Introduction

La norme IES-LM-79-2019 remplace l’édition de 2008 et s’applique aux produits d’éclairage à semi-conducteurs (SSL, pour Solid-State Lighting) qui utilisent des diodes électroluminescentes (LED) comme sources lumineuses. Cette norme couvre à la fois les LED inorganiques et les LED organiques (OLED) ; toutefois, les LED restent les plus répandues dans les applications d’éclairage, telles que les luminaires pour l’éclairage public, les installations sportives, les locaux industriels (éclairage grande hauteur) et les projecteurs, comme ceux proposés par ZGSM. Un rapport LM-79-19 permet de déterminer les paramètres photométriques d’un produit, offrant ainsi aux professionnels la possibilité de sélectionner des solutions adaptées à leurs besoins d’éclairage spécifiques. Par ailleurs, comme ces rapports sont établis par des organismes tiers, ils bénéficient d’une grande crédibilité. En plus des mesures courantes telles que la puissance (watts), l’efficacité lumineuse et le flux lumineux (Que sont les lumens ? – flux lumineux ?), la norme exige des tests de distribution spectrale, de température de couleur corrélée (CCT), d’indice de rendu des couleurs (IRC), de diagramme d’intensité lumineuse et de diagramme isolux. Ces rapports constituent des références précieuses, tant pour les produits destinés au secteur résidentiel qu’au secteur professionnel. Examinons plus en détail le processus et le contenu des essais LM-79, en nous concentrant tout particulièrement sur les paramètres photométriques et colorimétriques.

Pourquoi la norme LM-79-19 est-elle nécessaire et que nous enseigne-t-elle ?

La norme LM-79-19 est principalement utilisée pour caractériser les performances photométriques et électriques initiales des luminaires complets à leur sortie d’usine ; elle constitue une exigence obligatoire pour l’obtention de plusieurs certifications d’efficacité énergétique en Amérique du Nord. Cette norme s’applique uniquement aux luminaires finis équipés de drivers (pilotes) et de dissipateurs thermiques, ou de modules d’éclairage LED ; les puces LED nues, les composants LED seuls et les modules dépourvus de drivers ne relèvent pas du champ d’application de ces essais. Elle permet de recueillir des données dites « à zéro heure » (au démarrage), une fois que l’échantillon a été mis en température et stabilisé. Ces données couvrent trois aspects fondamentaux : les paramètres électriques, photométriques et chromatiques. Pour les produits d’éclairage à semi-conducteurs (SSL) alimentés en courant alternatif (AC), les mesures des caractéristiques électriques incluent la tension efficace (RMS)*, le courant efficace (RMS), la puissance active, le facteur de puissance, la distorsion harmonique totale du courant et la fréquence de la tension. Pour les produits SSL alimentés en courant continu (DC), les mesures portent sur la tension, le courant et la puissance en courant continu. Dans le cadre de cette méthode approuvée, la détermination de ces paramètres est considérée comme une mesure électrique. Les données photométriques et colorimétriques généralement requises pour les produits SSL comprennent le flux lumineux total (en lumens), l’efficacité lumineuse (en lumens par watt), l’intensité lumineuse dans une ou plusieurs directions (en candelas), les coordonnées chromatiques, la température de couleur proximale (CCT) et l’indice de rendu des couleurs (IRC). Par ailleurs, l’intensité énergétique (ou radiométrique), l’intensité photonique, le flux énergétique (ou radiométrique), le flux photonique, ainsi que l’efficacité énergétique (ou radiométrique) et l’efficacité photonique sont exigés pour des applications d’éclairage SSL spécifiques ; en revanche, ces paramètres ne sont pas requis pour les produits d’éclairage général, tels que les éclairages publics (pour en savoir plus sur les éclairages publics LED de ZGSM), les luminaires pour grandes hauteurs (high-bay) ou les projecteurs.

Comment le test LM-79 est-il réalisé ?

