Introduction

Dans le secteur de l’éclairage, on entend souvent parler de puissance, de lumen et de distribution lumineuse. En effet, ces notions sont étroitement liées à l’effet lumineux de la lampe. En tant que consommateur, l’un des problèmes les plus courants est la comparaison entre les lumens et la puissance. Prenons l’exemple des lampes à économie d’énergie : nous pouvons voir les puissances et les lumens sur l’emballage extérieur de l’ampoule. Le premier est la puissance électrique consommée par l’ampoule. Bien qu’il ait une certaine relation avec la luminosité (flux lumineux) de la lampe, il ne s’agit pas d’un facteur déterminant direct. Le lumen est l’unité internationale de flux lumineux, qui reflète directement la quantité totale de lumière visible émise par l’ampoule, qui peut être comprise comme la luminosité de la lumière. En bref, plus le lumen est élevé, plus la source lumineuse émet de lumière et elle peut éclairer une zone plus grande ou une distance plus grande dans les mêmes conditions. Bien entendu, l’effet lumineux est également lié à de nombreux autres facteurs, notamment les lumens utiles. Cet article se concentre principalement sur les watts, les lumens, les lumens utiles et la relation entre eux (watts vs lumens vs lumens utiles). Dans le même temps, nous expliquerons également à quel facteur nous devons prêter plus d’attention dans les applications pratiques.

Qu’est-ce que la puissance ?

La puissance représente la quantité d’énergie électrique consommée par une lampe. Plus la puissance est élevée, plus elle émet de lumière, offrant la même efficacité dans la conversion de l’énergie électrique en lumière. Par exemple, il est facile d’estimer la luminosité d’une ampoule à incandescence, qui est généralement de 10 à 15 lm/W. Ainsi, une ampoule de 100 W est deux fois plus lumineuse qu’une ampoule de 50 W. Mais de nos jours, les lampes à incandescence sont pratiquement obsolètes et il existe tellement de types de sources lumineuses différents disponibles sur le marché qu’il est difficile d’utiliser la puissance pour évaluer la luminosité d’une lampe. En général, les sources lumineuses LED sont plus efficaces que les lampes halogènes, les lampes fluocompactes et les lampes à incandescence. Si vous devez comparer des lampes de différentes puissances (comme une lampe à incandescence de 200 W, une lampe halogène de 50 W et une lampe LED de 20 W), nous devons connaître leur efficacité spécifique pour savoir laquelle est la plus lumineuse.

Qu’est-ce que les lumens ?

Le lumen est une unité physique qui décrit le flux lumineux, qui représente le produit de l’intensité lumineuse d’une source lumineuse dans une certaine direction et de l’angle solide contenu dans cette direction. En termes simples, le lumen est une unité qui mesure la quantité totale de lumière visible émise par une source lumineuse. Dans le Système international d’unités (SI), un lumen est égal au flux lumineux émis par une source lumineuse d’une candela (unité d’intensité lumineuse) dans un angle solide unitaire (1 stéradian). Par conséquent, le lumen mesure la quantité de lumière émise par une lampe, quel que soit le type ou la puissance de la lampe. Afin d’aider les consommateurs à mieux comparer la luminosité des différents types de lampes, les fabricants de lampes indiquent le nombre de lumens (lms) sur l’emballage. Par exemple, une lampe à incandescence de 100 W et une lampe à économie d’énergie de 18 W ont toutes deux un flux lumineux de 1 000 lumens, ce qui permet de montrer de manière plus intuitive l’effet d’éclairage de la lampe après l’installation. Au contraire, comparer la puissance de la lampe ne peut pas vous dire quelle lampe est la meilleure, car les résultats d’éclairage réels des deux sont similaires, et cette dernière est plus économe en énergie, nous pouvons donc comprendre que la lampe à économie d’énergie de 18 W a plus d’avantages que la lampe à incandescence de 100 W.

