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20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGEPrincipes
Exemples architecturaux et urbains
2. LUMINAIRESFonctions non photométriques
Fonctions photométriques : maîtriser le flux lumineux
Luminaires d’éclairage intérieur et extérieur
PLAN DU COURS20.10.04
Les directions de lumière sont liées à la position des sources. Elles définissentles angles et les orientations sous lesquels une surface, un volume, un objet ouun personnage sont éclairés.
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Source: Valentin F., Lumière pour le spectacle, librairie théâtrale.
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Plongée / contre-plongée - éclairage en plongée : la source est placée au dessus du sujet (direction solaire) - éclairage en douche : la source est placée à l’aplomb du sujet (zénith) - éclairage en contre-plongée : la source est placée en dessous du sujet (direction anti-solaire)
Eclairage frontal / latéral / contre-jour - éclairage frontal : la source est placée face au sujet - éclairage latéral : la source est placée sur un des côtés du sujet - éclairage frontal : la source est placée sur le côté, dans un plan parallèle le plus proche dusujet- contre-jour : la source est placée à l’arrière du sujet
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Principes
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Plongée : exemples
Les ombres portées sont plus ou moins prononcéesL’effet « douche » tend à créer un effet de surexposition
Sourc
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Val
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re.
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Effets anti-solaires
Place des Terreaux, Lyon, L. FACHARD éclair.église ST Eustache, Paris, éclair : L. CLAIR
Dans ces mises en lumière urbaines, les directions principales de lumière modifientla perception courante -diurne- du bâtiment.
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
« la lumière d’en haut est telle qu’on ne peut s’en approcher. On ne peut se tenir en dessous ;elle vous coupe comme un couteau presque… et on veut rester à l’écart. » L. Khan, Silence etlumière, p. 71
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
La figure de l’occulus
Le Panthéon à Rome
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
James TURRELL, CalifornieE. SAARINER, Chapelle, Cambridge,Massachusetts, USA, 1955
La figure de l’occulus
En architecture, la masse, le plein, l’opaque constituent le positif, alors que le vide, l’espace, l’ouvert, sonten négatif. Dans ce jeu d’oppositions, la lumière fait lien. Flux changeant et mobile, elle révèle, rattache ousépare vide et plein. La forme architecturale est en quelques sorte une interface, un cachet « double-face »,donnant simultanément forme au vide, à la masse, à l’espace et à la matière. » M. Bouchier, « La lumière nesavait pas ce qu’elle était… », in Lumières, Bruxelles, Ousia, 2002, p. 80
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Le mur et la lumière
LE CORBUSIER, chapelle de Ronchamp, France, 1955
« La fenêtre est une chose merveilleuse par laquelle vous obtenez la touche de lumière qui vousappartient à vous, non au soleil.» L. Khan, Silence et lumière, p. 207
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Le mur et la lumière
T. ANDO, 1994J. BO et V. WOHLERT, Musée d’art moderne,Danemark, 1958
Sourc
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20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Estompage ou accentuation des ombresEclairage neutralisant ou dramatisant
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Éclairage face / latéral
Sourc
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re.
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
contre-jour
Sourc
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Musée Guggenheim, New York
Effet élémentaire Effet lié à la configuration de l’espaceet à la position de l’observateur
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Lumières rasantesSourc
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light
K. LUND et N. SLAATTO, église, Oslo, 1966
L. KHAN, Musée Kimbel, Texas, 1972
Y. KERSALE, Nuit des Docks, St Nazaire
E. SAARINER, Chapelle,Cambridge, USA, 1955
Des directions de lumière rasante produisent des effetsde forme, de volume, de matière
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Les modes d’éclairage décrivent la manière dont une lumière est émise.
