Introduction

En tant que praticien de l’éclairage, le concept de densité de puissance d’éclairage (LPD) ne devrait pas être inconnu. Dans de nombreux projets, en particulier ceux visant à participer à la construction écologique ou à la sélection des prix LEED des bâtiments publics, ainsi qu’à la recherche d’une consommation d’énergie ultra-faible des projets de construction, la densité de puissance d’éclairage a souvent des exigences plus strictes. Cependant, en raison de la nature de l’industrie de l’éclairage, l’importance relative du segment de fabrication a conduit à une tendance de l’industrie à se concentrer davantage sur le produit lui-même, comme les propriétés optiques des matériaux ou les normes de spécification liées au produit, tandis que la spécification de l’extrémité d’application, en particulier le concept de densité de puissance électrique, peut ne pas être suffisamment mise en avant. Cette tendance peut conduire à un manque de compréhension ou de familiarité avec la densité de puissance d’éclairage au sein de l’industrie. Le but de cet article est de fournir une explication approfondie de la définition, du calcul et de l’importance de la densité de puissance d’éclairage, et de discuter de la manière de garantir que la LPD répond aux exigences appropriées dans des scénarios d’application spécifiques, tels que l’éclairage public, l’éclairage industriel et l’éclairage de stade (consultez les solutions d’éclairage sportif ZGSM).

Concept et formule de calcul du LPD

La densité de puissance d’éclairage est la puissance nominale de l’éclairage général par unité de surface. Elle représente la charge de tout dispositif d’éclairage dans une zone définie, ou la puissance par mètre carré/pied du dispositif d’éclairage. Ces watts incluent la consommation des sources lumineuses, des ballasts, des alimentations LED (Qu’est-ce que les alimentations LED ?) ou des transformateurs, etc. Cependant, dans le secteur de l’éclairage, elle est généralement associée à la puissance d’éclairage autorisée (LPA) autorisée par les codes énergétiques des bâtiments pertinents. Lorsque les exigences d’éclairage sont respectées et que la LPD est inférieure à la puissance d’éclairage autorisée, plus la valeur est petite, mieux c’est. LPD = P/S en watts par mètre carré (W/m). En supposant que la surface d’une pièce est de 10 mètres carrés et que la puissance totale de l’équipement d’éclairage est de 100 W, alors LPD = 100 W/10 m2 = 10 W/m2.

Pourquoi le LPD est-il important dans l’éclairage ?

Conformité aux normes d’efficacité énergétique : de nombreux pays et régions du monde ont établi des normes strictes en matière d’efficacité énergétique, telles que la norme ASHRAE 90.1 aux États-Unis et la norme Architectural Lighting Design Standard en Chine. Ils ont des exigences claires en matière de LPD. Étant donné que le LPD reflète directement la puissance d’éclairage par unité de surface, un contrôle strict de cet indicateur peut réduire efficacement la puissance consommée par l’éclairage, réduisant ainsi la consommation énergétique globale du bâtiment et réduisant ainsi les émissions de carbone.

Promouvoir le développement de l’industrie : les contraintes LPD ont incité les fabricants de produits d’éclairage à rechercher activement des percées technologiques, à améliorer continuellement l’efficacité lumineuse des produits LED et à optimiser les spectres de produits, afin de fournir de meilleurs effets d’éclairage tout en répondant aux exigences LPD. Dans le même temps, les concepteurs d’éclairage peuvent également sélectionner des produits et optimiser les simulations d’éclairage (ZGSM propose une simulation d’éclairage dans la plupart des cas) en fonction des exigences. Tout cela contribue au développement consciencieux de l’industrie et permet aux consommateurs de bénéficier de meilleurs produits et services.

Certification des bâtiments et contrôle des coûts : dans le cadre de la certification des bâtiments écologiques (par exemple LEED, BREEAM), le LPD est un indicateur important pour évaluer l’efficacité énergétique d’un bâtiment. L’optimisation du LPD peut aider les projets à atteindre des niveaux de certification plus élevés. De plus, le LPD plus faible du système d’éclairage utilisé dans un bâtiment signifie souvent que le bâtiment a besoin de moins de luminaires (bien que le coût des luminaires individuels puisse parfois être élevé) et d’un système de distribution plus petit, réduisant ainsi le coût d’investissement initial du projet, réduisant le coût de la consommation d’énergie à un stade ultérieur et maximisant le contrôle des coûts et l’efficacité à long terme.

