Efficacité lumineuse d'un rayonnement

L'efficacité lumineuse d'un rayonnement est le rapport du flux lumineux Φ_v sur le flux énergétique Φ_e^[1],[2]. Son unité est le lumen par watt (lm·W⁻¹). Elle exprime l'efficacité d'un rayonnement compte tenu de la sensibilité de l’œil humain modélisée à l'aide de l'efficacité lumineuse spectrale.

${\displaystyle K={\frac {\Phi _{v}}{\Phi _{e}}}={\frac {\int _{0}^{\infty }K(\lambda )\,\Phi _{{e},\lambda }\,\mathrm {d} \lambda }{\int _{0}^{\infty }\Phi _{{e},\lambda }\,\mathrm {d} \lambda }}}$,

où

• Φ_v est le flux lumineux en lumens (lm) ;
• Φ_e est le flux énergétique en watts (W) ;
• Φ_e,λ est la densité spectrale de flux énergétique en watts par mètre (W·m⁻¹) ;
• K(λ) = K_m·V(λ) est l'efficacité lumineuse spectrale en lumens par watt (lm·W⁻¹).

Dans le domaine photopique, c'est-à-dire en vision diurne, la valeur de l'efficacité lumineuse est toujours un nombre compris entre 0 lm W⁻¹ et 683,002 lm W⁻¹.

• 0 lm W⁻¹ est l'efficacité lumineuse d'un rayonnement ne comprenant aucune fréquence dans la plage visible ;
• l'efficacité lumineuse maximale, 683,002 lm W⁻¹, est atteinte par la radiation de longueur d'onde 555 nm (vert–jaune), correspondant au maximum de sensibilité de l'œil humain, selon la fonction d'efficacité lumineuse spectrale d'un observateur de référence défini par la CIE ;
• l'efficacité lumineuse d'un rayonnement monochromatique de fréquence 540 THz (longueur d'onde 555,171 nm), a été fixée à exactement 683 lm W⁻¹ par la 26^e Conférence générale des poids et mesures ^[3].

À titre d'exemple, l'efficacité lumineuse du rayonnement solaire est d'environ 100 lm W^−1[4],[5].

Notes et références

1. « ISO 80000-7:2008(fr) — Grandeurs et unités — Partie 7 : Lumière », sur iso.org (consulté le 4 juillet 2016)
2. (en) « Luminous efficacy (of radiation) », CIE (consulté le 7 juin 2016)
3. « BIPM - Résolution 1 de la 26^e CGPM (2018) », sur www.bipm.org (consulté le 18 octobre 2023)
4. Hors atmosphère, la luminance du soleil vaut L_v = 1,96 × 10⁹ cd m⁻² et sa luminance énergétique L_e = 2,04 × 10⁷ W sr⁻¹ m⁻², soit une efficacité lumineuse de 96,1 lm W⁻¹ selon :
   Jean Terrien et François Desvignes, La photométrie, Paris, Presses universitaires de France, coll. « Que sais-je ? » (n^o 1467), 1972, 1^re éd. (lire en ligne), p. 34.
5. Au niveau de la mer, par temps clair, la luminance du soleil vaut L_v = 1,5 × 10⁹ cd m⁻² et sa luminance énergétique L_e = 1,5 × 10⁷ W sr⁻¹ m⁻², soit une efficacité lumineuse de 100 lm W⁻¹ selon :
   Robert Sève, Science de la couleur : Aspects physiques et perceptifs, Marseille, Chalagam, 2009, 374 p. (ISBN 978-2-9519607-5-6 et 2-9519607-5-1), p. 312.

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