lumiere et espace · 2017. 5. 1. · 20.10.04 s. fiori lumiere et espace 1. directions et modes...

20.10.04S. FIORI LUMIERE ET ESPACE

1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGEPrincipes

Exemples architecturaux et urbains

2. LUMINAIRESFonctions non photométriques

Fonctions photométriques : maîtriser le flux lumineux

Luminaires d’éclairage intérieur et extérieur

PLAN DU COURS20.10.04

Les directions de lumière sont liées à la position des sources. Elles définissentles angles et les orientations sous lesquels une surface, un volume, un objet ouun personnage sont éclairés.

1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.1 directions d’éclairage

Source: Valentin F., Lumière pour le spectacle, librairie théâtrale.


Plongée / contre-plongée - éclairage en plongée : la source est placée au dessus du sujet (direction solaire) - éclairage en douche : la source est placée à l’aplomb du sujet (zénith) - éclairage en contre-plongée : la source est placée en dessous du sujet (direction anti-solaire)

Eclairage frontal / latéral / contre-jour - éclairage frontal : la source est placée face au sujet - éclairage latéral : la source est placée sur un des côtés du sujet - éclairage frontal : la source est placée sur le côté, dans un plan parallèle le plus proche dusujet- contre-jour : la source est placée à l’arrière du sujet



Principes



Plongée : exemples

Les ombres portées sont plus ou moins prononcéesL’effet « douche » tend à créer un effet de surexposition

Sourc

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Effets anti-solaires

Place des Terreaux, Lyon, L. FACHARD éclair.église ST Eustache, Paris, éclair : L. CLAIR

Dans ces mises en lumière urbaines, les directions principales de lumière modifientla perception courante -diurne- du bâtiment.


« la lumière d’en haut est telle qu’on ne peut s’en approcher. On ne peut se tenir en dessous ;elle vous coupe comme un couteau presque… et on veut rester à l’écart. » L. Khan, Silence etlumière, p. 71


La figure de l’occulus

Le Panthéon à Rome



James TURRELL, CalifornieE. SAARINER, Chapelle, Cambridge,Massachusetts, USA, 1955

La figure de l’occulus

En architecture, la masse, le plein, l’opaque constituent le positif, alors que le vide, l’espace, l’ouvert, sonten négatif. Dans ce jeu d’oppositions, la lumière fait lien. Flux changeant et mobile, elle révèle, rattache ousépare vide et plein. La forme architecturale est en quelques sorte une interface, un cachet « double-face »,donnant simultanément forme au vide, à la masse, à l’espace et à la matière. » M. Bouchier, « La lumière nesavait pas ce qu’elle était… », in Lumières, Bruxelles, Ousia, 2002, p. 80



Le mur et la lumière

LE CORBUSIER, chapelle de Ronchamp, France, 1955

« La fenêtre est une chose merveilleuse par laquelle vous obtenez la touche de lumière qui vousappartient à vous, non au soleil.» L. Khan, Silence et lumière, p. 207



Le mur et la lumière

T. ANDO, 1994J. BO et V. WOHLERT, Musée d’art moderne,Danemark, 1958

Sourc

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Estompage ou accentuation des ombresEclairage neutralisant ou dramatisant


Éclairage face / latéral

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contre-jour

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Musée Guggenheim, New York

Effet élémentaire Effet lié à la configuration de l’espaceet à la position de l’observateur



Lumières rasantesSourc

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K. LUND et N. SLAATTO, église, Oslo, 1966

L. KHAN, Musée Kimbel, Texas, 1972

Y. KERSALE, Nuit des Docks, St Nazaire

E. SAARINER, Chapelle,Cambridge, USA, 1955

Des directions de lumière rasante produisent des effetsde forme, de volume, de matière


Les modes d’éclairage décrivent la manière dont une lumière est émise.