Que sont les lumens utiles ?

Les lumens utiles font référence au flux lumineux qui peut être efficacement utilisé par la source lumineuse dans des applications pratiques. Il est différent du flux lumineux total (ou lumens nominaux), qui indique la quantité totale de lumière émise par la source lumineuse dans toutes les directions. Les lumens efficaces prennent en compte des facteurs tels que la distribution de la lumière (angle du faisceau), la hauteur d’installation et l’environnement d’application, afin de refléter plus précisément les performances de la source lumineuse dans des conditions d’éclairage réelles. Dans la conception de l’éclairage et les applications pratiques, les lumens efficaces sont plus précieux comme référence que le flux lumineux total. Par exemple, dans l’éclairage routier, si la majeure partie de la lumière de la lampe est concentrée dans une direction spécifique (distribution latérale de la lumière), elle peut mieux éclairer la route (trottoir) plutôt que les ceintures vertes ou les maisons. Nous pouvons comprendre la lumière qui brille sur la route comme des lumens efficaces, et le flux lumineux qui est diffusé vers d’autres zones qui n’ont pas besoin d’éclairage (ceintures vertes et maisons) est répertorié comme des lumens inefficaces. En général, les lumens totaux = lumens utiles + autres lumens, et les lumens utiles peuvent mieux refléter l’effet d’éclairage de la lampe dans l’application.

Watts vs lumens

Watts vs lumens pour les lampes à incandescence

Les lampes à incandescence ont une efficacité lumineuse relativement faible, principalement parce que la majeure partie de l’énergie générée par les lampes à incandescence est dissipée sous forme d’énergie thermique et que seule une petite partie est convertie en lumière visible. Le principe des lampes à incandescence est le suivant : lorsque le courant traverse le filament à l’intérieur de la lampe à incandescence (généralement constitué d’un métal à point de fusion élevé tel que le tungstène), la température du filament augmente (généralement jusqu’à des milliers de degrés Celsius) et le filament commence à émettre un rayonnement thermique, qui comprend de la lumière visible. Après avoir consulté les informations pertinentes, nous avons constaté que son efficacité lumineuse est d’environ 10 à 15 lm/w.

Puissance de l’ampoule à incandescence	Efficacité des luminaires	Flux lumineux
40W	10.5lm/w	420lm
60W	12.0lm/w	720lm
75W	12.0lm/w	900lm
100W	13.5lm/w	1350lm

Watts vs lumens pour les lampes fluorescentes compactes

L’efficacité lumineuse des ampoules fluorescentes compactes (CFL) est bien supérieure à celle des lampes à incandescence traditionnelles. En effet, elles peuvent réduire considérablement la consommation d’énergie tout en obtenant le même éclairage. Lorsque la quantité de lumière émise par les CFL est la même, elles n’utilisent qu’environ 1/4 de l’énergie électrique des lampes à incandescence traditionnelles, de sorte que leur efficacité lumineuse peut atteindre plus de 50 lm/w.

Puissance des lampes fluorescentes	Efficacité des luminaires	Flux lumineux
10W	52lm/w	250lm
15W	54lm/w	810lm
18W	55m/w	990lm
20W	58lm/w	1160lm

Watts vs lumens pour les lampes aux halogénures métalliques

Le nom de la lampe aux halogénures métalliques vient des halogénures de mercure et de sodium (tels que l’iode, le brome, etc.). L’intérieur de la lampe aux halogénures métalliques est rempli d’une certaine pression de gaz inerte (tel que l’argon) et d’halogénures métalliques (tels que le sodium, le mercure, le césium, etc.). Lorsqu’un courant haute tension est appliqué aux deux extrémités de l’ampoule, les électrons du gaz sont accélérés par la force du champ électrique. Les électrons accélérés entrent en collision avec l’halogénure métallique et transfèrent une partie de l’énergie aux atomes ou aux ions de l’halogénure métallique, ce qui le fait passer d’un niveau d’énergie faible à un niveau d’énergie élevé. Les atomes ou ions d’halogénure métallique excités reviendront à l’état fondamental après une période de temps, et de l’énergie sera libérée au cours de ce processus pour former la lumière que nous voyons. Son efficacité lumineuse peut atteindre 80 lm/W ou même plus.

