Angle de diffusion des ampoules: comment avoir un rendu parfait pour l’éclairage intérieur

Si il y a certaines parties de l’installation électrique cachent leurs secrets, c’est souvent par manque d’information.

Ainsi, lorsqu’il s’agit de positionner un spot ou encore d’acheter une ampoule, on se pose rarement la question du rendu final.

Et pourtant c’est essentiel d’accorder de l’importance au résultat obtenu grâce aux différents éclairages.

Il faut donc pour cela se référer à plusieurs paramètres des luminaires et ampoules et notamment l’angle de diffusion.

J’aborde ce terme technique afin de vous permettre de mieux appréhender l’installation de vos points lumineux.

L’angle diffusion pour l’éclairage, c’est quoi?

Un angle c’est quoi?

Avant d’aller plus loin et même si cela peut paraître evident pour certains, il me faut vous expliquer ce qu’est un angle.

D’un point de vu purement mathématique, la définition nous dit qu’un angle est la forme qui sépare deux droites qui se croisent (voir ici sur wikipédia).

Un angle se mesure en degrés ( ou ° ).

Concrètement, dans une pièce, deux parois qui se croisent forment un angle (de 90° si la pièce est carrée ou rectangulaire)

Sur cet exemple, °a °b °C et °d forment des angles différents

Voyons maintenant comment s’applique cette notion pour la lumière:

Application à l’éclairage

Utilisons maintenant cette notion pour l’éclairage intérieur.

Dans le cas présent, il n’y a pas de cloison mais obligatoirement des droites qui servent à former l’angle: pour une lumière, l’angle est formé par les faisceaux lumineux les plus à l’extérieur.

On parle alors d’angle de diffusion puisque ces faisceaux lumineux sont diffusés.

Il faut comprendre que la définition classique d’un angle s’applique en 2 dimensions comme j’ai pu l’expliquer ci dessus.

Dans le cas d’un éclairage, il faut se projeter en 3D: Le résultat sera alors un cône. Mais le résultat sera le même puisque l’angle qui sépare les faisceaux lumineux dans un plan sera le même en tout point.

Angle de diffusion vu en 3D: projection d’un cône géométrique

Comment utiliser ce concept pour installer les luminaires?

Angle de diffusion large ou concentré?

On utilise l’angle de diffusion pour les éclairages pour obtenir un rendu précis.

Si vous avez déjà assisté à un spectacle (théâtre, concert) il arrive parfois qu’une personne soit ciblée par un projecteur (on appelle ça la poursuite). Et bien dans ce cas, l’angle de diffusion de la lumière est très concentré.

En effet, les faisceaux extérieurs qui délimitent le cône de lumière sont très rapprochés (l’angle de diffusion est étroit ou concentré), le flux lumineux est plus puissant.

L’angle de diffusion peut être concentré comme sur cet exemple avec un projecteur sur scene

A l’opposé, on utilise des angles de diffusion très large de façon à obtenir une zone d’éclairement maximale.

Cela à pour effet une sensation d’éclairement moins importante mais plus homogène.

Si je résume ce que je viens de dire, on à deux options:

• Eclairer de façon diffuse avec un angle large
• Eclairer de façon plus précise avec un angle de diffusion petit

Mais qu’en est il de la zone éclairée? Quelle est sa surface?

Calculer la zone d’éclairement grâce à l’angle de diffusion

Voici la question qu’il faudrait se poser avant de vouloir éclairer une pièce:

Quelle zone et surtout quelle surface est ce que je veux éclairer?

Il s’agit de déterminer et de mesure la surface en mètres carrés (m2) que vous devez éclairer.

En effet, si on projette le cône lumineux émis par l’éclairage, on obtient au sol une surface (très généralement un cercle).

Ce cercle est d’autant plus marqué que l’angle de diffusion est petit (c’est le cas de la poursuite pour une scène dont j’ai parlé au dessus avec des faisceaux lumineux extérieurs resserrés)

Mais comment calculer cette surface?

Attention, pour cela il faut faire quelques calculs mathématiques.

Il faut dans un premier temps connaitre la hauteur d’installation du luminaire.

Avec les formules trigonométriques dans un triangle rectangle, il est possible de déterminer la surface éclairée.

Voici la méthode que je propose:

• Prendre l’angle de diffusion (que j’appelle Alpha) de l’ampoule et le diviser par deux
• Utiliser la formule tangente Alpha/2 = rayon du cercle au sol / Hauteur du luminaire

On obtient ainsi le rayon du cercle formé par l’éclairage au sol.

Avec ce rayon, on applique la formule pour obtenir la surface éclairée S avec la formule S= 3,14 x rayon x rayon

Voici l’explication avec un schéma

Exemple d’application de l’angle de diffusion

Dans ce schéma, j’ai pris pour exemple un luminaire ayant un angle de diffusion de 45° installé à une hauteur sous plafond de 2,5m.

Avec l’application des formules, le cône avec cet angle de diffusion créé une surface éclairée de 3,40 mètres carrés.

Flux lumineux et angle de diffusion:

On pourrait croire que l’histoire s’arrête ici mais non: il y a un autre paramètre qui rentre en compte pour l’installation de luminaire et c’est le flux lumineux.

En effet, si on a pu déterminer la surface éclairée grâce à l’angle de diffusion, il faut savoir que la puissance décline avec la distance.

Cela paraît logique puisqu’une source lumineuse proche éblouit plus que lorsqu’elle est éloignée. Il suffit de prendre l’exemple de phares de voitures dans la nuit pour s’en rendre compte.

Ce paramètre de flux lumineux, je l’aborderai dans un autre article pour ne pas vous perdre dans les informations.

Exemples: angle de diffusion et ampoules

Revenons à notre angle de diffusion pour l’appliquer dans le réel

Angle de diffusion avec un spot LED GU10

Le spot est un luminaire installé dans beaucoup d’habitation.

Mais dans certains cas, le rendu n’est pas celui attendu, à cause d’un mauvais placement dû à une mauvaise appréciation de l’angle de diffusion.

Prenons l’exemple d’un spot GU10 avec un modèle LED de 5W Philips (disponible ici chez Amazon).

Analyse d’un spot LED et de son angle de diffusion

Ce spot possède un angle de diffusion de 36°.

En reprenant les formules ci dessus, on obtient une surface éclairées de 2 m2 sous une hauteur sous plafond de 2,5 m.

On comprend donc aisément qu’il faille multiplier les spots dans une pièce pour l’éclairer de façon optimale.

Conclusion

Je sais que je vais surement vous laisser sur votre faim avec cet article car deux questions se posent:

• Comment associer le flux lumineux en fonction de l’angle de diffusion et de la hauteur?
• Plus généralement, comment disposer les spots ou l’éclairage dans une pièce en fonction des paramètres lumineux des ampoules?

Je n’ai volontairement pas poussé l’article sur ces deux points car ce sont des questions auxquelles je répondrais dans un avenir proche et je ne voulais aborder que la notion d’angle de diffusion à travers cet article.

La suite au prochaine épisode donc!