Introduction

Dans la mise en œuvre des projets d’éclairage routier municipal et d’éclairage haute puissance pour les installations industrielles, les concepteurs se sont longtemps appuyés sur des paramètres uniques — tels que la puissance du luminaire, l’angle de faisceau (qu’est-ce que l’angle de faisceau ?) et l’éclairement central — pour planifier les schémas d’éclairage. Cette approche engendre fréquemment des problèmes tels que l’alternance de zones claires et sombres sur la chaussée, des variations excessives d’éclairement sur les postes de travail en atelier, ainsi qu’une consommation énergétique globale dépassant les normes en vigueur. Dans certains cas, cela peut également entraîner des niveaux d’éclairement inappropriés dans certaines zones, nuisant à l’uniformité de la lumière, voire provoquer un éblouissement localisé dans les situations les plus critiques. En tant que représentation visuelle illustrant clairement la répartition de l’éclairement sur une surface donnée, le diagramme isolux permet d’identifier intuitivement les zones à fort ou faible éclairement, les angles morts, ainsi que les zones de chevauchement excessif ou de luminosité excessive. Il constitue une référence technique fondamentale reliant les performances optiques des luminaires, la conception de l’éclairage, l’installation et la mise en service sur site, les projets de rénovation énergétique et la réception des travaux. Cet article se concentre sur deux grandes catégories de produits d’éclairage haute puissance — l’éclairage routier et l’éclairage industriel — et explique étape par étape ce qu’est un diagramme isolux, comment le générer et comment l’utiliser lors de la phase de conception pour ces deux types d’installations. Poursuivons notre lecture pour en savoir plus.

Qu’est-ce qu’un diagramme isolux ?

Le diagramme isolux est un concept important en photométrie, utilisé pour décrire la densité de répartition du flux lumineux sur une surface éclairée. L’éclairement correspond au flux lumineux reçu par unité de surface ; il se mesure généralement en lux (lx) ou en foot-candles (fc). De manière générale, l’éclairement d’une surface est d’autant plus élevé qu’elle est proche de la source lumineuse ou que l’angle d’incidence est perpendiculaire ; inversement, il est plus faible. Relier des points présentant la même valeur d’éclairement permet de tracer des lignes d’isolux, et l’ensemble de ces lignes constitue un diagramme isolux. Le diagramme isolux est l’équivalent du diagramme d’isocandela : le premier représente l’éclairement, tandis que le second représente l’intensité lumineuse. Les courbes d’isolux illustrent clairement la répartition de l’éclairement, aidant ainsi les concepteurs à évaluer la distribution de la lumière et des zones d’ombre dans l’espace éclairé. Pour mieux comprendre les courbes d’isolux, on peut établir une analogie avec les « courbes de niveau » utilisées en géographie. Sur une carte, les courbes de niveau relient des points de même altitude, représentant ainsi le relief des chaînes de montagnes ; De même, en matière de conception d’éclairage (solutions de conception d’éclairage ZGSM), les lignes isolux relient les points d’éclairement égal, représentant les « pics » et les « vallées » de l’éclairage. La valeur de l’éclairement (ou « hauteur ») dans la zone située entre deux courbes d’isolux se trouve comprise entre les valeurs de ces deux courbes. En général, le centre de la courbe fermée correspond à la zone d’éclairement maximal (par exemple, directement sous un lampadaire ou un luminaire pour grande hauteur), tandis que l’extension de la courbe vers l’extérieur indique une diminution progressive de l’éclairement.

