1. Introduction

La conception de l'éclairage extérieur est une discipline complexe qui dépasse le simple éclairage spatial ; elle influence profondément la sécurité publique, le confort visuel, la consommation d'énergie et l'environnement naturel. Un contrôle et une distribution précis de la lumière sont essentiels pour atteindre ces objectifs multidimensionnels. Cet article propose une analyse complète des principaux concepts de distribution lumineuse, notamment les luminaires à coupure (coupure totale, coupure et semi-coupure), les luminaires sans coupure et les distributions en aile de chauve-souris, tout en les comparant rigoureusement aux normes établies pour l'éclairage public en Amérique du Nord (principalement définies par l'Illuminating Engineering Society of North America (IESNA)). En décortiquant les définitions techniques, les caractéristiques et les applications typiques de chaque type, cet article clarifiera les distinctions et les synergies entre eux, offrant ainsi des informations précieuses aux professionnels de l'urbanisme, du génie civil et de la conception d'éclairage pour développer des solutions d'éclairage extérieur durables, conformes et de haute qualité.

2. Comprendre la classification des seuils de coupure des appareils

La classification de coupure des luminaires définit la quantité de lumière émise au-dessus du plan horizontal, jouant un rôle crucial dans la gestion de la pollution lumineuse, de l'éblouissement et de la pénétration de lumière. Ces classifications, historiquement définies par l'Illuminating Engineering Society (IES), fournissent un cadre pour contrôler les émissions lumineuses vers le haut.

2.1. Appareils à coupure complète

La distribution lumineuse des luminaires à coupure totale est définie par deux normes strictes : premièrement, l'intensité lumineuse (candelas) au nadir (directement en dessous) à 90 degrés ou plus est nulle, ce qui indique que le luminaire n'émet aucune lumière directement vers le haut 1Deuxièmement, la valeur de candela à un angle vertical de 80 degrés ou plus pour 1000 lumens de lampe nue ne dépasse pas 100 (c'est-à-dire 10%) 1Ces limites s'appliquent à tous les angles latéraux autour du luminaire.

Les luminaires à coupure totale sont conçus pour diriger toute la lumière vers le bas, minimisant ainsi efficacement la lueur du ciel (l'éclaircissement du ciel nocturne) et l'intrusion de lumière (la lumière indésirable se répandant sur les propriétés adjacentes) 5Cette caractéristique les rend indispensables pour respecter la réglementation sur le ciel étoilé et préserver les environnements nocturnes. De plus, en contrôlant rigoureusement la lumière à fort angle, ils réduisent considérablement l'éblouissement direct, améliorant ainsi le confort visuel et la sécurité des conducteurs et des piétons. 6Leur efficacité à diriger précisément la lumière uniquement là où l'éclairage est nécessaire contribue également à la conservation de l'énergie. 6. Ainsi, de nombreuses réglementations locales et normes environnementales en Amérique du Nord imposent ou recommandent fortement l'utilisation de luminaires à coupure totale 5.

2.2. Appareils de coupure

La distribution lumineuse des luminaires à coupure est définie par des limites de candela spécifiques : la valeur de candela à un angle vertical de 90 degrés ne dépasse pas 25 (2,5%) 2Au nadir, la valeur de candela à un angle vertical de 80 degrés ne dépasse pas 100 (10%) 2Ces limites s'appliquent à tous les angles latéraux. Bien qu'une faible quantité de lumière soit autorisée au-dessus de 90 degrés, les luminaires à coupure permettent néanmoins de contrôler significativement la lumière vers le haut par rapport aux luminaires à coupure semi-automatique ou sans coupure, contribuant ainsi à réduire la pollution lumineuse.

2.3. Appareils semi-cutoff

Les luminaires semi-coupés ont des restrictions plus souples sur la lumière vers le haut : la valeur de candela à un angle vertical de 90 degrés ne dépasse pas 50 (5%) 2À 80 degrés, la valeur de candela ne dépasse pas 200 (20%) 2Ces limites s'appliquent à tous les angles latéraux. Comparés aux luminaires à coupure totale ou partielle, les luminaires à coupure partielle émettent davantage de lumière à des angles élevés, augmentant ainsi le risque d'éblouissement et de halo lumineux. Ils ne sont généralement pas recommandés pour les zones écologiquement sensibles ou les situations nécessitant un contrôle strict de la pollution lumineuse.

2.4. Appareils sans coupure

Les luminaires sans coupure se caractérisent par l'absence de restrictions d'intensité lumineuse (candelas) au-dessus de leur région de candelas maximale 2Ces luminaires émettent de la lumière dans toutes les directions, y compris une quantité importante de lumière vers le haut et à l'horizontale. Ce manque de contrôle entraîne une pollution lumineuse importante (luminosité du ciel), une intrusion lumineuse importante dans les propriétés adjacentes et produit souvent un éblouissement désagréable. 9En raison des préoccupations environnementales croissantes et des efforts réglementaires visant à contrôler la pollution lumineuse, leur utilisation est de plus en plus restreinte ou interdite dans de nombreuses juridictions. 6.