Puissance de l’ampoule aux halogénures métalliques	Efficacité des luminaires	Flux lumineux
100W	100lm/w	10000lm
200W	85lm/w	17000lm
250W	80m/w	20000lm
400W	90lm/w	36000lm

Watts vs lumens pour les LED

La LED est composée d’un semi-conducteur de type P et d’un semi-conducteur de type N, qui forment une jonction PN. Lorsqu’une tension directe est appliquée aux deux extrémités de la LED, le courant circule à travers la jonction PN, et les électrons et les trous se recombinent et libèrent de l’énergie, qui est émise sous forme de photons, réalisant ainsi une émission de lumière. Dans ce processus, la LED dégage moins de chaleur, de sorte que son efficacité lumineuse est également la plus élevée. Les lampes d’extérieur LED courantes actuelles ont une efficacité lumineuse de 140 à 170 lm/w.

Qu’est-ce qui est le plus important, la puissance, les lumens ou les lumens utiles ?

Principe général à considérer

Pour les consommateurs finaux, ZGSM estime que la puissance naturelle est la plus importante. En effet, les consommateurs ordinaires ne connaissent pas grand-chose à l’éclairage. Lorsque les types de produits sont les mêmes, il est plus raisonnable de prêter davantage attention à la puissance (puissance) des lampes. Nous pouvons juger au préalable de leur luminosité grâce à la puissance des lampes.

Pour les personnes qui ont un certain sens de l’éclairage, ZGSM estime qu’il est plus raisonnable de prêter attention aux lumens (Flux lumineux constant) des lampes. Car il peut refléter plus directement la quantité réelle de lumière émise par les lampes. Lorsque les types de produits sont différents, la puissance ne peut refléter que la consommation électrique des lampes et ne peut pas refléter directement la luminosité. Au contraire, grâce au flux lumineux, nous pouvons savoir si les lampes peuvent répondre aux besoins d’éclairage. Par exemple, pour éclairer une chambre de 3 x 3 m, 3 000 lm suffisent souvent. S’il s’agit d’une étude, nous recommandons 6 000 lm car cela est lié aux besoins d’éclairage.

Pour les professionnels, les lumens utiles (distribution de la lumière) sont plus importants que les lumens. En plus de prêter attention aux lumens, les concepteurs d’éclairage ou les experts en éclairage doivent également prêter attention à la distribution de la lumière des lampes (c’est-à-dire à la façon dont la lumière est distribuée dans l’espace). Si la lampe a une distribution lumineuse raisonnable, elle peut utiliser plus de lumière (lumens utiles) pour éclairer la zone d’éclairage cible. Au contraire, si la distribution de la lumière n’est pas raisonnable, même si le lumen est élevé, l’effet d’éclairage sera médiocre, car une partie de la lumière n’est pas utilisée efficacement. Elle n’éclaire pas la zone cible et provoque également des éblouissements et une pollution lumineuse.

