L'éclairage intégratif : les clefs pour comprendre ses métriques
6 Aoû 2021
Le paradigme traditionnel de l'éclairage, axé sur l'évaluation de la qualité de la lumière d'un point de vue fonctionnel et de l'efficacité énergétique, a été transformé par les découvertes et les avancées technologiques de ces dernières années.
Cela signifie que l'éclairage, loin de s'intéresser uniquement à des paramètres quantitatifs, liés aux aspects de la vision photopique, a commencé à prendre en compte des aspects qui affectent une dimension non visuelle. Par exemple, le bien-être physique et émotionnel des personnes.
La conception de l'éclairage tend à intégrer de nouvelles technologies axées sur le bien-être des utilisateurs, dans le but de réaliser des espaces avec un éclairage inclusif. Avec cette nouvelle façon de comprendre l'éclairage, de nouveaux éléments sont apparus qui doivent être pris en compte dans sa conception et sa planification. De même, nous disposons également de nouvelles mesures et normes qui indiquent les paramètres optimaux pour obtenir les résultats souhaités.
Dimension visuelle et non visuelle de l'éclairage
L'éclairage d'un projet architectural doit envisager de manière globale l'intégration appropriée de la lumière artificielle et de la lumière naturelle. Il a été prouvé que les êtres vivants possèdent une horloge biologique qui synchronise les fonctions physiologiques, et l'un des principaux facteurs externes qui affectent cette synchronisation est la lumière. La lumière a également un impact important sur la santé du sommeil.
La norme de construction WELLTM a été l'une des premières réglementations de construction à se concentrer à 100 % sur le bien-être des utilisateurs, et la première à mentionner les concepts différenciés de conception d'éclairage visuel et de conception d'éclairage circadien. En même temps, il n'oublie pas de considérer l'intégration et l'optimisation de l'éclairage artificiel avec la lumière naturelle.
En traitant l'éclairage des espaces, en considérant les deux dimensions, ainsi que l'intégration de la lumière naturelle et des systèmes de contrôle et de régulation (qui permettent aux utilisateurs d'interagir confortablement avec l'éclairage), il est possible de créer des environnements plus humanisés, confortables et sains. De tels environnements ont un impact positif sur l'humeur et la santé, ainsi que sur la productivité des utilisateurs.
Les principaux piliers évalués par la norme d'éclairage sont les suivants :
- L'exposition à la lumière, en créant des stratégies appropriées entre l'exposition à la lumière naturelle et artificielle ;
- Conception de l'éclairage visuel, assurant les conditions idéales d'éclairage artificiel en fonction des utilisateurs et des caractéristiques de chaque espace ;
- Conception d'un éclairage circadien, pour améliorer le rythme circadien et la santé émotionnelle des utilisateurs ;
- Contrôle de l'éblouissement causé par les sources de lumière artificielle ;
- Conception de stratégies d'éclairage naturel ;
- Simulation intérieure de l'éclairage naturel ;
- L'équilibre visuel, en créant une stratégie de contraste appropriée qui améliore le confort visuel ;
- Qualité électrique de la lumière, assurant un confort visuel adéquat en contrôlant le scintillement ;
L'importance du rendu des couleurs : IRC vs TM-30
L'IRC est probablement le moyen le plus répandu d'évaluer le rendu des couleurs d'une source lumineuse ou d'un luminaire. En d'autres termes, il s'agit de la capacité à reproduire qualitativement une couleur, par rapport à 8 couleurs d'échantillon initiales (Ra), pour atteindre un total de 15 couleurs d'échantillon lors de la dernière mise à jour par la CIE en 2004 (CRI) et en prenant une source standard comme référence. Dans cette extension, l'une des nuances considérées est le ton rouge, exprimé à travers l'indice R9, introduit par la norme WELLTM et qui nous permet de savoir comment il affectera la perception de la peau des personnes, entre autres éléments.
Cependant, cette méthode de mesure est encore incomplète. Par conséquent, en 2015, puis révisée en 2018 et 2020, l'Illuminating Engineering Society (IES) a publié la norme IES TM-30-15, une nouvelle méthode de mesure de la couleur qui a amélioré l'IRC et le R9. En introduisant 99 échantillons de couleurs de différents types au lieu de 8, il est possible d'évaluer plus précisément la fidélité des couleurs et la saturation d'une source lumineuse.
Cette métrique nous permet d'évaluer deux dimensions de la lumière :
- Indice de fidélité (Rf). Utilisé pour mesurer la proximité d'une source de lumière par rapport à une source de référence. Similaire à l'IRC, mais avec une plus grande précision, car il utilise 99 échantillons d'évaluation des couleurs.
- Indice de gamut (Rg). Fournit des informations sur la saturation moyenne d'une source de lumière.
La perception correcte des couleurs affecte l'être humain principalement au niveau de son système nerveux. Elle est encore plus essentielle lorsqu'il s'agit d'activités visuellement exigeantes, allant des tâches artistiques aux activités médicales. Cependant, il n'est pas seulement important pour le bon déroulement d'une activité professionnelle. Si nous parlons d'éducation, il s'agit d'un paramètre très important pour le développement cognitif des enfants, car une perception chromatique adéquate de leur environnement scolaire leur permet d'avoir une meilleure expérience éducative et une meilleure relation avec leur environnement.
L'importance de la distribution spectrale (SPD) au-delà du choix de la température de couleur (CCT)
La température de couleur est un aspect très important pour créer une certaine atmosphère et est généralement liée à la tâche à accomplir, aux niveaux d'éclairage, à l'environnement et même à l'emplacement.