Eclairage direct / indirectéclairage direct : la lumière atteint directement le sujet à éclaireréclairage indirect : la lumière atteint le sujet à éclairer après réflexions (les sources ne sontpas directement visibles)
Eclairage diffus / filtrééclairage diffus : la lumière est transmise à travers un matériau translucideéclairage filtré : une partie des rayons atteint le sujet directement
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Principes
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Eclairage direct / indirect
Multiplexe, Echirolles
Métro, Paris
Gare Montparnasse, Paris
Gymnase Europole, GrenobleCandélabre à éclairageindirect, Berlin
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Diffusion
Crystal Palace, Londres
Galerie Victor Emmanuel II, Milan Passage couvert, Paris 2e
Exemples de diffusion de l’éclairage naturel à travers une double verrière
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Système d’éclairage de la bibliothèque Richelieu, Paris
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Diffusion
Sourc
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20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
F. L. Wright, bâtiment de la firme Johnson, USA, 1936
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Diffusion
Les tubes en pyrex filtrent la vue vers l’extérieur et réfractent la lumière incidente
Sourc
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light
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Gymnase Europole, Grenoble, N. Michelin
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Filtrage coloré
La couverture en polycarbonate teinté filtre la lumière du jour
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
Filtrage : le mur filtre
Cloître de l’abbaye de Senanques
T. ANDO, maison Koshino
Salk Institute, Californie, L. Khan, 1965
« Une colonne et une colonne créent la lumière entre elles. C’est ombre-lumière, ombre-lumière, ombre-lumière, ombre-lumière. » L. Khan, Silence et lumière, p. 218
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage
filtrage
Stores vénitiens
Paroi briques de verre
Les stores vénitiens et les briques de verre constituent des dispositifs courants
IMA, Paris, J. Nouvel
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage
Combinaison d’effets
J. Nouvel, palais de justice, Nantes
La perception de l’espace, les repères spatiaux sont brouillés par la démultiplicationdes directions de lumière
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Un luminaire est l’appareil qui contient la source. Il comprend :- une partie électrique (alimentation et fonctionnement de la lampe- des composants mécaniques (qui doivent résister aux chocs, à la corrosion…)- une partie optique, qui sert à répartir le flux lumineux
Un luminaire a ainsi plusieurs fonctions :- fonction photométrique (répartition du flux lumineux)- fonctions non photométriques (protections électrique, mécanique, thermique…)
Chaque domaine d’application demande des types de luminaires particuliers etplus ou moins élaborés.
Définition AFE : « un luminaire est un appareil servant à répartir, filtrer ou transformer lalumière d’une ou de plusieurs lampes et comprenant, à l’exclusion des lampes elles-même,toutes les pièces nécessaires pour fixer et protéger les lampes et, éventuellement, les circuitsauxiliaires ainsi que les dispositifs de connexion au circuit d’alimentation. »
2. LUMINAIRES2.1 Généralités
Définitions
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Il s’agit de protéger les personnes contre les risques d’électrocution.Trois classes de protection normalisée ont été définies, en fonction du degréd’isolation.
Protection électrique
2. LUMINAIRES2.2 Fonctions non photométriques
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
L’indice de protection (IP) est suivi de 2 chiffres.Plus le chiffre est élevé, meilleure est la protection.
Protection contre les influences extérieures
Degré 1 er chiffre 2 ème chiffre
introduction decorps solides
introduction decorps liquides
0 non protégé
1 plus de 50 mm eau verticale
2 plus de 12 mm verticale à 15°
3 plus de 2,5 mm eau en pluie
4 plus de 1 mm projections
5 poussière jets d'eau
6 poussière souspression
paquets de mer
7 immersion
2. LUMINAIRES2.2 Fonctions non photométriques
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Cet indice désigne l’énergie de choc (en joules)nécessaire pour briser le luminaire.La valeur la plus basse (0,225J) correspond à un luminairequi se brise en tombant. La valeur courante la plus haute(20J) à un luminaire anti-vandalisme.
Exemple : un luminaire IP20 Classe 1 850° 2J- laisse pénétrer des solides de moins de 50 mm- n’est pas protégé contre les liquides- est moyennement isolé électriquement- résiste au choc subi par la chute d’un petit objet- 850° exprime son comportement au feu
Protection contre les chocs
2. LUMINAIRES2.2 Fonctions non photométriques
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Modes d’éclairage
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
La photométrie d’un luminaire définit la manière dont le flux lumineux (de la source qu’ilcontient) est émis dans les différentes directions de l’espace.
Intensif Extensif Semi direct Mixte Diffus Semi indirect Indirect
100% 100% 90%> Fi > 60% 50% 40%> Fi > 10% 0%
APPELLATION COURANTE DES LUMINAIRES EN FONCTION DE LA RÉPARTITION DU FLUX INFÉRIEUR
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
La parabole : tout rayon partant d’un foyer etréfléchi par la courbure prend une direction
parallèle à l’axe de la parabole
L’ellipse : tout rayon partant d’un foyer etréfléchi par la courbure passe par l’autre foyer
Géométrie des luminaires
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
La parabole et l’ellipse sont les deux figures de base de la géométrie des luminaires.