Différences entre les diagramme isolux des éclairages publics et des luminaires pour grande hauteur

En raison des différences entre l’éclairage public et l’éclairage industriel, les diagramme isolux des lampadaires et des luminaires industriels (pour grandes hauteurs) présentent également des caractéristiques distinctes. Les lampadaires routiers utilisent une répartition lumineuse asymétrique de type « ailes de chauve-souris » (qu’est-ce qu’une répartition lumineuse asymétrique ?), et leurs diagramme isolux prennent la forme d’ellipses ou de rectangles étroits et allongés, la lumière s’étendant dans le sens de la circulation. Lorsque les zones d’éclairement de lampadaires adjacents se chevauchent, l’éclairement dans la zone de recouvrement augmente de manière significative ; ainsi, les lampadaires permettent d’obtenir une transition fluide de l’éclairement de la chaussée, même lorsqu’ils sont espacés plus largement. À l’inverse, les luminaires pour grandes hauteurs reposent sur une répartition lumineuse symétrique. Généralement, leurs diagramme isolux forment des cercles concentriques ; pour les modèles à faisceau étroit, les lignes du diagramme sont plus compactes et concentrées, tandis que pour ceux à faisceau large, elles sont relativement plus dispersées. Bien entendu, cette règle n’est pas absolue ; par exemple, certains luminaires industriels présentent également des schémas de répartition rectangulaires, générant des diagramme isolux rectangulaires parfaitement adaptés à des configurations telles que les longues lignes d’assemblage en usine ou les allées étroites et allongées des entrepôts. Les différences entre les diagramme isolux des lampadaires et ceux des luminaires pour grandes hauteurs découlent fondamentalement de la conception de la structure de répartition lumineuse du luminaire.

Où trouver le diagramme isolux ?

Diagramme isolux dans les rapports IES ou les rapports d’essais photométriques

Les fichiers IES des luminaires et les rapports d’essais photométriques contiennent tous deux des diagramme isolux; ils sont fournis par le fabricant du luminaire et constituent les références principales concernant les paramètres optiques de celui-ci. Les fichiers IES et LDT sont obtenus grâce à des mesures réelles effectuées à l’aide d’un goniophotomètre (en savoir plus sur les essais photométriques) et servent de base de données pour l’élaboration des rapports d’essais photométriques. Ces rapports, au format PDF, intègrent des diagramme isolux (ou courbes d’isolux), ce qui en fait les documents de référence les plus pratiques à consulter lors de la phase de sélection des luminaires. Si les rapports d’essais photométriques sont faciles à lire, les fichiers IES et LDT nécessitent quant à eux d’être importés dans un logiciel de simulation d’éclairage pour générer une image en fausses couleurs (équivalente aux courbes d’isolux). Bien entendu, si vous disposez d’un logiciel professionnel capable d’ouvrir les fichiers IES, vous pouvez également visualiser directement les diagrammes ou courbes d’isolux. Les fichiers IES et LDT sont principalement utilisés pour comparer les luminaires et effectuer des calculs préliminaires d’éclairage lors des premières étapes de projets de construction. Après traitement des données par un logiciel de simulation, les effets d’éclairage (y compris l’éclairement) sont visualisés de manière plus intuitive et les résultats sont plus fiables. Les fichiers IES et les rapports d’essais photométriques peuvent être fournis par les fabricants de luminaires ; toutefois, les rapports d’essais officiels LM-79, délivrés par des laboratoires tiers accrédités à la suite d’essais complets de performance photométrique en trois dimensions sur des luminaires finis (pour l’éclairage public ou industriel), offrent une plus grande crédibilité. Y compris les graphiques d’isoilluminance (isolux), les rapports LM79 spécifient entièrement les principaux paramètres colorimétriques tels que l’indice de rendu des couleurs (IRC et qu’est-ce que l’IRC ?), la température de couleur corrélée (CCT) et la tolérance des couleurs.

