se reporter à l'arrêté du 27 Décembre 2018