Cas 1 : Lumens vs watts

Français Dans des conditions de même puissance, les effets d’éclairage des projecteurs avec différents résultats lumineux varient considérablement. Dans ce cas, il y a deux courts de tennis standard d’une taille totale de 36 x 36 mètres. Grâce à la simulation d’éclairage, nous avons constaté qu’un projecteur Zoom de 240 W (option 1) avec 150 lm/W peut répondre aux exigences d’éclairage de la norme EN12193 Classe II. Si une lampe de 140 lm/W (option 2) est utilisée, l’éclairage est de 289 lux. À ce stade, nous devons augmenter la puissance pour répondre aux exigences correspondantes. Il convient de noter que les puces Lumileds 5050 que nous avons utilisées dans l’option 1 ont un coût initial relativement élevé, mais leurs coûts d’électricité ultérieurs sont faibles. Si un projecteur de 120 lm/w est utilisé, le résultat montre que l’éclairage n’est que de 258 lux. Grâce au calcul, nous savons que la puissance de la lampe doit atteindre 300 W pour répondre aux exigences du projet. Non seulement le coût initial de cette solution est élevé, mais les coûts d’électricité ultérieurs sont également élevés. En résumé, bien que la première option nécessite un investissement initial plus élevé, ses avantages en termes d’économie d’énergie à long terme sont significatifs et c’est le meilleur choix global. L’option 2 présente des avantages en termes de contrôle des coûts et devrait atteindre 300 lux grâce à l’optimisation. C’est également une alternative qui peut être envisagée si les coûts initiaux doivent être contrôlés. En revanche, l’option 3 a été exclue de la sélection en raison des coûts initiaux et de maintenance élevés.

Cas 2 : Lumens utiles vs lumens totaux

Après avoir comparé les résultats d’éclairage de deux lampadaires différents (T2M53007 et T3M53009) avec le même nombre total de lumens mais une distribution lumineuse différente, nous avons constaté des différences significatives. Pour une route d’une largeur de 7 mètres, lorsque la hauteur du mât d’éclairage est réglée sur 8 mètres, grâce à la conception de simulation d’éclairage Dialux EVO, le T2M53007 affiche un meilleur résultat d’éclairage que le T3M53009. Cela est principalement dû au fait que le T3M53009 adopte une conception de distribution lumineuse latérale de type III, qui a tendance à projeter plus de lumière devant le lampadaire. Cependant, sur une voie de circulation automobile de seulement 7 mètres de large, cette conception conduit à une luminosité relativement insuffisante sur la route. Afin de compenser cette lacune, si nous utilisons des lampadaires à lentille T3M53009, nous devons augmenter la puissance de la lampe à 50 W pour garantir que toutes les exigences du niveau d’éclairage M4a sont satisfaites. Bien entendu, cela ne signifie pas que le type IIIM (T3M53009) est inférieur au type IIM (T2M53007) dans tous les scénarios. En fait, lorsque le rapport entre la largeur de la route et la hauteur du mât d’éclairage est important, l’effet d’éclairage du T3M53009 peut être encore meilleur. Par conséquent, lors de la sélection d’une lentille de lampadaire (en ce qui concerne les lumens utiles), des scénarios d’application et des besoins d’éclairage spécifiques doivent être pris en compte.

Solution d’éclairage ZGSM

Résumé

Les watts, les lumens et les lumens utiles sont des notions fréquemment utilisées dans le secteur de l’éclairage. ZGSM estime qu’il est très bénéfique d’avoir une compréhension claire de chaque concept. Sous la même puissance, plus le lumen est élevé, mieux c’est. Sous la même puissance, plus le wattage est faible, mieux c’est. Dans le même temps, la distribution de la lumière (lumens utiles) affecte également la qualité de la conception de l’éclairage. Plus la distribution de la lumière est raisonnable, plus la proportion de lumens efficaces est élevée et elle peut éclairer la zone cible avec une puissance/lumen total inférieur. Les fabricants de LED poursuivent leurs efforts en matière d’efficacité lumineuse et de distribution de la lumière des lampes, dans le but de répondre aux exigences du projet avec une puissance inférieure. ZGSM estime que seules les lampes à haute efficacité lumineuse et à distribution lumineuse raisonnable peuvent se démarquer dans la compétition des projets. Si vous souhaitez en savoir plus sur l’efficacité lumineuse, comment fournir une efficacité lumineuse et améliorer la distribution lumineuse, vous pouvez nous contacter pour obtenir des informations pertinentes.

Questions fréquemment posées

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