La conception des luminaires fait appel aux lois de l’optique , utilisant principalement laréflexion et la réfraction. Ces lois se déclinent en fonction de la nature des matériauxutilisés et de leur géométrie.
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Le flux lumineux F d’une source, exprimé en lumen (lm), représente sonrayonnement total.L’intensité lumineuse I caractérise la portion de flux lumineux émis dans uneportion d’espace (“angle solide” Ω, unité : sr). Elle s’exprime en candela (cd).
I = dF / dΩ (lm/sr)
La connaissance de l’ensemble des intensités lumineuses émanant d’unluminaire permet de juger de sa distribution photométrique.Cette distributionse représente sous la forme de courbes photométriques.
Courbes photométriques
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
« volume photométrique » etcourbe photométrique
d’une source à incandescence 100 W Sourc
e :
AFE
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Certains luminaires sont décrits par deux courbes, unecourbe pour chacun des plans de symétrie. Parconvention :
- la courbe en trait plein représente la répartition des intensitéslumineuses dans le plan transversal (le plan qui coupe la source)
- la courbe en trait pointillé celle des intensités dans le planlongitudinal (dans la longueur de la source)
Courbes photométriques
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
large ouverture faible ouverture ailes chauve souris lèche mur
Exemples
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Attention, les valeurs sont souvent données pour 1000 lm. Si la sourceémet un flux réel de 4800 lm par exemple, il faut multiplier la valeur luesur la courbe par le facteur de proportionnalité correspondant (soit icix 4,8).
Courbes photométriques
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
Sur cet exemple, on lit qu'à l'aplomb du luminaire(incidence 0°) l'intensité vaut pratiquement 200cd.
De même, à 30°, on lit que I =180 cd pour le plantransversal et I =160 cd pour le plan longitudinal
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
En intérieur comme en extérieur, il est nécessaire de masquer la visiondirecte de la source pour éviter l’éblouissement.
Limiter l’éblouissement
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
γ1γ2
Plan de l'oeil
Ce schéma montre que lesluminaires les plus éloignés sontceux qui risquent le plus de gêner lavision de l’usager.
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Plusieurs solutions plus ou moins élaborées sont utilisées :
- le défilement, qui crée une zone de protection
Limiter l’éblouissement
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
γ désigne l'angle de défilement
γdγd
γd
Lampe compacte Luminaire à paralumeLuminaire ouvert
- la transmission diffuse ou par réfraction
- une géométrie adaptée des faces internes du luminaire
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Le rendement d’un luminaire (η) désigne le rapport du flux émis par leluminaire (Flu) au flux émis par la (ou les) lampe(s) qui l’équipe(nt).
η = Flu / Fla
A noter que le rendement global d’un luminaire dépasse rarement 70 %.En fermant le luminaire par une vasque (verre ou matériau plastique), on perd au moins 8%de flux lumineux.
Rendement d’un luminaire
2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
La norme UTE C71-121 permet la classification des luminaires en fonction de larépartition du flux lumineux dans l’hémisphère inférieur et dans l’hémisphèresupérieur. Le fabricant doit aussi préciser le rendement de chacun de ces flux:
- le type de répartition du flux inférieur est désigné par une lettre en A et J.- les lettres A à E désignent des luminaires de type intensif.- les lettres F à J désignent des luminaires extensifs.
- le flux supérieur est désigné par la lettre T.
Le symbole photométrique d’un luminaire s’écrit ainsi : ηss [AàJ] + ηsi T
Par exemple, le symbole 0,52 D + 0,24 T désigne un luminaire :- émettant vers le bas selon un flux assez intensif, et avec un rendement de 52%- émettant aussi vers le haut, avec un rendement de 24 %
Classification photométriquedes luminaires en éclairage intérieur
2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
• Projecteur : luminaire dans lequel la lumière est concentrée, dans un angle solide délimité, parun système optique mettant en œuvre les phénomènes de réflexion ou de réfraction afind’obtenir une intensité lumineuse élevée.
• Projecteur intensif (ouverture du faisceau < 10°) ; semi-intensif : ouverture entre 10 et 20°) ;semi-extensif (ouverture entre 20 et 40°) ; extensif (ouverture > 40°)
• Spot : luminaire de petite dimension à flux dirigé, l’apparentant à un projecteur.