Exigences LPD pour différentes applications

LPA dans l’éclairage public

La norme ASHRAE 90.1-2019, « Norme énergétique pour les sites et les bâtiments, à l’exception des bâtiments résidentiels de faible hauteur », contient de nombreuses exigences en matière de LPD. Cependant, après vérification de cette norme, aucune exigence de LPD pour l’éclairage routier n’a été trouvée, uniquement des exigences de LPD pour les parkings et les allées des parkings ( En savoir plus sur l’éclairage des parkings ). Dans la norme chinoise CJJ 45-2015 « Urban Road Lighting Design Standard », il existe des exigences de LPD pour l’éclairage routier. Elle prévoit les dispositions suivantes pour le LPD en fonction du nombre de voies et des exigences d’éclairage (éclairement). Bien entendu, dans les applications pratiques, plus la valeur de LPD est faible, mieux c’est, de sorte que le produit est plus compétitif.

Français Ci-dessous, nous listons deux simulations d’éclairage. Les résultats montrent que pour atteindre une luminosité de 1 cd/m2, avec un espacement des poteaux de 33 mètres, le premier nécessite 1800 W/KM pour un lampadaire de 60 W, tandis que le second ne nécessite que 1200 W/KM pour un lampadaire de 40 W ( lampadaire ZGSM Rifle série 40 W ). Bien que les deux lentilles soient T2M, il existe encore quelques différences dans leur distribution lumineuse. Ce dernier a un angle de distribution lumineuse verticale plus grand et un angle de distribution lumineuse latérale plus petit ( Qu’est-ce que la distribution lumineuse latérale ? ), il est donc plus adapté aux routes dont la largeur de route est inférieure à la hauteur d’installation et un espacement des poteaux plus petit (la largeur de la route dans la simulation est de 7,0 mètres, avec des trottoirs de 2 mètres de large des deux côtés, et la hauteur d’installation du lampadaire est de 9 mètres).

Exigence LPA pour l’éclairage sportif

Français Selon la norme ASHRAE 90.1-2019, seule la densité de puissance d’éclairage (LPD) des arènes sportives est requise (LPD < 0,73 W/ft²). Cependant, en se référant à la norme d’éclairage FIFA C (Eh > 1250 lux), nous pouvons constater qu’il est difficile de respecter cette norme selon les exigences LPD de l’ASHRAE. En simplifiant le calcul, Eh = efficacité lumineuse × LPD = 160 lm/W × 0,73 W/ft² = 1280 lux. Cependant, dans les applications réelles, le facteur de maintenance (généralement 0,7-0,8) et la lumière parasite réduiront considérablement l’éclairement effectif. Par conséquent, même si des lampes à plus haut rendement sont utilisées ou si des simulations d’éclairage plus raisonnables sont effectuées, l’éclairement réel peut ne pas atteindre 1250 lux. Dans JGJ153-2016 « Normes de conception et de test de l’éclairage sportif », les limites de densité de puissance d’éclairage pour l’éclairage des stades sont détaillées. La norme spécifie le LPD en fonction du type de site, de la hauteur et du niveau de compétition (niveau de compétition vs prix de l’éclairage sportif), et fournit des exigences LPD pour les terrains d’entraînement en extérieur (comme indiqué dans le tableau ci-dessous). La norme estime que la valeur de la densité de puissance d’éclairage doit être déterminée en fonction du rapport entre la puissance totale installée des lampes et la surface du site de compétition sous le niveau d’éclairage correspondant aux différents sports. La valeur doit être conforme aux dispositions du tableau, mais la limite de densité de puissance d’éclairage ne doit pas être utilisée comme base pour la conception de l’éclairage. Dans les applications pratiques, des méthodes de calcul telles que l’éclairement moyen et l’éclairement ponctuel doivent être utilisées. Tout d’abord, calculez l’éclairement, puis calculez le nombre de lampes utilisées et la charge d’éclairage (y compris les sources lumineuses, les pilotes de LED et autres équipements électriques auxiliaires des lampes) en partant du principe que la valeur standard d’éclairement est respectée, puis utilisez la valeur LPD pour la vérification et l’évaluation.

