Introduction

Les solutions d’éclairage font référence à l’utilisation de méthodes et d’outils de calcul scientifiques pour concevoir une solution d’éclairage pour un espace ou une scène spécifique qui répond aux exigences d’éclairement, d’efficacité énergétique, de confort visuel, etc. Ce processus comprend généralement les étapes clés suivantes : détermination des besoins d’éclairage (par exemple, zone d’éclairage, éclairement, uniformité – plus d’informations sur l’uniformité de l’éclairage et limitation de l’éblouissement), sélection des méthodes de calcul (par exemple, méthode de calcul du lumen, méthode point par point, etc.), optimisation de la conception (par exemple, ajustement du nombre de luminaires, de leurs emplacements et des courbes de distribution de la lumière) et évaluation de l’efficacité énergétique et du coût de la solution. Les méthodes de calcul de l’éclairage sont les outils de base de la conception de l’éclairage, dont la méthode point par point et la méthode de calcul du lumen sont les deux plus couramment utilisées. Dans cet article, nous nous concentrerons sur les concepts de base de ces deux méthodes, élaborerons les principes de calcul et les étapes de la méthode de calcul du lumen, et présenterons les applications pratiques de la méthode de calcul du lumen, etc.

Qu’est-ce que la méthode point par point ?

La méthode point par point utilise les données de distribution d’intensité lumineuse d’une source lumineuse ou d’un luminaire pour prédire l’éclairement direct à chaque point d’un plan. La méthode calcule la contribution d’éclairement de chaque luminaire à un point spécifique et additionne l’éclairement total point par point. Le calcul est basé sur la loi du carré inverse et la loi des cosinus, et prend en compte trois facteurs clés : l’intensité lumineuse, la distance et l’orientation de la source lumineuse par rapport à la surface. La formule de calcul de l’éclairement d’une source ponctuelle dans un plan donné est la suivante : Éclairement(E)=Intensité(I)/Distance(r)2. La loi du carré inverse se concentre sur le fait qu’à mesure que la distance augmente, l’énergie de la lumière est distribuée sur une plus grande surface, ce qui entraîne une diminution de l’éclairement.

Par exemple, lorsque la distance augmente de r à 2r, l’énergie de la lumière est répartie sur quatre fois la surface, donc l’éclairement diminue à un quart de l’intensité, nous utilisons donc r2 dans la formule. S’il existe un angle de projection entre la source lumineuse et la surface de calcul, nous devons prendre en compte l’effet de cet angle sur l’effet d’éclairage, c’est-à-dire suivre la loi du cosinus pour les calculs d’éclairage. Sa formule de calcul devient Illuminance(E)= Cosθ×Intensity(I)/Distance(r)2, où θ est l’angle entre la normale de la surface éclairée et le faisceau. En effet, la zone éclairée augmente lorsque la lumière est dirigée obliquement et l’éclairement diminue pour la même intensité lumineuse, il faut donc introduire un facteur cosinus pour corriger cela.

Quelle est la méthode de calcul du Lumen ?

La méthode de calcul du lumen est une méthode de calcul de conception d’éclairage couramment utilisée, qui peut produire un éclairement moyen par un nombre donné de luminaires ou un nombre de luminaires pour atteindre un objectif d’éclairement moyen. Ses calculs se concentrent sur l’éclairement sur le plan de travail et supposent que la lumière atteint le plan de travail de deux manières, à savoir la lumière directe et la lumière réfléchie. Ici, la hauteur du plan de travail au-dessus du sol est généralement définie dans le manuel lES ou dans les documents de pratique recommandés. Sur la base de la relation de base Illuminace(E)=Lumious flux/Area, elle prend également en compte l’effet du facteur d’utilisation (UF) et du facteur de maintenance (MF) de l’espace sur l’effet d’éclairage. Sa formule finale est E=FxnxNxUFxMF/A, ici F=flux lumineux initial de la lampe nue (lumens), n=nombre de luminaires, N=nombre de lampes par luminaire, UF=Facteur d’utilisation, MF=facteur de maintenance, A=aire de la surface (m²). Le facteur UF peut être trouvé dans le rapport du luminaire, mais en y regardant de plus près, sa valeur est liée à un certain nombre de paramètres, il est donc nécessaire de vérifier ces paramètres avant de trouver la valeur UF. De même, la valeur de MF est également complexe, donc si vous êtes intéressé, vous pouvez vous référer à l’article « Facteur de maintenance dans l’éclairage ».

