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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.
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.
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,
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.
DOCUMENTAIRELA NATURE DE LA LUMIERE
EXPERIENCE DE NEWTON
SPECTRE DE LA LUMIERELa 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.
DOCUMENTAIRELE RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE
LUMIERE BLANCHE
LA LUMIERE EST LA PARTIE VISIBLE
DES ONDESELECTROMAGNETIQUES
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 ;
PHOTOMETRIE :CARACTERISTIQUES DE LA
LUMIERE
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.
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)
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;
Luminance : L [nit]
L = Intensité / Surface1 nit = 1 cd/m² = lm/sr.m²
C'est la "brillance" d'une surface éclairée ou d'une source lumineuse telle que perçue par l'œil humain
Rapport entre Eclairement E, Intensité I distance d et angle d’incidence
E = I / (d². cos)
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
RAPPORT ENTRE INTENSITE ET LUMINANCE
L = Intensité / Surface . COS θ
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.
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.
PHENOMENES LIES AU ONDES
REFRACIONREFLEXION
DIFFRACTION
Lorsque la lumière passed’un milieu à un autre, elle change de direction à l’interface entre ces milieux
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.
Lors d’une réflexion dela lumière sur un miroir, l’angle d’incidence =angle de réflexion
LA REFLEXION
Un rayon lumineux qui frappe une surface métallique bien polie, change de direction et prend une direction symétrique
La lumière se propage en ligne droite
Diffraction
Si l’on réduit la taille de l’ouverture
COMPORTEMENT DE PAROIS
COMPORTEMENT DES PAROIS
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.
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.
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 !!!
ZONE DE CONFORT
Exemples de Température de Couleur
La capacité d’une lampe de nous faire distinguer toutes les couleurs des objets qu’elle éclaire.
INDICE DE RENDU DE COULEUR
VALEURS
La valeur maximale d’IRC est 100.Elle correspond à la lumière du jour.Un indice plus grand que 80 estconsidéré comme très bon.
INTERPRETERLES ETIQUETTES DES LAMPES
CONTRASTE
• Du point de vue physique, le contraste de luminance entre deux plages lumineuses est généralement représenté par la formule :
C = ( L2 – L1 ) / L1
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.
CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUE DU LOCAL
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