Cours d’éclairage selon JGJ153-2016	Classe d’éclairage selon EN12193 – Tennis comme exemple	Éclairage horizontal (Eh, lumière)	Hauteur (m)	Densité de puissance lumineuse (W/m2)
I	III	200	12≤h<20	4
			20≤h<30	7
II	II	300	15≤h<20	7
			20≤h<30	11
			30≤h<50	14
III	I	500	20≤h<25	18
			25≤h<35	21
			35≤h<40	23

LPD dans l’éclairage de grande hauteur

Pour l’éclairage intérieur, la norme ANSI/ASHRAE/IES 90.1-2022 décrit en détail les exigences LPD pour différents bâtiments, notamment les centres d’exercice, les installations automobiles, les casernes de pompiers, les hôpitaux et les installations de fabrication. L’exigence LPD est comprise entre 0,17 et 0,92, de sorte que la limite de puissance d’éclairage totale pour différents bâtiments peut être calculée, c’est-à-dire la limite de puissance d’éclairage totale = surface du bâtiment × limite LPD. Cependant, cette méthode de calcul est relativement générale, car différents bâtiments comprennent différents types et nombres de pièces, telles que des bureaux, des salons, des couloirs, des entrepôts, des ateliers d’assemblage (en savoir plus sur l’éclairage industriel – atelier), des cantines et des parkings dans les usines. La norme établit également différentes exigences LPD pour différentes zones fonctionnelles (types d’espace). La norme recommande d’utiliser la méthode espace par espace pour déterminer la limite LPD, c’est-à-dire la limite de puissance d’éclairage totale de l’usine = ∑ (surface de chaque espace × limite LPD de l’espace).

Densité de puissance d’éclairage autorisée selon la méthode de la surface du bâtiment		Densité de puissance d’éclairage autorisée espace par espace
Type de zone de bâtiment	LPD (W/ft2)	Types d’espaces spécifiques à chaque bâtiment	LPD (W/ft2)	RCR
Gymnase	0.75	Bureau ≤150 ft2	0.73	8
Hôpital	0.92	150 ft2 < Bureau ≤ 300 ft2	0.66	8
Bureau	0.62	Bureau > 300 ft2	0.56	4
Entrepôt	0.45	Usine de fabrication (zone de grande hauteur)	1.24	6
Atelier	0.86	Usine de fabrication (zone de baie basse)	0.85	3

Français De plus, le rapport de cavité de la pièce (RCR) est également mentionné dans cette norme. Lors de l’utilisation de la méthode espace par espace, la tolérance LPD spatiale pour les espaces individuels peut être ajustée en fonction du rapport de cavité de la pièce (RCR). Le RCR est une valeur qui caractérise la géométrie de la pièce. Dans le calcul de la conception de l’éclairage, il est étroitement lié au facteur d’utilisation de la lumière émise par la lampe. Plus le rapport de cavité de la pièce est petit, plus le facteur d’utilisation de la lumière est élevé et plus la valeur LPD (densité de puissance par unité de surface) correspondant à l’éclairage standard est petite ; inversement, plus le rapport de cavité de la pièce est grand, plus son facteur d’utilisation est petit et plus la valeur LPD est grande. La formule de calcul du rapport de cavité de la pièce est RCR=2,5 x hauteur de la cavité de la pièce x longueur du périmètre de la pièce/surface de la pièce. Selon la norme ASHRAE 90.1, nous devons prendre en compte l’impact du rapport de cavité de la pièce sur les exigences LPD. De manière générale, lorsque le rapport de cavité de la pièce est supérieur à la limite, la densité de puissance est autorisée à augmenter de 20 %. Lorsque le niveau standard d’éclairage est augmenté ou diminué, la limite de densité de puissance doit être convertie en fonction de la proportion correspondante.

Par exemple, dans un bureau ordinaire, la valeur d’éclairage doit être de 500 lx, l’espace mesure 10 mètres de long, 10 mètres de large et la lampe est installée à une hauteur de 6 mètres. Quelle est la limite de densité de puissance d’éclairage ? Calculons d’abord son rapport de cavité de pièce, RCR=2,5(6-0,75)(10+10)*2/100=5,25. Selon la norme ASHRAE 90.1, la limite de densité de puissance pour les bureaux > 300 pieds carrés est de 0,56 W/m². Si l’indice de forme de pièce de l’espace est supérieur à 4, la limite peut être augmentée de 20 % et la limite de densité de puissance peut être considérée comme étant de 0,672 W/f², c’est-à-dire que la densité de puissance de l’espace doit être inférieure à 7,35 W/m².

Comment réduire le LPD dans votre projet d’éclairage ?

ZGSM reconnaît clairement l’importance du LPD. Dans les applications pratiques, nous utilisons la simulation d’éclairage et la sélection d’objectifs pour réduire autant que possible la valeur du LPD. De même, le développement et l’application de lampes à haut rendement constituent également une méthode très simple et réalisable.

