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5.2.1 Lumière naturelle: ciel et soleil
Le rayonnement du soleil et du ciel contient la partie du spectre que l’œil perçoit comme la lumière dans la bande des longeurs d’onde allant de 380 nm à 780 nm. Tout comme le rayonnement, l’intensité et la composition spectrale de la lumière varient fortement selon le temps et le lieu principalement à cause de la hauteur du soleil, du trouble de l’atmosphère et de la couverture nuageuse. Pour déterminer l’éclairement lumineux naturel d’une surface d’orientation quelconque, les données concernant l’éclairement lumineux au niveau de la surface du sol doivent être complétées par la distribution des luminances du ciel.
Par ciel clair la luminance est maximale à proximité immédiate du soleil puis décroît de tous les côtés avant de s’élever à nouveau près de l’horizon pour autant que le soleil ne soit pas trop bas. Par ciel partiellement couvert, l’entourage immédiat du soleil est clairement la zone la plus lumineuse.
Par ciel complètement et uniformément couvert la luminance la plus élevée se situe toujours au zénith indépendamment de la position du soleil alors que la distribution des luminances est pratiquement symétrique par rotation autour d’un axe passant par le zénith.
Par intégration sur la voûte du ciel, on obtient l’éclairement lumineux horizontal respectivement vertical par ciel couvert:
Pour des raisons pratiques, on s’intéresse à la représentation des éclairements lumineux en fonction de la saison et de l’heure du jour.
Par ciel couvert, les valeurs maximales atteignent environ 7’000 lx en hiver et 20’000 lx en été. Par ciel clair on mesure environ 7’000 à 20’000 lx uniquement du ciel et environ 23’000 à 90’000 lx du soleil et du ciel pris ensemble.
5.2.2 Eclairage artificiel: lampes
La plupart des lampes sont aujourd’hui alimentées par de l’énergie électrique. On distingue essentiellement deux groupes principaux: les lampes à incandescence et les lampes à décharge (voir Tableau 5.5).
Les lampes à incandescence produisent leur lumière par échauffement électrique d’un « filament résistif » à une température assez élevée pour qu’il puisse délivrer un rayonnement dans le domaine visible. Dans les lampes à décharge par contre, la lumière est produite par un processus de décharge électrique dans un gaz ou une vapeur, en partie associée à la luminescence de substances luminescentes excitées par le rayonnement issu de la décharge. En général les lampes à décharge ne peuvent pas être alimentées « directement par le réseau électrique » mais nécessitent des ballasts qui sont introduits dans le circuit.
La durée de vie et l’efficacité lumineuse (quotient du flux lumineux délivré par la puissance électrique consommée en lm·W–1) sont des propriétés importantes pour caractériser les sources lumineuses artificielles (voir Tableau 5.7). Avec le développement des LED blanches (diodes électroluminescentes) on dispose d’une nouvelle technologie d’éclairage efficient atteignant actuellement (2009) une efficacité lumineuse de 50–70 lm/W [5.11].