Pourquoi utiliser la méthode de calcul du lumen ?

Avec l’introduction de la section précédente, il n’est pas difficile de savoir pourquoi la méthode de calcul du lumen est nécessaire, ou de connaître les principales applications de la méthode de calcul du lumen. L’une d’elles consiste à calculer l’effet de l’éclairage (éclairement) lorsque le nombre de luminaires est connu. C’est-à-dire que nous pouvons calculer l’éclairement de la zone cible par E=FxnxNxUFxMF/A lorsque le nombre de luminaires, les types d’espace, les tailles et les caractéristiques sont connus. La deuxième consiste à extrapoler le nombre de luminaires requis lorsque les besoins d’éclairage attendus sont connus. C’est-à-dire que si les besoins d’éclairage du projet sont clairs, et que le type, la taille et les caractéristiques de l’espace sont également clairs, nous pouvons calculer le nombre de luminaires nécessaires à l’éclairage par n = ExA/F /N/UF/MF.

En pratique, les logiciels de simulation d’éclairage peuvent rapidement obtenir ces résultats, mais malheureusement, la méthode du lumen n’est pas directement adoptée par les logiciels de simulation d’éclairage courants. La plupart des logiciels de simulation d’éclairage, tels que Dialux, AGI32 ( En savoir plus sur AGI32 et son application ), Relux, etc., utilisent la méthode point par point, qui est une méthode complexe qui doit prendre en compte l’éclairement de plusieurs sources lumineuses à un point spécifique. Cette méthode est complexe et nécessite la prise en compte de plusieurs sources lumineuses pour l’éclairage d’un point spécifique, il n’est donc pas pratique pour nous d’utiliser cette méthode pour estimer l’éclairement et le nombre de lampes. Au contraire, la méthode de calcul du lumen est plus adaptée aux débutants et peut nous aider à obtenir rapidement les résultats souhaités. Ce fait nous indique également qu’en pratique, en plus de se concentrer sur le flux lumineux en tant que paramètre, nous devons également prêter plus d’attention à l’impact de la distribution lumineuse sur les résultats d’éclairage.

Étapes pour exécuter la méthode de calcul du lumen

Étape 1. Déterminer le facteur d’utilisation

Le facteur d’utilisation (UF) est le rapport entre le flux lumineux total reçu par une surface et le flux lumineux total émis par le luminaire. Il dépend de l’efficacité lumineuse (Qu’est-ce que l’efficacité lumineuse ?) du luminaire, de la distribution lumineuse du luminaire, de la géométrie de l’espace, de la réflectivité de la pièce, etc. En général, les tables UF sont préparées pour un éclairage général avec des luminaires disposés régulièrement, affectés par les trois principales surfaces de la pièce (cavité du plafond, cavité des murs et du sol ou plan de référence horizontal). Pour utiliser une table UF, nous devons avoir déterminé quelques variables : le rapport de la cavité de la pièce (rapport d’indice de la pièce) et les réflectances de surface (ρ) pour le plafond, le mur et le sol. La réflectivité de surface du plafond, du mur et du sol est le rapport de la lumière réfléchie par la surface à la lumière incidente, exprimée en pourcentage. Elles sont tout aussi importantes pour le calcul des niveaux d’éclairement. Les valeurs de réflectivité typiques pour les plafonds sont de 70 à 90 % (couleurs claires), pour les murs de 30 à 70 % (couleurs moyennes à claires) et pour les sols de 10 à 30 % (couleurs foncées telles que les parquets et les tapis).