Diagramme isolux dans les logiciels professionnels de simulation d’éclairage

Nous connaissons tous les logiciels de simulation d’éclairage standard de l’industrie tels que Dialux, Dialux evo, AGi32 (AGi32 et son application) et Relux. Ces programmes permettent d’obtenir des données couramment utilisées comme la luminance, l’éclairement et l’uniformité, tout en générant des diagramme isolux et des cartes en fausses couleurs. Outils essentiels de la phase de conception, ils permettent également de créer des diagramme isolux personnalisés. Prenons l’exemple de l’éclairage routier : une fois les fichiers photométriques IES des luminaires importés dans le logiciel et les paramètres réels du site définis (hauteur d’installation, angle d’inclinaison du faisceau, facteur de réflexion du sol, facteur de maintenance, etc.), le logiciel peut calculer la superposition des éclairements pour un ou plusieurs luminaires et générer ainsi des diagramme isolux ou des cartes en fausses couleurs. Alors que les fichiers IES isolés ou les rapports d’essais photométriques simulent généralement la répartition lumineuse propre à un seul luminaire, les logiciels de simulation d’éclairage permettent, eux, de calculer l’éclairement global d’une route ou d’un bâtiment industriel une fois l’implantation de l’éclairage finalisée. La simulation d’éclairage est par ailleurs la méthode la plus répandue lors des phases de conception et de réalisation, car elle reflète avec une plus grande précision les conditions d’éclairage globales.

Application du diagramme isolux à l’éclairage public et industriel

Pour l’éclairage intérieur (entrepôts, usines, etc.), les diagramme isolux permettent de prédire avec précision les effets lumineux. Ces représentations guident également la disposition des luminaires, garantissant ainsi que l’éclairement et l’uniformité sur les plans de travail respectent les normes requises. Examinons étape par étape l’utilisation des diagramme isolux pour choisir et disposer les luminaires, ainsi que pour évaluer les effets d’éclairage obtenus. Lors de la conception de l’éclairage d’une usine ou d’un atelier, si l’on fixe à 150 lux la valeur minimale d’éclairement standard, la courbe isolux de 75 lux devient un élément clé pour déterminer l’espacement entre les luminaires. En effet, la lumière provenant de deux luminaires adjacents se cumule sur la surface d’évaluation, permettant d’atteindre un éclairement total de 150 lux au sol. Comme le montre la figure ci-dessous, la ligne isolux de 75 lux correspond à un espacement de 8 mètres à une hauteur d’installation de 10 mètres des luminaires industriels ZGSM HB11 (Plus d’informations sur les luminaires industriels de la série HB11). Par conséquent, nous préconisons un espacement de 16 mètres (8 × 2 m) pour une hauteur de pose de 10 mètres. Bien entendu, toute modification de la hauteur d’installation entraîne un déplacement des courbes isolux, ce qui affecte l’espacement requis. Afin de vérifier ces calculs, nous avons réalisé une simulation à l’aide d’un logiciel d’éclairage. Dans un espace de 60 × 60 mètres, nous avons disposé 16 luminaires espacés de 8 mètres et installés à une hauteur de 10 mètres. Les résultats ont montré que l’éclairement atteignait 150 lux à la plupart des points de calcul (avec une moyenne de 170 lux). Toutefois, les niveaux d’éclairement étaient plus faibles dans les zones les plus éloignées des luminaires (environ 120 lux), en partie en raison de la forme circulaire des courbes isolux. Les propriétés de réflexion du sol, du plafond et des murs ont également joué un rôle. En conclusion, ZGSM estime que si les diagramme isolux permettent d’estimer l’espacement des luminaires, les logiciels de simulation d’éclairage restent l’outil privilégié des concepteurs-éclairagistes pour valider les implantations. Nous recommandons également d’effectuer des essais d’éclairage sur site afin d’optimiser la configuration de l’installation.

