Ampoule à incandescence: Lumen et Watt

Ampoule à incandescence: Lumen et Watt

L'efficacité d'une ampoule se mesure en comparant la quantité totale de lumière émise par rapport à la puissance électrique consommée. La plupart de cette puissance consommée est perdue en chaleur, seule une partie est convertie en lumière. Il s'agit de lumière visible, même si cela semble un pléonasme ! Mais comment peut-on quantifier cette lumière visible ?

Sensibilité de l'oeil

La lumière visible est l'étroite fraction des ondes électromagnétiques qui peuvent être perçues par l'oeil humain. Il s'agit des radiations de longueur d'onde comprise entre 380 et 780nm, mais chaque oeil possède sa réponse. On trouve selon les ouvrages que la lumière visible va de 400 à 700nm, ou encore de 400nm à 800nm.

Les couleurs proches des limites du visible (rouge et violet) sont moins perçues par l'oeil que le centre du spectre (jaune, vert). A énergie égale, le violet et le rouge sont perçus moins lumineux que le vert. La sensibilité de l'oeil varie donc en fonction de la couleur. En vision diurne, il est généralement admis qu'un certain vert (555nm) est la couleur la plus visible, celle pour laquelle l'oeil perçoit la plus forte "luminosité". C'est sur cette base que le lumen est défini.

Définition du lumen

Le lumen, de symbole lm, est une unité de puissance lumineuse comme le watt (W). Comme la conversion entre minute et seconde (mesure du temps), on a ainsi la conversion :

1W = 683 lm (à 555nm)

Cette conversion n'est valable que pour la longueur d'onde 555nm. Pour une couleur où la sensibilité de l'oeil est de 60% du maximum (orange ou turquoise par exemple), 1 watt ne donnera que 683lm x 60% = 410 lm. Une puissance émise à 350nm ou 900nm n'est pas perçue par l'oeil et donc ne génère pas de lumen.

Dans le cas d'une lumière blanche, le rapport en lm/W est inférieur à 683 parce que la sensibilité moyenne de l'oeil, pour toutes les couleurs présentes dans le blanc est inférieure à celle du maximum. On atteint alors 240 lm/W. Cette valeur n'est pas un rendement mais une conversion comme celle entre minutes et secondes : il n'y a aucune perte énergétique entre le watt optique émis et les 240 lm perçus par l'oeil !

Quelques efficacités lumineuses

683 lm/W : longueur d'onde monochromatique 555nm

240 lm/W : lumière blanche

95 lm/W : émission lumineuse d'un corps noir porté à 6300K

Pour l'éclairage électrique :

jusqu'à 150 lm/W : LED de puissance (2009)

50 à 100 lm/W : Ampoule basse consommation, tube fluorescent

14 à 30 lm/W : Ampoule halogène 12V

13 à 23 lm/W : Ampoule halogène 230V

8 à 14 lm/W : Ampoule à incandescence classique

0.2 à 0.4 lm/W : flamme de bougie

Dans l'article suivant, il s'agira de comprendre pourquoi l'efficacité lumineuse de l'ampoule à incandescence est si faible.