Ce cour est une première partie, qui décrit la lumière et le phénomène d'ondes électromagnétiques. C'est une introduction au calcul d'éclairage intérieur. C'est un travail modeste dans le cadre de la formation de BTS en architecture d'intérieur.

1. LUMIERE ET ARCHITECTURE
naila.athamnia@gmail.com
IpFig Formation – cour pour BTS en
Architecture d’Intérieur

2. LUMIERE ET ARCHITECTURE
Éclairer naturellement un bâtiment est
plus qu'une solution technique à un
problème d'efficacité énergétique ou
bien même qu'une solution esthétique
d'intégration à l'architecture.

3. LUMIERE = PHILOSOPHIE
La lumière naturelle doit être un
composant essentiel d'une philosophie
qui reflète une attitude plus responsable
et plus sensible de l'être humain par
rapport au milieu où il vit.

4. DUALITE DE LA NATURE
La nature de la lumière est double :
Elle peut être décrite comme un ensemble
de particules élémentaires de masse nulle,
les photons,
Soit comme des
ondes électromagnétiques,

5. RAYONNEMENT
ELECTROMAGNETIQUE
Les rayonnements électromagnétiques
ont pour origine la variation de la
structure atomique des corps, produisant
des modifications de la position orbitale
des électrons, ce qui provoque l'émission
de photons.

6. DOCUMENTAIRE
LA NATURE DE LA LUMIERE

7. EXPERIENCE DE NEWTON

8. SPECTRE DE LA LUMIERE
La nature électromagnétique de la lumière la
caractérise par une longueur d’onde et une
fréquence.
La lumière blanche se décompose en
faisceaux lumineux, lorsqu’elle traverse un
prisme, dont les couleurs sont celles de l’arc
en ciel.
Chacun de ces faisceaux lumineux possède
donc une longueur d’onde et une fréquence
propres.

9. DOCUMENTAIRE
LE RAYONNEMENT
ELECTROMAGNETIQUE

10. LUMIERE BLANCHE
LA LUMIERE EST
LA PARTIE VISIBLE
DES ONDES
ELECTROMAGNETIQUES

11. PROPAGATION DE LA LUMIERE
La lumière se propage en ligne droite à
environ C = 300 000 km/s dans le vide.
Mais lorsqu’elle traverse un milieu
transparent, sa vitesse V diminue en fonction
de l’indice de réfraction du milieu (n) selon la
formule :
V = C / n ;

12. PHOTOMETRIE :
CARACTERISTIQUES DE LA
LUMIERE

13. Flux lumineux : F [lm] = lumen
C'est la puissance
lumineuse émise
par une lampe,
exprimée en
lumens (lm); c’est
la quantité de
lumière émise par
unité de temps.

14. Intensité lumineuse : I [cd] candela
I = flux / angle solide --- 1 cd = 1 lm/sr
C'est la quantité de
flux lumineux
émise dans une
direction
particulière,
exprimée en
candelas (cd)

15. Eclairement : E [lx] = [lux]
E = Flux / Surface --- 1 Lx = Lm/m²
C'est la quantité
de flux lumineux
éclairant une
surface, exprimée
en lumen par
m² ou lux;

16. Luminance : L [nit]
L = Intensité / Surface
C'est la "brillance"
d'une surface
éclairée ou d'une
source lumineuse
telle que perçue
par l'œil humain

17. Rapport entre Eclairement E, Intensité I
distance d et angle d’incidence 
E = I / (d². cos)

18. CONSEQUENCES
• PLUS LA DISTANCE ENTRE LA SOURCE ET LA
SURFACE ECLAIREE EST GRANDE PLUS
L’ECLAIREMENT EST FAIBLE
• PLUS L’ANGLE D’INCIDANCE EST GRAND PLUS
L’ECLAIREMENT EST FAIBLE
• SI  = 90 ° Alors E = 0 ( cos 90 ° = 0)
• SI  = 0 ° Alors E = I/d²

20. RAPPORT ENTRE INTENSITE ET
LUMINANCE
L = Intensité / Surface . COS θ

21. CONSEQUENCES
Plus l’intensité de l’éclairage est
importante plus la luminance l’est.
Plus l’angle d’inclinaison de la
surface est grand plus la luminance
est importante.

