Différence entre lux et lumen

Eclairer ou être éclairé, telle est la question des lumens et des lux. Les lumens décrivent la lumière totale émise par une source lumineuse alors que les lux correspondent à l'éclairement reçu par un objet éclairé. Une ampoule plus puissante fournit davantage de lumens et une surface très éclairée reçoit beaucoup de lux.

Venons en aux définitions du lumen et du lux.

Le lumen : définition

Le lumen (symbole : lm) mesure la quantité de lumière émise par une source lumineuse. Plus la source lumineuse brille fort, plus elle émet de lumens. Le lumen s'apparente donc à la puissance lumineuse mais il s'agit de la lumière perçue par l’œil humain.

Une source d'infrarouge ou d'ultraviolet émet de la puissance qui n'est pas visible par l’œil humain : elle émet donc zéro lumen. De la même façon, un haut-parleur qui émet des ultrasons ne produit aucun décibel acoustique (l'oreille n'entend rien d'autre que le silence).

Le flux lumineux (en lumens) émis par une source lumineuse s'apparente à une puissance. Y a-t-il correspondance entre lumen et Watt ?

Réponse : oui !

Imaginons une source lumineuse en train d'émettre 1 Watt d'une seule couleur pure (monochromatique). Si cette source lumineuse est dans l'infrarouge ou l'ultraviolet, le Watt émis n'est pas visible par l’œil humain. Ci dessous, la sensibilité de l’œil humain en fonction de la couleur (longueur d'onde) :

Sensibilité de l’œil humain

Cela correspond à zéro lumen. Comme l’œil humain perçoit de façon la plus lumineuse la couleur verte (555 nm), 1 Watt émis à 555 nm correspond au plus grand nombre de lumens : 683 lumens en vision diurne (quand les cônes de la rétine sont actifs).

La courbe blanche décrit la sensibilité de l’œil humain en vision nocturne (quand les bâtonnets de la rétine sont actifs). Dans ce cas, le maximum correspond à 1710 lumens par Watt.

L’œil humain perçoit beaucoup le vert clair et c'est ainsi à cette longueur d'onde (555 nm) qu'une puissance lumineuse apparaît la plus lumineuse : 683 lumens par Watt.

Une source lumineuse rouge peut ainsi paraître 5 à 10 fois moins lumineuse que le vert clair parce que l’œil est moins sensible au rouge. 1 Watt de lumière rouge ne correspondra alors qu'à 5 à 10 fois moins de lumens. Autrement dit, pour avoir une impression de luminosité identique, il faudra que la source de lumière rouge soit 5 à 10 fois plus puissante.

La lumière blanche : 240 lumens par Watt

La lumière blanche contient toutes les couleurs : il y a des couleurs que l’œil perçoit comme très lumineuses (le jaune et le vert) et d'autres où l’œil réagit peu (le rouge et le violet, les extrémités du spectre visible). Chaque couleur correspond donc à une quantité de lumens par Watt différente et la lumière est une moyenne de toutes ces efficacités lumineuses. Le vert contribue à faire augmenter la moyenne alors que le rouge et le violet, à l'extrémité et peu visibles pour l’œil humain, contribuent, comme les mauvais élèves, à faire baisser la moyenne.

La lumière blanche (si on considère un blanc bien blanc, ce qui correspond en fait au spectre émis par un corps noir porté à 7000 Kelvins) correspond à 240 lumens par Watt. C'est un ordre de grandeur utile pour juger l'efficacité lumineuse des ampoules blanches (à incandescence, halogène, à LED, fluocompacte, etc).

- Bougie : 0,2 à 0,5 lumen par Watt (Watt dissipé en chaleur)

- Ampoule à incandescence : 5 à 15 lumens par Watt (Watt électrique consommé)

- Ampoule LED : 60 à 100 lumens par Watt

- Ampoule sodium haute pression : 150 à 200 lumens par Watt

Exemple de sources lumineuses

On peut donner quelques ordres de grandeur de différentes sources lumineuses en lumens :

Sources lumineuses et ordres de grandeur des flux lumineux émis en lumens

Bien sûr, les exemples ci-dessus ne sont qu'à titre indicatif.

Par rapport aux puissances électriques en Watts consommés, on peut donner comme exemple :

- petite bougie allumée : 1 à 5 lumens

- LED blanche 1W : 80 à 100 lumens

- Ampoule LED 4W : 300 à 400 lumens

- Ampoule LED 15W : 1200 à 1500 lumens

- Projecteur pour extérieur 500W halogène : 8000 lumens

- Ampoule sodium HPS 400W : 60000 lumens (très très lumineux donc !)

Le lumen décrit la lumière totale émise par une source lumineuse. On va maintenant définir le lux.

Le lux : définition

Pour comprendre le lux, il faut se placer du côté de l'objet éclairé.

Le lux (symbole lx) est l'unité qui mesure l'éclairement, c'est-à-dire la lumière reçue par un objet. Si une table est très éclairée (parce que l'ampoule qui l'éclaire est très puissante, ou très proche), elle reçoit beaucoup de lux. En pleine nuit, une table de jardin ne reçoit que très très peu de lux (elle est très peu éclairée) alors qu'en plein soleil, l'éclairement est très élevé (sur le dessus de la table, pas sur la face tournée vers le sol !).

Le lux se définit comme lumen par mètre carré :

Définition du lux : 1 lx = 1 lm/m²

Si on s'approche d'une ampoule allumée, l'éclairement augmente (en lux) alors que l'ampoule émet toujours autant de lumens :

Plus on s'approche de la source de la lumière, plus on reçoit de lux. Ici, l'échelle reçoit beaucoup de lux parce qu'elle est toute proche des ampoules.

Exemples d'éclairement en lux

On peut donner quelques exemples d'éclairements typiques en lux :

Exemples d'éclairement en lux

Pour l'exemple du coucher de soleil, on considère que l'éclairement est d'environ 10000 lux. Si on oriente une plaque vers le coucher de soleil, la plaque recevra les 10000 lux. Si on tourne la plaque vers le sol ou du côté opposé au soleil couchant, l'éclairement pourra chuter à 500 lux par exemple.

La grande dynamique de l'oeil, de la nuit au plein jour

En plein soleil, l'éclairement peut atteindre 120000 lux alors que la pleine lune n'offre que 0,25 lux environ. L’œil a ainsi une très grande capacité à voir dans les forts et les très faibles luminosités ambiantes. Il s'agit d'un rapport de 1 à 500000, c'est-à-dire que l’œil est un instrument qui fonctionne sur une plage très étendue (une large dynamique). Par analogie avec une distance à mesurer avec un appareil unique, cet appareil devrait mesurer 1 ou 500000, soit l'épaisseur d'un cheveu (0,1 mm) comparée à une longueur d'un immeuble de 50 mètres, ou encore mesurer aussi bien la distance Paris-Strasbourg (500 km) ou la longueur d'une table (1 m) !

Mot de la fin

Voici un petit résumé de cet article, plus court, plus simple :

• lumen : quantité de lumière émise par une source lumineuse
• lux : éclairement reçu par un objet
• 1 lux = 1 lumen par mètre carré

Lumens et lux en deux phrases

Plus je brille fort, plus j'émets de lumens.

Plus je suis éclairé, plus je reçois de lux

Lumens émis par un écrant géant d'ampoules de vélo