En matière d’éclairage routier, les calculs sont relativement complexes. Comme l’illustre la figure ci-dessous, en se basant sur le fichier IES et le rapport d’essai photométrique d’un luminaire unique, on constate que l’éclairement près du centre est d’environ 13 lux. Lors de la simulation d’éclairage, si le luminaire est installé à une hauteur de 10 mètres, aucun facteur de correction n’est nécessaire. La simulation indique que l’éclairement moyen calculé près du point central est de 13 lux pour un luminaire unique. Sur une voie publique, les luminaires adjacents éclairent tous la même zone, bien que ceux situés à proximité immédiate aient une incidence plus marquée que ceux plus éloignés. Après superposition du flux lumineux de deux luminaires adjacents, l’éclairement au centre, sous les luminaires, atteint 15 lux. De même, dans l’espace situé entre deux lampadaires, l’éclairage provient principalement de ces deux luminaires adjacents. Le diagramme isolux montre qu’à une distance équivalant à quatre fois la hauteur d’installation, l’éclairement est d’environ 3,3 lux. Après superposition des effets lumineux des deux lampadaires, l’éclairement passe à environ 7 lux, une valeur essentiellement conforme aux 7,3 lux indiqués dans le rapport de simulation. Lors de l’exécution de calculs pour différents points, et en plus du calcul de l’éclairement (pour l’éclairage des allées, des trottoirs et des parkings), il est également nécessaire de calculer la luminance (en particulier pour l’éclairage public), l’éblouissement (Qu’est-ce que l’éblouissement ?) et le SR. Cette méthode s’avérant peu pratique, le recours à la simulation d’éclairage constitue la solution privilégiée. Il nous permet de superposer les diagramme isolux de deux sources lumineuses, voire plus, afin de calculer l’éclairement en des points spécifiques, et ainsi d’obtenir des paramètres tels que la luminance, l’uniformité (qu’est-ce que l’uniformité lumineuse ?) et le Rei — des paramètres difficiles à estimer à l’aide des seuls diagramme isolux. Il convient de noter que la méthode des diagramme isolux ne permet que des estimations préliminaires avant la simulation ; l’effet d’éclairage réel nécessite des ajustements et une optimisation continus au sein du logiciel de simulation.

Solutions d’éclairage ZGSM

Résumé

Cet article présente de manière systématique les concepts fondamentaux des diagramme isolux et leur application dans les projets d’éclairage. Il définit d’abord le diagramme isolux — un graphique optique représentant la répartition de l’éclairement sur une surface au moyen de courbes d’égale intensité — et souligne les différences caractéristiques entre les diagrammes destinés à l’éclairage public (éclairage public ZGSM) et ceux pour l’éclairage industriel : les premiers présentent une répartition étroite et allongée pour suivre le tracé de la voirie, tandis que les seconds offrent une répartition circulaire ou symétrique à grand angle pour assurer un éclairage uniforme sur de vastes surfaces. L’article présente ensuite deux méthodes principales pour obtenir ces diagrammes : soit en les extrayant directement de rapports d’essais photométriques (tels que ceux de l’IES), soit en les générant à partir de rapports issus du logiciel de simulation d’éclairage Dialux. La première méthode fournit des données réelles de répartition lumineuse, tandis que la seconde sert principalement à valider et optimiser ces données initiales. Sur le plan pratique, l’article examine l’intérêt technique des diagramme isolux dans les domaines industriel et routier : en milieu industriel, ils permettent de déterminer la hauteur d’installation et l’espacement des luminaires afin d’éviter les zones d’ombre ; Dans le domaine de l’éclairage routier, ils sont également utilisés pour évaluer l’espacement d’installation (distance entre les poteaux et comment déterminer la distance entre les lampadaires ?) et les niveaux d’éclairement après installation, ainsi que pour optimiser la disposition des poteaux d’éclairage. Pour l’analyse de la luminance, de l’uniformité et de l’éblouissement, l’article recommande de s’appuyer sur des simulations d’éclairage. Nous espérons que ces informations vous aideront à atteindre plus efficacement vos objectifs de conception, tels que le respect des normes d’éclairement, les économies d’énergie et la réduction des coûts. Pour plus d’informations, veuillez contacter ZGSM.

Questions fréquemment posées

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