22. Lorsque la lumière visible
du soleil est interceptée
par une paroi, une partie
de la lumière est
réfléchie (RL) vers
l’extérieur, une partie est
absorbée (AL) par les
matériaux, une partie est
transmise à l’intérieur.

23. PHENOMENES LIES AU ONDES
REFRACION
REFLEXION
DIFFRACTION

24. Lorsque la lumière passe
d’un milieu à un autre,
elle change de direction
à l’interface entre ces
milieux

25. LA REFRACTION
Chaque fois qu'un rayon lumineux
change de milieu, il change de direction,
si la vitesse de la lumière dans ce milieu
change. Ce changement de direction
obéit à une loi, la loi de Snell-Descartes,
qui fait intervenir les directions (les
angles) et la vitesse de la lumière dans
les milieux considérés.

26. Lors d’une réflexion de
la lumière sur un miroir,
l’angle d’incidence =
angle de réflexion

27. LA REFLEXION
Un rayon lumineux qui frappe une
surface métallique bien polie, change
de direction et prend une direction
symétrique

28. La lumière se propage en ligne droite

29. Diffraction
Si l’on réduit la taille de l’ouverture

30. COMPORTEMENT DE PAROIS

31. COMPORTEMENT DES PAROIS

32. TEMPERATURE DE COULEUR Tc
Quand on chauffe de plus en plus fort un
"corps noir" il devient d'abord chaud , il émet
des rayons infrarouges (qu'on sent mais qu'on
ne voit pas), puis rouge, puis orange, puis
jaune, puis blanc.
La Tc est par définition la température en
Kelvin nécessaire pour obtenir la couleur en
question lorsqu’on chauffe un corps noir.

33. INTERPRETATION
Une source de lumière par
incandescence dont la lumière tire sur
le jaune rouge aura une température
de couleur plus basse (3500 à 4000
K), par contre un arc électrique bleuté
aura une température de couleur
supérieur à 6500 K.

34. Notez que plus la température Kelvin
d'un objet augmente, plus celle-ci est
"froide" à l’œil (teintes bleutées) et
inversement. La lumière d'une
bougie est dans l'imaginaire associé
à une teinte chaude (jaune, orange,
rouge), alors que sa température est
finalement faible.
PARADOXE !!!

35. ZONE DE CONFORT

36. Exemples de Température de Couleur

37. La capacité d’une lampe de
nous faire distinguer toutes
les couleurs des objets
qu’elle éclaire.
INDICE DE RENDU DE COULEUR

39. VALEURS
La valeur maximale d’IRC est 100.
Elle correspond à la lumière du jour.
Un indice plus grand que 80 est
considéré comme très bon.

40. INTERPRETER
LES
ETIQUETTES
DES LAMPES

41. CONTRASTE
• Du point de vue physique, le contraste de
luminance entre deux plages lumineuses
est généralement représenté par la
formule :
C = ( L2 – L1 ) / L1

42. RECOMMANDATIONS
- arrière-fond de la tâche visuelle/entourage,
3/1,
- arrière-fond de la tâche visuelle/champ visuel
(180°), 10/1,
- sources lumineuses/surfaces contiguës, 20/1,
- pour l'ensemble de l'espace intérieur, 40/1.

43. CARACTERISTIQUES
GEOMETRIQUE DU LOCAL

44. INDICE DU LOCAL K
Les luminaires sont situés dans un plan
horizontal, dit «plan des luminaires», situé à
la hauteur h au-dessus du plan utile. A partir
de cette grandeur il est possible de définir la
caractéristique dimensionnelle du local indice
K qui vaut :
K = a . b / h (a + b)
a et b étant les côtés du local