Le protocole complet du test LM-79-19 est effectué dans un laboratoire contrôlé et normalisé, où la température ambiante doit être maintenue à 25 °C, avec une tolérance de ±1,2 °C. Le flux d’air, l’humidité et les interférences lumineuses parasites sont strictement maîtrisés, conformément aux exigences de la norme. Les échantillons soumis au test doivent être des produits d’éclairage à semi-conducteurs complets et finis, tels que des luminaires prêts à l’emploi ou des modules d’éclairage intégrés ; les composants isolés, comme les puces LED nues ou les modules dépourvus de driver, ne sont pas inclus dans le champ d’application de ce test. Avant l’essai, les échantillons sont mis sous tension dans leurs conditions nominales de fonctionnement et maintenus dans la position d’installation spécifiée par le fabricant, jusqu’à ce que toutes les mesures thermiques, électriques et photométriques soient stabilisées. Cette phase de stabilisation dure environ 30 minutes pour les petits luminaires (50 minutes pour les luminaires LED ZGSM), tandis que les luminaires de plus grande taille peuvent nécessiter plusieurs heures.

Pour les essais électriques, un analyseur de puissance est utilisé afin de mesurer la tension d’entrée, le courant, la puissance active, le facteur de puissance et la distorsion harmonique totale à la tension nominale ; les résultats incluent la consommation électrique générée par le circuit de pilotage lui-même. Pour les mesures photométriques, on peut utiliser une sphère intégrante ou un goniophotomètre de type C ; le goniophotomètre analyse l’intensité lumineuse sur l’ensemble de l’angle solide pour déterminer le flux lumineux total, l’angle de faisceau et les courbes de distribution polaire de l’intensité lumineuse. Il permet également de générer des fichiers au format IES, exploitables par des logiciels de simulation d’éclairage. Les essais de chromaticité reposent sur l’utilisation d’un spectroradiomètre pour recueillir la distribution spectrale de puissance (DSP)- (Qu’est-ce que la distribution spectrale de puissance ?) dans la plage de longueurs d’onde allant de 380 à 780 nm ; des calculs spectraux permettent ensuite de déterminer la température de couleur proximale, les coordonnées chromatiques et l’indice de rendu des couleurs (IRC). Des paramètres supplémentaires, tels que ceux définis par la norme TM-30, peuvent également être fournis.

Toutes les valeurs finales figurant dans le rapport doivent pouvoir être retracées jusqu’aux tableaux d’essais, courbes spectrales et données goniométriques d’origine. Le résultat récapitulatif (voir l’image ci-dessus) présenté en première page est fourni à titre indicatif uniquement ; il ne saurait servir, à lui seul, de base pour déterminer la conformité d’un produit. LM-79-19 mesure uniquement les performances initiales à zéro heure et n’évalue pas la dégradation de la lumière ni la durée de vie du produit (Qu’est-ce que la durée de vie, projetant le maintien du flux lumineux à long terme par LM-80 et TM-21 ?). Par ailleurs, les résultats d’essais en laboratoire ne peuvent reproduire fidèlement les conditions d’installation sur site ; ils ne reflètent donc ni l’éblouissement réel sur place, ni l’éclairement effectif sur le plan de travail. Pour obtenir des détails complets sur les procédures, veuillez consulter le document officiel de la norme ANSI/IES LM-79-19. Pour plus d’informations sur les méthodes et procédures d’essai, reportez-vous à la norme IES LM-79-2019.

Paramètres électriques dans le rapport LM-79-19

Les paramètres électriques figurant dans le rapport LM-79-19 servent à caractériser la consommation énergétique de l’ensemble du luminaire à LED, reflétant ainsi son niveau de consommation et la qualité de l’alimentation. Les paramètres clés comprennent la puissance d’entrée, le facteur de puissance (PF et qu’est-ce que le facteur de puissance ?), la distorsion harmonique totale (THD), ainsi que la tension de test, la fréquence, le courant d’entrée et d’autres paramètres. La puissance d’entrée correspond à la puissance active de l’ensemble du luminaire — incluant les pertes propres au driver — et sert de dénominateur pour le calcul de l’efficacité lumineuse du luminaire. Le facteur de puissance représente le rapport entre la puissance active et la puissance apparente ; plus cette valeur est proche de 1, plus les pertes dues à la puissance réactive sur le réseau électrique sont faibles. De nombreux projets internationaux fixent un seuil de PF ≥ 0,9. La THD (distorsion harmonique totale) reflète la pureté de la forme d’onde du courant ; plus ce pourcentage est faible, moins le luminaire génère d’interférences sur le réseau électrique. Les essais selon la norme LM-79 permettent de recueillir des données dans des conditions de tension et de fréquence spécifiées ; pour un même modèle de luminaire, la puissance, le facteur de puissance et la THD peuvent varier légèrement en fonction de la tension d’alimentation. Par conséquent, la tension et la fréquence sont indiquées dans le rapport, tout comme les résultats photométriques et colorimétriques, qui seront abordés ultérieurement.

