Types de distribution optique et filtrage spectral — La lentille façonne la lumière

Que signifie le type de distribution optique en pratique

Un luminaire public n'envoie pas la lumière de manière égale dans toutes les directions. La distribution (le motif selon lequel la lumière est projetée sur la surface de la route et ses environs) est intégrée à la géométrie de la lentille. Tous les calculs d'éclairage (DIALux, Relux) sont calculés par rapport à une distribution spécifique. Spécifier un mauvais type de distribution donne un résultat erroné, quelle que soit la précision du calcul.

L'IES (Illuminating Engineering Society) classe la distribution latérale des luminaires publics en cinq types : LEDiL — guide de faisceau

La norme EN 13201 utilise les classes M, C et P comme exigences de performance pour les installations d'éclairage complètes. Ce ne sont pas des types de distribution optique. Lors de l'approvisionnement, un type IES peut décrire la distribution des luminaires, tandis qu'une classe M, C ou P indique les exigences du projet.

Lorsque la hauteur et l’espacement des mâts sont fixes, le choix de la lentille détermine si les exigences de luminance moyenne (L_m) et l'uniformité (U₀, U_L) peuvent être respectées. Un type de distribution inadapté — par exemple le type IV sur une route étroite — disperse inutilement la lumière latéralement et peut ne pas satisfaire aux exigences d’uniformité au centre de la chaussée. Voir Modèle vs réalité — ce que DIALux ne calcule pas.

Trois technologies de lentilles : leurs effets sur la lumière

Au-delà de la distribution géométrique, la lentille affecte aujourd'hui de plus en plus la composition spectrale de la lumière. Il existe trois approches principalement différentes :

1. Optique claire (référence)

Une optique transparente dirige la lumière sans filtrage intentionnel du bleu. Le flux lumineux et les éventuels légers changements de couleur dépendent du matériau, de la géométrie et de la LED. Comparez une même LED et une même distribution lorsque l’optique transparente sert de référence.

2. Filtre d'absorption (lentille ambre)

LEDiL indique que la lentille AMBER réduit d’environ 99 % la lumière LED dans la plage de 380 à 500 nm. Les exemples de CCT publiés utilisent AMBER-2X2 avec Osram Duris S8, par exemple 3 000 K en entrée et environ 2 200 K en sortie. Ce sont des exemples de composants, et non des mesures VALDUR. LEDiL AMBER

AMBER réduit la lumière bleue et le flux lumineux photopique total. Le flux lumineux relatif des composants est référencé à la même LED sans lentille ; ce n'est pas automatiquement le même pourcentage de perte par rapport à une lentille claire. Le luminaire nécessite une photométrie pour la combinaison sélectionnée de LED, de lentille et de courant d’alimentation.

Les filtres à absorption sont adaptés aux environnements où la réduction de la lumière bleue est une priorité élevée et où une efficacité moindre est acceptable – par exemple les zones résidentielles, les parcs et les habitats où la pollution lumineuse écologique est une préoccupation majeure. (Pour savoir dans quelle mesure l’impact écologique réel de la lumière bleue dans les installations sur le terrain est quantifié, voir questions ouvertes, question 4.)

3. Lentille de redistribution spectrale

SPECTRE remodèle le spectre et, selon LEDiL, réduit la composante bleue d'environ 99 %. Le fabricant qualifie la technologie de propriétaire. Les informations publiques sur les produits ne justifient pas un revêtement de phosphore particulier ou une construction matérielle exacte. LEDiL SPECTRE

Les exemples de SPECTRE-Y-2X2-T2 publiés par LEDiL utilisent Luxeon 5050 Square et montrent un flux lumineux photopique proche du niveau de la LED nue. Le fabricant précise que les performances dépendent de la LED, du spectre et de la distribution. Il ne s’agit pas d’une transmission radiométrique à 100 % ni d’une valeur VALDUR mesurée.

Comparaison des technologies de lentilles

Le tableau distingue les exemples de composants des performances du luminaire complet. Identifiez la LED, le courant d’alimentation et la géométrie de la lentille lors de la comparaison des valeurs. LEDiL AMBER · LEDiL SPECTRE

Ce que signifie le choix de la lentille pour les calculs EN 13201

Implications dans le calcul des changements de lentilles :

• AMBER : utiliser le flux lumineux filtré et la répartition correcte dans le calcul.
• SPECTRE : l'exemple de composant ne remplace pas la photométrie complète du luminaire.
• Un changement de lentille modifie également le profil de distribution si la géométrie de la lentille change : une reclassification (par exemple du Type III au Type II) doit être recalculée à partir du fichier IES/LDT correct.

Utilisez le fichier IES/LDT du luminaire complet correspondant à la lentille, à la source LED et au courant d’alimentation. Un pourcentage concernant un composant ne suffit pas à établir la luminance moyenne, l’uniformité ou l’éblouissement. Recalculez l’installation après un changement de lentille ; aucune famille de lentilles ne garantit automatiquement la conformité à une classe.

Réduction de la lumière bleue et rapport S/P : un véritable compromis

Un rapport S/P élevé (scotopique/photopique) signifie que la source contribue relativement davantage à la vision basée sur les bâtonnets et donc à la détection périphérique dans des conditions mésopiques. La lumière bleue est un élément important de ce qui produit un S/P élevé. Un filtre d'absorption ou une lentille de redistribution spectrale qui supprime la lumière bleue réduit donc le rapport S/P.

Cela crée un compromis :

• Un S/P plus élevé peut bénéficier à certaines tâches visuelles périphériques sous adaptation mésopique. Le CCT ne peut à lui seul déterminer le S/P, et le résultat ne constitue pas une mesure générale de la sécurité routière. CIE TN 005:2016
• Une faible teneur en bleu peut faire partie des exigences environnementales d’un site. Évaluez également le niveau de lumière, la direction, les heures de fonctionnement et les espèces affectées. Une couleur chaude ou un faible rapport S/P ne garantit pas un effet écologique ou sanitaire particulier. DarkSky / IES

Ni l'un ni l'autre n'est objectivement correct - le choix dépend du contexte d'installation. Voir Photométrie mésopique et vision nocturne pour l'arrière-plan, et Que ne savons-nous pas ? question 1 pour la position de recherche actuelle sur l'optimum CCT.

Cinq questions à poser lors de la sélection d'une lentille

1. Quelle classe d'éclairage (M, C ou P) s'applique à la zone de circulation et quelle distribution IES/LDT est nécessaire pour y répondre dans la géométrie du projet ?
2. Si un filtrage spectral est requis, quels spectre, flux lumineux et rendu des couleurs sont documentés pour la combinaison sélectionnée ?
3. Le calcul utilise-t-il le bon fichier IES/LDT, c’est-à-dire celui de cette lentille et non celui de l’optique transparente de référence ?
4. Les données de transmission ont-elles été confirmées par des mesures indépendantes accréditées, ou la comparaison est-elle basée uniquement sur la fiche technique du fabricant ?
5. Comment le choix de la lentille affecte-t-il le rapport S/P, et est-ce pertinent par rapport aux exigences de performances mésopiques de l'installation ?

Sources

1. LEDiL — Catalogue de produits 2019, guide de faisceaux de rue et de zone
2. LEDiL — Créez un éclairage biologiquement durable avec les lentilles LEDiL AMBER
3. LEDiL — SPECTRE : éliminez la lumière bleue avec une efficacité que vous n'imaginez pas
4. LEDiL — SPECTRE
5. CIE TN 005:2016 — Spécification des performances du produit pour les applications mésopiques
6. DarkSky / IES — Cinq principes pour un éclairage extérieur responsable