Eclairage direct / indirectéclairage direct : la lumière atteint directement le sujet à éclaireréclairage indirect : la lumière atteint le sujet à éclairer après réflexions (les sources ne sontpas directement visibles)

Eclairage diffus / filtrééclairage diffus : la lumière est transmise à travers un matériau translucideéclairage filtré : une partie des rayons atteint le sujet directement

1. DIRECTIONS ET MODES D’ECLAIRAGE1.2 modes d’éclairage

Principes



Eclairage direct / indirect

Multiplexe, Echirolles

Métro, Paris

Gare Montparnasse, Paris

Gymnase Europole, GrenobleCandélabre à éclairageindirect, Berlin



Diffusion

Crystal Palace, Londres

Galerie Victor Emmanuel II, Milan Passage couvert, Paris 2e

Exemples de diffusion de l’éclairage naturel à travers une double verrière


Système d’éclairage de la bibliothèque Richelieu, Paris


Diffusion

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F. L. Wright, bâtiment de la firme Johnson, USA, 1936


Diffusion

Les tubes en pyrex filtrent la vue vers l’extérieur et réfractent la lumière incidente

Sourc

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Gymnase Europole, Grenoble, N. Michelin


Filtrage coloré

La couverture en polycarbonate teinté filtre la lumière du jour



Filtrage : le mur filtre

Cloître de l’abbaye de Senanques

T. ANDO, maison Koshino

Salk Institute, Californie, L. Khan, 1965

« Une colonne et une colonne créent la lumière entre elles. C’est ombre-lumière, ombre-lumière, ombre-lumière, ombre-lumière. » L. Khan, Silence et lumière, p. 218



filtrage

Stores vénitiens

Paroi briques de verre

Les stores vénitiens et les briques de verre constituent des dispositifs courants

IMA, Paris, J. Nouvel



Combinaison d’effets

J. Nouvel, palais de justice, Nantes

La perception de l’espace, les repères spatiaux sont brouillés par la démultiplicationdes directions de lumière


Un luminaire est l’appareil qui contient la source. Il comprend :- une partie électrique (alimentation et fonctionnement de la lampe- des composants mécaniques (qui doivent résister aux chocs, à la corrosion…)- une partie optique, qui sert à répartir le flux lumineux

Un luminaire a ainsi plusieurs fonctions :- fonction photométrique (répartition du flux lumineux)- fonctions non photométriques (protections électrique, mécanique, thermique…)

Chaque domaine d’application demande des types de luminaires particuliers etplus ou moins élaborés.

Définition AFE : « un luminaire est un appareil servant à répartir, filtrer ou transformer lalumière d’une ou de plusieurs lampes et comprenant, à l’exclusion des lampes elles-même,toutes les pièces nécessaires pour fixer et protéger les lampes et, éventuellement, les circuitsauxiliaires ainsi que les dispositifs de connexion au circuit d’alimentation. »

2. LUMINAIRES2.1 Généralités

Définitions


Il s’agit de protéger les personnes contre les risques d’électrocution.Trois classes de protection normalisée ont été définies, en fonction du degréd’isolation.

Protection électrique

2. LUMINAIRES2.2 Fonctions non photométriques


L’indice de protection (IP) est suivi de 2 chiffres.Plus le chiffre est élevé, meilleure est la protection.

Protection contre les influences extérieures

Degré 1 er chiffre 2 ème chiffre

introduction decorps solides

introduction decorps liquides

0 non protégé

1 plus de 50 mm eau verticale

2 plus de 12 mm verticale à 15°

3 plus de 2,5 mm eau en pluie

4 plus de 1 mm projections

5 poussière jets d'eau

6 poussière souspression

paquets de mer

7 immersion



Cet indice désigne l’énergie de choc (en joules)nécessaire pour briser le luminaire.La valeur la plus basse (0,225J) correspond à un luminairequi se brise en tombant. La valeur courante la plus haute(20J) à un luminaire anti-vandalisme.

Exemple : un luminaire IP20 Classe 1 850° 2J- laisse pénétrer des solides de moins de 50 mm- n’est pas protégé contre les liquides- est moyennement isolé électriquement- résiste au choc subi par la chute d’un petit objet- 850° exprime son comportement au feu

Protection contre les chocs



Modes d’éclairage

2. LUMINAIRES2.3 Fonctions photométriques

La photométrie d’un luminaire définit la manière dont le flux lumineux (de la source qu’ilcontient) est émis dans les différentes directions de l’espace.