Par exemple, dans la simulation d’éclairage, nous utilisons généralement les valeurs par défaut, c’est-à-dire ρc=0,7, ρw=0,5 et ρf=0,2. Bien entendu, si les conditions le permettent, nous pouvons également utiliser un réflectomètre pour mesurer la réflectivité. Pour obtenir les réflectances de surface (ρ), nous pouvons placer la tête de mesure du réflectomètre sur la surface à tester (plafond, mur ou sol), nous assurer qu’il n’y a pas de fuite de lumière, appuyer sur le bouton de mesure et attendre les résultats du test de l’équipement (valeurs de réflectivité du plafond, du mur et du sol). Cependant, le rapport de cavité de la pièce (RCR) est utilisé pour évaluer l’impact de la cavité intérieure (plafond, sol ou cavité murale) sur la perte de lumière et la réflexion. Français : RCR=2,5RCHP/A. RCR = Rapport de cavité de la pièce, P=Périmètre de la pièce, A=Surface de la pièce. Donc RCR=5H(L+l)/(Lxl). Par exemple : un bureau ordinaire, la valeur d’éclairage nécessite 500lx, l’espace mesure 50 mètres de long, 50 mètres de large, 6 mètres de haut, la surface de travail est de 0,8 mètre et la lampe est installée à une hauteur de 5,8 mètres. Nous calculons d’abord le rapport de cavité de la pièce, RCR=2,5(5,8-0,8)(50+50)*2/2500=1, KI=5/RCR=5, puis nous pouvons obtenir UF=1,1 en consultant le tableau.

RÉFLECTANCE
Plafond	0.8	0.8	0.8	0.7	0.7	0.7	0.5	0.5	0.5	0
Murs	0.7	0.5	0.3	0.7	0.5	0.3	0.7	0.5	0.3	0
Working plane	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0
INDICE DE LA PIÈCE	FACTEURS D’UTILISATION (POURCENTAGE)  k(RI) x RCR = 5
k = 0.60	74	66	61	74	66	60	73	65	60	56
0.80	84	76	71	83	75	70	82	75	70	65
1.00	91	83	79	90	83	78	88	83	78	73
1.25	97	90	85	95	89	85	93	88	84	79
1.50	100	94	90	99	93	89	96	92	88	83
2.00	105	99	95	103	98	94	100	96	93	87
2.50	107	102	98	105	101	97	102	98	95	89
3.00	109	105	101	107	103	100	104	100	98	91
4.00	111	108	105	109	106	103	106	103	101	93
5.00	113	110	107	111	110	106	107	104	103	94

Étape 2. Déterminer le facteur de maintenance

Le facteur de maintenance (MF) est défini comme le rapport entre l’éclairement/la luminosité maintenu et l’éclairement/la luminosité initiale, c’est-à-dire les pertes liées au maintien du flux lumineux de la lampe. Dans la conception et la simulation d’éclairage, le facteur de maintenance (MF) est un paramètre très important qui reflète l’atténuation de l’éclairement pendant l’utilisation réelle du système d’éclairage. En effet, lors de l’utilisation réelle, les lampes subissent une atténuation du flux lumineux (atténuation de la source lumineuse elle-même et atténuation causée par la contamination de la surface de la lampe), une défaillance soudaine des lampes (provoquée par la source lumineuse et une panne de courant), une contamination de la surface de la pièce et d’autres facteurs, qui entraîneront une diminution progressive de l’effet d’éclairage (éclairement et luminosité). Dans la conception de l’éclairage, l’objectif de la conception est généralement de maintenir l’éclairement/la luminosité pour répondre aux exigences du projet, plutôt que l’éclairement/la luminosité initiale. La formule de calcul du facteur de maintenance MF=LLMFxLSFxLMFxRSMF, ici LLMF signifie facteur de maintenance du flux lumineux de la lampe, LSF signifie facteur de survie de la lampe, LMF signifie facteur de maintenance du luminaire et RSMF signifie facteur de maintenance de la surface de la pièce. En raison des contraintes d’espace, il ne sera pas expliqué en détail ici. Ceux qui sont intéressés par son processus de calcul et par des connaissances plus approfondies peuvent se référer à Facteur de maintenance dans l’éclairage. Dans de nombreux cas, la valeur de MF est de 0,80, 0,85 ou 0,90. Dans cet article, nous utiliserons 0,80 pour le calcul.