Toutefois, lorsque nous examinons la composition spectrale de deux sources lumineuses ou luminaires ayant la même température de couleur, elle peut être très différente pour chacun d'eux.
La distribution spectrale de puissance (SPD) indique, sous la forme d'un graphique ou de valeurs, la puissance de chacune des émissions aux différentes longueurs d'onde qui composent le spectre visible d'une source lumineuse ou d'un luminaire (entre 380 et 760 Nm).
L'un des aspects les plus pertinents concernant le choix du spectre lumineux est sa plus ou moins grande efficacité, du point de vue de la stimulation circadienne, qui affecte les aspects non visuels influençant la conception de l'éclairage circadien.
Nouvelles mesures dans l'éclairage intégratif : Équivalent Melanopic Lux (EML) vs Circadian Stimulus (CS)
Équivalent Melanopic Lux
L’Équivalent Melanopic Lux (EML) est une mesure utilisée par la norme de construction WELLTM pour mesurer les indices lumineux considérés comme efficaces pour nous aider à synchroniser notre horloge interne et notre activation circadienne, en particulier pendant les premières heures de la journée. Pour effectuer ces calculs, il est essentiel de disposer d'informations sur la distribution spectrale de la puissance, ce qui nous donnera un chiffre connu sous le nom de rapport mélanopique. Ces données, qui sont spécifiques au luminaire et pas seulement à une source lumineuse, nous permettront de savoir si les niveaux de Melanopic Lux que nous obtenons, mesurés sur un plan vertical à une hauteur de 1,2 mètre, sont suffisants pour stimuler les ipGRC (glandes intrinsèquement photosensibles). Ces derniers sont les photorécepteurs responsables du traitement des stimuli lumineux qui régulent notre horloge biologique.
Ces photorécepteurs sont plus sensibles à une certaine émission d'ondes (480 Nm), d'où l'importance de connaître les informations spectrales des solutions lumineuses utilisées. C'est le seul moyen de garantir que la technologie utilisée est efficace du point de vue de la stimulation circadienne.
Circadian Stimulus
Une autre institution dédiée à l'étude et à la recherche sur l'éclairage est le Lighting Research Center (LRC) du Rensselaer Polytechnic Institute. Cette institution a développé une métrique différente pour aider les concepteurs à comprendre et à utiliser l'éclairage circadien dans les espaces bâtis. Il est appelé « Circadian Stimulus » (CS).
L'échelle de mesure du Circadian Stimulus (CS) va d'une valeur minimale de 0,1 à une valeur maximale de 0,7, 0,3 étant généralement la valeur minimale considérée comme nécessaire pendant les premières heures de la journée.
Pour mesurer l'efficacité de ce type d'éclairage, on a mesuré la quantité de mélatonine dans la salive de personnes soumises à un niveau d'éclairage donné. Pour une valeur de 0,1, aucune suppression de la mélatonine dans la salive n'est observée, on considère donc que l'éclairage ne contribue pas à l'activation circadienne, tandis que 0,7 est considéré comme une valeur de saturation de la mesure, à partir de laquelle aucune variation n'est observée.
Les principales différences entre un type de mesure et l'autre sont que le Circadian Stimulus (CS) calcule l'influence de différentes sources lumineuses dans le même espace, alors que l’Équivalent Melanopic Lux (EML) calcule l'influence d'une seule source lumineuse.
Dans tous les cas, l'utilisation des technologies Wellbeing ou Multiespectral disponibles dans les solutions Lamp seraient les meilleures options pour couvrir cette dimension non visuelle de l'éclairage.
Scintillement
L'effet produit par un changement visible et répétitif de l'intensité lumineuse d'une source de lumière. La fréquence, la forme et l'ampleur dépendent de facteurs tels que la qualité de l'énergie fournie ou le type de conducteur utilisé.
Selon la sensibilité de l'individu et le type d'activité, le papillotement peut avoir certains effets sur la santé de certaines personnes. Par exemple, elle peut provoquer de la fatigue, une diminution des niveaux de concentration, voire des vertiges et des maux de tête.
Afin de créer des conditions d'éclairage favorisant le confort visuel, la certification Well prend en compte ce concept en se basant sur la norme IEEE 1789-2015 « Pratiques recommandées pour la modulation du courant dans les LED à haute luminosité afin d'atténuer les risques pour la santé des téléspectateurs ».
Tous les luminaires (à l'exception des luminaires décoratifs, des luminaires de secours et des autres luminaires utilisés à des fins particulières) doivent satisfaire à au moins une des exigences suivantes en matière de scintillement :
- Luminaires non-LED. Une fréquence minimale de 90 Hz dans toutes les gammes de puissance lumineuse de 10 % à 100 % de la puissance lumineuse.
- Luminaires à LED. Niveau de scintillement « à faible risque » inférieur à 5 %, notamment en dessous de 90 Hz, tel que défini par la norme IEEE 1789-2015 LED.
Il est recommandé aux fabricants de fournir des données justificatives en utilisant le tableau de la modulation (%) en fonction de la fréquence (Hz) inclus dans la norme IEEE.
Modulation (%). Le pourcentage de scintillement représente la moyenne et la crête. L'échelle va de 0 à 100 %. Il s'agit de la forme de mesure la plus couramment utilisée.
Fréquence (Hz). Elle indique le nombre de cycles par seconde, c'est-à-dire le nombre de fois où la source lumineuse atteint son maximum et son minimum.
Tous les luminaires Lamp répondent à cette exigence, vous pouvez consulter le catalogue des solutions ici.
Si vous voulez en savoir plus, n'hésitez pas à nous contacter.