Intensif Extensif Semi direct Mixte Diffus Semi indirect Indirect

100% 100% 90%> Fi > 60% 50% 40%> Fi > 10% 0%

APPELLATION COURANTE DES LUMINAIRES EN FONCTION DE LA RÉPARTITION DU FLUX INFÉRIEUR


La parabole : tout rayon partant d’un foyer etréfléchi par la courbure prend une direction

parallèle à l’axe de la parabole

L’ellipse : tout rayon partant d’un foyer etréfléchi par la courbure passe par l’autre foyer

Géométrie des luminaires


La parabole et l’ellipse sont les deux figures de base de la géométrie des luminaires.

La conception des luminaires fait appel aux lois de l’optique , utilisant principalement laréflexion et la réfraction. Ces lois se déclinent en fonction de la nature des matériauxutilisés et de leur géométrie.


Le flux lumineux F d’une source, exprimé en lumen (lm), représente sonrayonnement total.L’intensité lumineuse I caractérise la portion de flux lumineux émis dans uneportion d’espace (“angle solide” Ω, unité : sr). Elle s’exprime en candela (cd).

I = dF / dΩ (lm/sr)

La connaissance de l’ensemble des intensités lumineuses émanant d’unluminaire permet de juger de sa distribution photométrique.Cette distributionse représente sous la forme de courbes photométriques.

Courbes photométriques


« volume photométrique » etcourbe photométrique

d’une source à incandescence 100 W Sourc

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AFE


Certains luminaires sont décrits par deux courbes, unecourbe pour chacun des plans de symétrie. Parconvention :

- la courbe en trait plein représente la répartition des intensitéslumineuses dans le plan transversal (le plan qui coupe la source)

- la courbe en trait pointillé celle des intensités dans le planlongitudinal (dans la longueur de la source)



large ouverture faible ouverture ailes chauve souris lèche mur

Exemples


Attention, les valeurs sont souvent données pour 1000 lm. Si la sourceémet un flux réel de 4800 lm par exemple, il faut multiplier la valeur luesur la courbe par le facteur de proportionnalité correspondant (soit icix 4,8).



Sur cet exemple, on lit qu'à l'aplomb du luminaire(incidence 0°) l'intensité vaut pratiquement 200cd.

De même, à 30°, on lit que I =180 cd pour le plantransversal et I =160 cd pour le plan longitudinal


En intérieur comme en extérieur, il est nécessaire de masquer la visiondirecte de la source pour éviter l’éblouissement.

Limiter l’éblouissement


γ1γ2

Plan de l'oeil

Ce schéma montre que lesluminaires les plus éloignés sontceux qui risquent le plus de gêner lavision de l’usager.


Plusieurs solutions plus ou moins élaborées sont utilisées :

- le défilement, qui crée une zone de protection

Limiter l’éblouissement


γ désigne l'angle de défilement

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γd

Lampe compacte Luminaire à paralumeLuminaire ouvert

- la transmission diffuse ou par réfraction

- une géométrie adaptée des faces internes du luminaire


Le rendement d’un luminaire (η) désigne le rapport du flux émis par leluminaire (Flu) au flux émis par la (ou les) lampe(s) qui l’équipe(nt).

η = Flu / Fla

A noter que le rendement global d’un luminaire dépasse rarement 70 %.En fermant le luminaire par une vasque (verre ou matériau plastique), on perd au moins 8%de flux lumineux.

Rendement d’un luminaire



La norme UTE C71-121 permet la classification des luminaires en fonction de larépartition du flux lumineux dans l’hémisphère inférieur et dans l’hémisphèresupérieur. Le fabricant doit aussi préciser le rendement de chacun de ces flux:

- le type de répartition du flux inférieur est désigné par une lettre en A et J.- les lettres A à E désignent des luminaires de type intensif.- les lettres F à J désignent des luminaires extensifs.

- le flux supérieur est désigné par la lettre T.

Le symbole photométrique d’un luminaire s’écrit ainsi : ηss [AàJ] + ηsi T

Par exemple, le symbole 0,52 D + 0,24 T désigne un luminaire :- émettant vers le bas selon un flux assez intensif, et avec un rendement de 52%- émettant aussi vers le haut, avec un rendement de 24 %

Classification photométriquedes luminaires en éclairage intérieur

2. LUMINAIRES2.4 Luminaires d’éclairage intérieur


• Projecteur : luminaire dans lequel la lumière est concentrée, dans un angle solide délimité, parun système optique mettant en œuvre les phénomènes de réflexion ou de réfraction afind’obtenir une intensité lumineuse élevée.