Étape 3. Calcul du nombre de luminaires nécessaires pour atteindre un éclairement moyen donné

Par exemple, votre entrepôt a besoin d’un éclairage de 200 lux, mais vous ne savez pas de combien de lampes vous avez besoin. Nous pouvons alors utiliser la formule pour calculer le résultat souhaité. Grâce aux étapes 1 et 2, nous savons que UF = 1,1 et MF = 0,8, A = 2 500 m2. De plus, si nous choisissons la lampe LED UFO 100 W de 9e génération de ZGSM, alors F = 19 000 lm et N = 1. Selon la formule n = ExA/F /N/UF/MF, nous pouvons obtenir le résultat n = 200 x 2 500/19 000/1/1,1/0,8 = 29,9, c’est-à-dire que nous avons besoin de 30 lampes LED UFO ZGSM-HB09-100M (consultez pour en savoir plus sur les lampes LED UFO ZGSM Heilos). Vous trouverez ci-dessous la disposition suggérée de 30 lampes à grande hauteur.

Étape 4. Calcul de l’éclairement disponible sur le plan de travail

Par exemple, votre atelier doit maintenant remplacer un lot de lampes, le nombre est de 24, et vous allez utiliser les lampes UFO 200 W de ZGSM. Vous ne savez pas quelle quantité d’éclairage vous pouvez obtenir, nous pouvons donc également utiliser la formule pour calculer le résultat souhaité. Grâce aux étapes 1 et 2, nous savons que UF = 0,9 et MF = 0,8, A = 2500 m2, le flux lumineux de la lampe UFO 200 W de 9e génération de ZGSM est F = 38 000 lm et N = 1. Selon la formule E = F x n x N x UF x MF / A, nous pouvons obtenir le résultat E = 38 000 x 24 x 1 x 1,1 x 0,8 x / 2500 = 321 lux, ce qui peut répondre aux exigences d’éclairage des ateliers d’assemblage ordinaires selon la norme correspondante EN12464-1 (la norme EN12464-1 fait référence à l’éclairage des ateliers et des entrepôts). Cependant, s’il s’agit d’un atelier d’assemblage de précision avec un besoin d’éclairage de 500 lux, la solution actuelle ne peut pas répondre aux exigences. Nous devons soit augmenter la puissance des lampes, soit augmenter le nombre de lampes pour obtenir un éclairage plus élevé.

Comparaison des résultats d’éclairage – méthode de calcul du lumen vs Dialux

Méthode de calcul du lumen vs Dialux

Dans Dialux, nous avons essayé de réaliser une simulation d’éclairage en suivant les informations suivantes. L’espace d’éclairage a été défini comme suit : il mesure 50 mètres de long, 50 mètres de large et 6 mètres de haut, la hauteur de la surface de travail est de 0,8 mètre et la hauteur d’installation de la lampe est de 5,8 mètres. Après avoir sélectionné et inséré le fichier IES de ZGSM-HB09-100M, conformément aux informations de la section précédente, la méthode d’agencement sur le terrain (disposition 5×6, un total de 30 lampes) a été adoptée. Après avoir terminé toutes les opérations ci-dessus, le résultat du calcul a été obtenu et l’éclairage était de 196 lux, ce qui était très proche du résultat calculé par la méthode de calcul du lumen, confirmant davantage la fiabilité de cette méthode.