• Plafonnier : luminaire destiné à être fixé directement au plafond.
• Luminaire suspendu (ou lustre) : luminaire muni d’un cordon, d’une chaîne… permettant de lesuspendre au plafond ou à un support mural.
• Luminaire encastré : luminaire conçu pour être entièrement ou partiellement encastré dansune surface d’appui.
Dénominations courantes
2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
« Lumières intérieures fonctionnelles :
-collection T5- plafonniers- encastrés- réglettes et lignes continues- étanches- éclairage industriel- armatures à décharge- éclairage sportif- appliques
- éclairage hospitalier »
<=> luminaires d’éclairage général
Exemple de classification de la gamme de luminairesintérieurs Thorn Europhane
2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur
« Lumières intérieures architecturales :
-encastrés- systèmes rails- spots- structures- lampes à poser : lampadaires- appliques- suspensions- plafonniers
- hublots »
<=> luminaires d’éclairage d’accentuation, demise en valeur ou d’ambiance
Chaque fabricant présente son catalogue selon une typologie qui lui est plus ou moinspropre, en fonction des domaines d’application, des gammes qu’il souhaite mettre enavant, du design…
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Eclairage intérieur fonctionnelexemples d’appareils linéaires
2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur
Sourc
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Thorn
Euro
phane
Sourc
e :
Thorn
Euro
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Luminaire mixte direct / indirect
Luminaire direct
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur
Eclairage intérieur fonctionnelcomparaison de deux luminaires
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Un luminaire a symétrie de révolution décrit un “cône de révolution”. Pour unangle donné, les intensités sont les mêmes dans tous les plans de l’espace.La photométrie d’un tel luminaire est représentée par “l’angle de demi-intensité”, c’est-à-direl’angle sous lequel l’intensité lumineuse est réduite à la moitié de l’intensité maximale.
Exemples de projecteur à symétrie derévolution pour éclairage localisé
2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur
Sourc
e :
AFE
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Luminaires
• Luminaire d’éclairage public : luminaire destiné à l’éclairage au sol desvoiries, le plus souvent installés sur mât, candélabre ou console.
• Projecteur : luminaire dans lequel la lumière est concentrée, dans unangle solide délimité, par un système optique mettant en œuvre lesphénomènes de réflexion ou de réfraction afin d’obtenir une intensitélumineuse élevée.
• Luminaire encastré : luminaire conçu pour être entièrement oupartiellement encastré dans une surface d’appui.
Supports ou mobilier
• Candélabre : support destiné à porter un ou plusieurs luminaires etconstitué d’une ou plusieurs parties : un fût et éventuellement unerehausse ou une crosse.
• Console : support du luminaire appliqué sur une paroi verticale.
• Borne basse : support de faible hauteur, pour éclairage piétonnier oupaysager.
Principales dénominations
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Luminaire d’éclairage de voirie
“lanterne de style”sur candélabre
Bornes basses, candélabre et consoleà éclairage indirect
Sourc
e :
Thorn
Euro
phane
Sourc
e :
Thorn
Euro
phane
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Exemple d’une gamme de projecteursextérieurs avec accessoires
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Sourc
e :
Thorn
Euro
phane
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Exemple d’encastrés de sol
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Sourc
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R.
Narb
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Moniteu
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Exemple d’une gamme pour éclairage urbainPlatea - I Guzzini
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Sourc
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Sourc
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20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Exemple d’une gamme pour éclairage urbainPlatea - I Guzzini
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Sourc
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I G
uzz
ini
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Exemple d’une gamme pour éclairage urbainPlatea - I Guzzini
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Sourc
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I G
uzz
ini
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Exemple d’une gamme pour éclairage urbainPlatea - I Guzzini
2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur
Sourc
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I G
uzz
ini
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
2. LUMINAIRES2.6 Principes de l’éclairage par fibres optiques
Sourc
e :
AFE
20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE
Plummer H, Masters of light, tome 1 : twentieth-century pionners, revue A+U horssérie, nov. 2003.
Association Française d’Eclairage, Vocabulaire de l’éclairage, Paris, Lux.AFE, guide de l’éclairage par fibres optiques, Paris, Lux, 2001.
Sites de fabricants accessibles via :www.lightingacademy.orgwww.feder-eclairage.fr (syndicat de l’éclairage)
Eléments bibliographiques et sources documentaires