• Projecteur intensif (ouverture du faisceau < 10°) ; semi-intensif : ouverture entre 10 et 20°) ;semi-extensif (ouverture entre 20 et 40°) ; extensif (ouverture > 40°)

• Spot : luminaire de petite dimension à flux dirigé, l’apparentant à un projecteur.

• Plafonnier : luminaire destiné à être fixé directement au plafond.

• Luminaire suspendu (ou lustre) : luminaire muni d’un cordon, d’une chaîne… permettant de lesuspendre au plafond ou à un support mural.

• Luminaire encastré : luminaire conçu pour être entièrement ou partiellement encastré dansune surface d’appui.

Dénominations courantes



« Lumières intérieures fonctionnelles :

-collection T5- plafonniers- encastrés- réglettes et lignes continues- étanches- éclairage industriel- armatures à décharge- éclairage sportif- appliques

- éclairage hospitalier »

<=> luminaires d’éclairage général

Exemple de classification de la gamme de luminairesintérieurs Thorn Europhane


« Lumières intérieures architecturales :

-encastrés- systèmes rails- spots- structures- lampes à poser : lampadaires- appliques- suspensions- plafonniers

- hublots »

<=> luminaires d’éclairage d’accentuation, demise en valeur ou d’ambiance

Chaque fabricant présente son catalogue selon une typologie qui lui est plus ou moinspropre, en fonction des domaines d’application, des gammes qu’il souhaite mettre enavant, du design…


Eclairage intérieur fonctionnelexemples d’appareils linéaires


Sourc

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Sourc

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Thorn

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phane

Luminaire mixte direct / indirect

Luminaire direct



Eclairage intérieur fonctionnelcomparaison de deux luminaires


Un luminaire a symétrie de révolution décrit un “cône de révolution”. Pour unangle donné, les intensités sont les mêmes dans tous les plans de l’espace.La photométrie d’un tel luminaire est représentée par “l’angle de demi-intensité”, c’est-à-direl’angle sous lequel l’intensité lumineuse est réduite à la moitié de l’intensité maximale.

Exemples de projecteur à symétrie derévolution pour éclairage localisé


Sourc

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Luminaires

• Luminaire d’éclairage public : luminaire destiné à l’éclairage au sol desvoiries, le plus souvent installés sur mât, candélabre ou console.

• Projecteur : luminaire dans lequel la lumière est concentrée, dans unangle solide délimité, par un système optique mettant en œuvre lesphénomènes de réflexion ou de réfraction afin d’obtenir une intensitélumineuse élevée.

• Luminaire encastré : luminaire conçu pour être entièrement oupartiellement encastré dans une surface d’appui.

Supports ou mobilier

• Candélabre : support destiné à porter un ou plusieurs luminaires etconstitué d’une ou plusieurs parties : un fût et éventuellement unerehausse ou une crosse.

• Console : support du luminaire appliqué sur une paroi verticale.

• Borne basse : support de faible hauteur, pour éclairage piétonnier oupaysager.

Principales dénominations

2. LUMINAIRES2.5 Luminaires d’éclairage extérieur

Luminaire d’éclairage de voirie

“lanterne de style”sur candélabre

Bornes basses, candélabre et consoleà éclairage indirect

Sourc

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Thorn

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Sourc

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Exemple d’une gamme de projecteursextérieurs avec accessoires


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Exemple d’encastrés de sol


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Exemple d’une gamme pour éclairage urbainPlatea - I Guzzini


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Exemple d’une gamme pour éclairage urbainPlatea - I Guzzini


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2. LUMINAIRES2.6 Principes de l’éclairage par fibres optiques

Sourc

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Plummer H, Masters of light, tome 1 : twentieth-century pionners, revue A+U horssérie, nov. 2003.

Association Française d’Eclairage, Vocabulaire de l’éclairage, Paris, Lux.AFE, guide de l’éclairage par fibres optiques, Paris, Lux, 2001.

Sites de fabricants accessibles via :www.lightingacademy.orgwww.feder-eclairage.fr (syndicat de l’éclairage)

Eléments bibliographiques et sources documentaires

lumiere et espace · 2017. 5. 1. · 20.10.04 s. fiori lumiere et espace 1. directions et modes...

Documents