Paramètres photométriques dans le rapport LM-79-19

Flux lumineux et efficacité lumineuse

Le flux lumineux et l’efficacité lumineuse du système constituent les deux indicateurs les plus déterminants parmi les paramètres photométriques définis par la norme LM-79-19. Le flux lumineux total, exprimé en lumens (lm), correspond à la quantité totale de lumière visible émise par le luminaire dans l’espace environnant. Il s’agit d’une valeur mesurée pour l’ensemble du dispositif ; elle diffère du flux nominal d’une puce LED, car elle intègre déjà les pertes lumineuses liées au driver (pilote), à ​​la dissipation thermique et aux lentilles optiques. L’efficacité lumineuse du système, exprimée en lm/W, est obtenue en divisant le flux lumineux total par la puissance électrique active totale consommée par le luminaire. Elle caractérise la quantité de lumière visible produite par watt d’énergie électrique et constitue un critère essentiel pour évaluer la conformité aux seuils d’efficacité énergétique établis par le DLC.

Il est important de noter que l’efficacité lumineuse (qu’est-ce que l’efficacité lumineuse et comment l’améliorer ?) ne reflète que le rendement de la conversion électro-optique ; une valeur élevée n’indique pas nécessairement une performance globale supérieure du luminaire. La répartition de l’intensité lumineuse et le diagramme isolux, abordés plus loin, déterminent directement l’effet d’éclairage réel. Pour les applications résidentielles courantes, le flux lumineux et l’efficacité lumineuse constituent les principaux critères ; en revanche, pour des projets d’éclairage spécifiques — tels que ceux destinés aux voies publiques ou aux installations sportives —, une attention particulière doit être portée à la manière dont la lumière est répartie sur la surface éclairée, c’est-à-dire à la répartition de l’intensité lumineuse. Par ailleurs, bien que le flux lumineux, l’efficacité lumineuse et les paramètres colorimétriques ne soient pas directement corrélés, ces derniers influencent le confort visuel et seront examinés plus en détail dans les chapitres suivants.

Intensité lumineuse et diagramme isolux

La norme LM-79-19 utilise un goniophotomètre pour balayer des points cibles, capturant ainsi les données de distribution tridimensionnelle de l’intensité lumineuse d’un luminaire. Les résultats sont présentés sous deux formes : des courbes de distribution lumineuse en coordonnées polaires (courbes de répartition des candelas) et des tableaux de données d’intensité lumineuse. La distribution en candelas polaires permet une évaluation intuitive de la direction de projection de la lumière et aide à identifier si un luminaire a une distribution de lumière diffuse, ponctuelle, symétrique ou asymétrique (Qu’est-ce que la distribution de la lumière ?). Elle permet également de définir l’angle du faisceau, correspondant à l’angle pour lequel l’intensité lumineuse chute à 50 % de sa valeur maximale. Le tableau de données d’intensité lumineuse consigne les valeurs en candelas (cd) pour chaque plan C et angle Gamma ; ces données brutes servent à générer des fichiers de distribution lumineuse aux formats IES ou LDT. Ces fichiers peuvent être directement importés dans des logiciels tels que Dialux ou AGi32 (Plus d’informations sur AGi32) pour la simulation d’éclairage et constituent des données essentielles pour l’évaluation des caractéristiques de distribution de la lumière des luminaires dans des projets professionnels tels que les routes et les installations sportives.

Un diagramme isolux (pour en savoir plus sur les diagrammes isolux et leurs applications) sert à illustrer la répartition de l’éclairement reçu sur une surface de travail ou sur le sol, dans des conditions d’installation données ; il s’exprime en lux (lx) et doit être distingué d’une représentation de la répartition de l’intensité lumineuse. Cette dernière décrit l’intensité lumineuse du luminaire lui-même dans l’espace tridimensionnel, en fonction de ses caractéristiques intrinsèques ; à l’inverse, les diagrammes isolux sont calculés sur la base d’une hauteur d’installation prédéfinie et d’un environnement spécifique. Les courbes fermées qui y figurent sont des courbes isolux ; elles permettent d’évaluer visuellement l’étendue de la zone éclairée ainsi que l’uniformité de l’éclairement. Bien que ces diagrammes aident à anticiper les effets lumineux sur un site donné, la vérification de l’éclairement réel sur place nécessite une analyse complémentaire, effectuée à l’aide d’un logiciel de simulation d’éclairage.