Méthode de calcul du lumen qui ne convient pas à l’éclairage extérieur

La méthode de calcul du lumen peut être utilisée pour calculer l’éclairement de l’éclairage intérieur et le nombre de lampes nécessaires. Alors, cette méthode peut-elle être appliquée à la simulation d’éclairage extérieur (Obtenez plus de détails sur la simulation d’éclairage ZGSM) ? Malheureusement, elle n’est pas applicable. ZGSM estime qu’il y a deux raisons principales : tout d’abord, il n’y a pas de murs ni de plafonds dans l’environnement d’éclairage extérieur, il est donc impossible de calculer la situation où la lumière émise par la lampe est réfléchie par ces surfaces vers la zone cible. Deuxièmement, la distance d’éclairage de la simulation d’éclairage extérieur est longue et l’atténuation et la diffusion de la lumière sont très évidentes, mais la méthode de calcul du lumen n’implique pas de calculs à cet égard. Ces deux facteurs entraîneront des écarts dans les résultats de calcul (généralement, les résultats de calcul par la méthode de calcul du lumen sont trop importants).

D’après l’expérience de ZGSM, si vous devez utiliser la formule E=F×n×N×UF×MF/A pour calculer l’éclairement, vous devez ajouter un coefficient η, qui est généralement de 0,7, c’est-à-dire E=η×F×n×N×UF×MF/A. S’il s’agit d’un éclairage de stade intérieur (comme sur l’image ci-dessus, comme une salle de sport multiple), nous n’avons pas besoin de multiplier ce coefficient. Et lorsque vous avez un projet d’éclairage extérieur, ZGSM recommande d’utiliser un logiciel de simulation. La plupart de ces types de logiciels utilisent la méthode d’éclairement ponctuel, la méthode de traçage de rayons et la méthode de radiosité, et le calcul des résultats est plus précis. Si vous êtes intéressé par l’application de Dialux dans la conception d’éclairage, vous pouvez vous référer aux applications suivantes avec Dialux.

Summary

La méthode de calcul de l’éclairage comprend la méthode point par point et la méthode de calcul du lumen. Cet article présente d’abord la méthode point par point, son principe et son application dans les logiciels de simulation d’éclairage. Il se concentre ensuite sur la méthode du lumen, qui est une méthode de conception d’éclairage de base utilisée pour déterminer le nombre de luminaires nécessaires pour atteindre le niveau d’éclairement correspondant dans un espace. Elle peut également être utilisée pour calculer l’éclairement moyen, ce qui est très simple et efficace. Cet article décrit les étapes clés de la méthode de calcul du lumen, notamment la détermination du facteur d’utilisation (efficacité de la distribution de la lumière), le facteur de maintenance (qui prend en compte la perte de lumière au fil du temps), le calcul du nombre de luminaires requis et la vérification de l’éclairement au niveau du plan de travail. Cet article compare également la méthode de calcul du lumen au logiciel de simulation d’éclairage avancé Dialux, en soulignant que si Dialux offre une plus grande précision et des détails plus précis pour les conceptions complexes, la méthode du lumen fournit une solution plus rapide et plus simple pour l’estimation initiale.

ZGSM estime qu’en pratique, nous pouvons utiliser la méthode du lumen pour identifier initialement le nombre de luminaires nécessaires à l’éclairage ou l’effet d’éclairage qui peut être obtenu en appliquant ces luminaires, puis utiliser un outil tel que Dialux pour fournir au client une simulation plus intuitive. En même temps, nous devons nous rappeler les limites de la méthode de calcul du lumen car elle est principalement utilisée pour l’éclairage intérieur, tandis que pour l’éclairage extérieur tel que les terrains de sport, les parkings, les routes, etc., nous recommandons l’utilisation d’un logiciel de simulation afin d’obtenir plus rapidement la bonne solution d’éclairage, y compris le nombre de luminaires, la puissance, les lentilles (plus d’informations sur la distribution lumineuse symétrique ou asymétrique) et la disposition des luminaires, etc.

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