Conception d’éclairage raisonnable

Dans la simulation d’éclairage, le paramètre LPD est souvent impliqué, alors comment pouvons-nous rendre cette valeur aussi basse que possible dans la simulation ? Tout d’abord, vous devez avoir une certaine compréhension de la simulation d’éclairage, être familier avec les caractéristiques de la distribution lumineuse des lampes et leur utilisation dans différents espaces (longueur, largeur et hauteur). Par exemple, dans l’éclairage routier, le niveau d’éclairage/luminosité requis doit être calculé avec précision conformément à la norme d’éclairage EN13201 (normes pour l’éclairage public) pour éviter un éclairage excessif, réduisant ainsi le LPD. Pour un autre exemple, dans la simulation d’éclairage du stade, l’abaissement de la hauteur d’installation de la lampe peut réduire efficacement la puissance de la lampe, mais cela aura un certain impact négatif sur l’uniformité. En raison de la complexité du contenu impliqué, nous ne pouvons pas l’expliquer en détail ici. Si vous êtes intéressé, vous pouvez consulter Pourquoi le prix des lampes sportives diffère-t-il beaucoup ?

Répartition raisonnable de la lumière

Les excellents concepteurs d’éclairage peuvent sélectionner des lampes avec des courbes de distribution de lumière appropriées en fonction de la géométrie et de l’objectif du site d’application pour assurer une distribution uniforme de la lumière tout en évitant le gaspillage de lumière. Dans l’éclairage intérieur, nous pouvons utiliser des lampes à distribution de lumière étroite pour les espaces étroits et longs (comme les étagères) et utiliser des lampes à large distribution de lumière pour les zones larges (comme les bureaux). Les lampes à distribution de lumière étroite peuvent concentrer la lumière sur la zone cible (comme les étagères ou les allées) pour réduire la lumière parasite ; tandis que les lampes à large distribution de lumière peuvent couvrir uniformément tout l’espace avec de la lumière et réduire la présence de zones sombres. Dans l’éclairage extérieur, comme l’éclairage des stades et l’éclairage des routes, nous pouvons utiliser une distribution de lumière asymétrique (Qu’est-ce que la distribution de lumière asymétrique ?) pour concentrer la lumière sur le stade et la route, tout en minimisant l’éblouissement et la diffusion de lumière. Cette conception peut non seulement améliorer l’uniformité de l’éclairage. Ce qui est plus important, c’est qu’elle peut également réduire le LPD des solutions d’éclairage.

Améliorez l’efficacité lumineuse de votre éclairage LED

L’amélioration de l’efficacité des luminaires est un moyen efficace de réduire les LPD. Depuis sa création en 2005, ZGSM s’est engagée dans la recherche et le développement de lampes LED à haut rendement. Ces mesures comprennent la sélection de puces LED à haut rendement, l’utilisation de pilotes LED à haut rendement (normalement > 0,90) pour réduire la consommation d’énergie et l’utilisation de lentilles et de verre à haute transmittance pour réduire les pertes de lumière inutiles à l’intérieur de la lampe. ZGSM a fait de bons progrès à cet égard. Voici les lampadaires LED de ZGSM avec différentes efficacités lumineuses (Qu’est-ce que l’efficacité lumineuse ?) à différents moments. Si vous êtes intéressé, consultez pour en savoir plus.

Résumé

La densité de puissance d’éclairage (LPD) est une mesure clé pour la conception d’éclairage moderne qui comble le fossé entre l’efficacité énergétique, la durabilité environnementale et la rentabilité. Dans cet article, nous découvrons le concept de LPD, comment il est calculé et ses exigences dans différents scénarios, tels que l’éclairage public, l’éclairage sportif et l’éclairage de grande hauteur, ce qui peut nous aider à prendre des décisions éclairées qui sont pertinentes pour les besoins du monde réel tout en respectant les normes réglementaires. Grâce à une conception d’éclairage appropriée, une distribution de lumière soignée et l’utilisation de luminaires à haut rendement tels que les lampes LED ZGSM ( Plus de lampes LED ZGSM ), nous sommes en mesure de réaliser des économies d’énergie importantes, c’est-à-dire de réduire la consommation d’énergie d’un projet d’éclairage sans compromettre la qualité de l’éclairage. Cela permet non seulement aux projets de se conformer aux réglementations et de minimiser la consommation d’énergie, mais encourage également les fabricants de luminaires LED à optimiser les performances de leurs luminaires (lentilles et efficacité lumineuse) et à fournir à leurs clients des simulations d’éclairage optimisées.

Questions fréquemment posées

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