Paramètres de chromaticité dans le rapport LM-79-19

Tous les paramètres de chromaticité (caractéristiques colorimétriques) figurant dans le rapport LM-79-19 sont calculés à partir de la courbe de distribution spectrale de puissance (SPD, Spectral Power Distribution) et constituent la base fondamentale pour évaluer le rendu des couleurs d’un luminaire. L’ensemble des calculs de chromaticité est effectué sur les données spectrales brutes relatives au spectre de la lumière visible (380–780 nm). Le premier paramètre est la température de couleur proximale (CCT, Correlated Color Temperature), exprimée en kelvins (K) ; elle indique si la lumière est perçue comme « chaude » ou « froide ». Les coordonnées colorimétriques x et y (selon le système CIE 1931) permettent de définir précisément un point colorimétrique ; le rapport utilise également les coordonnées u’ et v’ pour évaluer l’uniformité angulaire des couleurs, c’est-à-dire la variation de la couleur en fonction des différents angles d’émission lumineuse du luminaire. Par ailleurs, les coordonnées colorimétriques permettent de calculer le Duv (lié à l’écart de couleur exprimé en unités SDCM). Fondée sur l’ellipse de MacAdam, cette métrique caractérise l’écart entre le point colorimétrique mesuré et le point cible central. En règle générale, un écart inférieur ou égal à 3 unités (ou « étapes ») est imperceptible pour l’œil humain, tandis qu’un seuil de 5 unités est souvent requis pour l’éclairage commercial et certains projets d’éclairage public. Le rapport inclut également l’indice de rendu des couleurs (IRC ou CRI), basé sur la valeur Ra, avec une attention particulière portée à la composante R9 (rendu du rouge). La norme LM-79-19 intègre aussi les paramètres TM-30 : le facteur Rf représente la fidélité des couleurs, tandis que le facteur Rg reflète la saturation des couleurs ; des diagrammes vectoriels associés offrent une représentation visuelle des écarts colorimétriques. Pour en savoir plus sur l’IRC et le TM-30, veuillez consulter notre article de blog : « IRC vs TM-30 ».

Solutions d’éclairage ZGSM

Résumé

Cet article présente la norme d’essai IES LM-79-19, applicable aux produits d’éclairage à semi-conducteurs (LED). La norme LM-79-19 définit une méthode d’essai en laboratoire unifiée et reproductible pour les luminaires LED complets (plutôt que pour les composants LED pris individuellement). Les essais sont réalisés dans un environnement de laboratoire à température contrôlée ; trois grandes catégories de données sont recueillies une fois que le luminaire a atteint un état d’équilibre thermique. Les paramètres électriques incluent des mesures telles que la puissance absorbée et le facteur de puissance dans des conditions de fonctionnement spécifiées. Les paramètres photométriques — notamment le flux lumineux, l’efficacité lumineuse, la répartition de l’intensité lumineuse et les diagrammes isolux — servent à décrire le rendement lumineux et la couverture d’éclairage du luminaire. Les paramètres de chromaticité (caractéristiques de couleur) sont calculés à partir du spectre SPD de la lumière visible de 380 à 780 nm et comprennent la température de couleur corrélée, les coordonnées de couleur, la différence de couleur (SDCM), l’IRC (Qu’est-ce que l’IRC et sa relation avec l’efficacité lumineuse ?) et le TM-30 ; Les coordonnées colorimétriques permettent également de calculer le paramètre Duv (lié à l’écart de couleur SDCM), qui se distingue de l’uniformité chromatique angulaire, évaluée quant à elle au moyen des coordonnées u’ et v’ du système CIE 1976. En résumé, le rapport LM-79-19 fournit des données de performance de référence fiables, utiles pour la validation des produits, leur certification et la réception de projets d’éclairage.

Questions fréquemment posées

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