L'évolution des luminaires sans coupure vers les luminaires à coupure totale représente une avancée significative en matière d'ingénierie de l'éclairage et de cadre réglementaire, visant à atténuer les impacts négatifs de l'éclairage extérieur. Cette tendance souligne l'importance croissante de la responsabilité environnementale et de l'amélioration de la qualité visuelle dans la conception d'éclairage moderne. La lumière non restreinte (caractéristique des luminaires sans coupure) entraîne des problèmes tels que l'éblouissement, les fuites de lumière sur les propriétés adjacentes et une pollution lumineuse généralisée. 9. À l'inverse, des classifications de coupure plus strictes, comme la coupure totale, sont conçues pour répondre à ces problèmes, dans le but de « réduire la pollution lumineuse », « minimiser la lueur du ciel », « réduire l'éblouissement », « améliorer le confort visuel » et « augmenter l'efficacité énergétique ». 5Cette évolution de la classification est une réponse directe de l'industrie et des organismes de réglementation (tels que l'International Dark-Sky Association et l'IES RP-33) à la reconnaissance de l'importance de la pollution lumineuse et de l'éblouissement, qui a incité à établir des normes plus strictes pour promouvoir des pratiques d'éclairage plus responsables et durables. Elle indique que la conception de l'éclairage est passée d'une simple fourniture d'éclairage à un éclairage de « haute qualité » prenant en compte ses impacts environnementaux et humains plus larges.

Il est à noter que le système de classification traditionnel est remplacé par le système de notation BUG (Rétroéclairage-Éclairage vers le haut-Éblouissement). 3Cette transition marque une évolution vers une approche plus détaillée, plus complète et plus concrète de l'évaluation des performances d'éclairage, reconnaissant que l'éclairage vers le haut n'est qu'une composante de la pollution lumineuse et des intrusions. Le système de coupure traditionnel se concentre principalement sur l'émission de lumière à des angles supérieurs à 80° et 90° (éclairage vers le haut). Cependant, la classification BUG divise la distribution lumineuse sphérique en trois zones distinctes : « vers le haut », « avant » et « arrière », quantifiant la quantité de lumière dans chaque zone. 3Cela signifie qu'il évalue non seulement l'éclairage vers le haut, mais aussi la diffusion de lumière vers l'arrière (contre-jour, source d'intrusion) et l'éblouissement (lumière émise vers l'avant à des angles élevés et potentiellement inconfortable). Cette évolution illustre que le contrôle de l'éclairage vers le haut, bien qu'important, ne suffit pas à obtenir un éclairage extérieur véritablement complet et responsable. Le contre-jour peut entraîner une intrusion lumineuse importante sur les propriétés voisines, et l'éblouissement affecte directement le confort visuel et la sécurité. La classification BUG offre aux concepteurs et aux régulateurs un cadre plus complet et plus nuancé pour traiter toutes les principales formes de pollution et de perturbations lumineuses. Cela permet une sélection et une conception plus précises des luminaires, ce qui conduit à une meilleure qualité d'éclairage globale, une sécurité renforcée et une meilleure gestion environnementale grâce au passage d'un simple système de réussite/échec à une évaluation graduée et multidimensionnelle.

Tableau 1 : Comparaison des caractéristiques de classification des appareils de coupure

3. Répartition des ailes de chauve-souris

La distribution en aile de chauve-souris représente une stratégie de conception optique unique visant à optimiser la qualité et l'uniformité de la lumière dans la zone éclairée. Contrairement aux classifications de coupure qui contrôlent l'éclairage vers le haut ou aux types IESNA qui définissent la forme générale de la lumière sur les surfaces, la distribution en aile de chauve-souris se concentre sur l'uniformité de l'éclairage.

3.1. Définition et profil unique

La distribution Batwing se caractérise par sa capacité à produire une lumière exceptionnellement uniforme sur une large plage d'angles de faisceau. 12. Son nom « aile de chauve-souris » dérive de la forme unique du profil d'intensité lumineuse qui ressemble aux ailes d'une chauve-souris lorsqu'il est tracé sur un graphique polaire, montrant deux pics d'intensité de chaque côté du nadir 12.

Cette distribution unique est généralement obtenue grâce à l'intégration de diffuseurs spécialement conçus ou d'éléments optiques avancés au sein du luminaire. Ces composants optiques décomposent la lumière émise par les sources LED en une série de petits faisceaux régulièrement espacés. Ce procédé de diffusion sophistiqué transforme la distribution « point chaud » plus courante (où la lumière est plus intense au centre et s'estompe rapidement vers les bords) en un flux lumineux nettement plus uniforme. 12. De plus, certaines conceptions Batwing utilisent des films optiques pour obtenir une « intensité lumineuse à double angle » afin de répondre à des besoins d'éclairage spécifiques. 13.

3.2. Avantages et applications

La distribution Batwing présente plusieurs avantages significatifs par rapport aux modèles lumineux traditionnels :

• Rendement lumineux plus uniforme : il assure la cohérence des niveaux d'éclairage sur toute la plage d'angles de faisceau, minimisant les changements de luminosité et réduisant l'apparition de points sombres 12.

• Points chauds réduits : en éliminant les zones concentrées de lumière, la distribution en ailes de chauve-souris atténue l'inconfort visuel et crée un environnement d'éclairage plus esthétique 12.

• Confort visuel amélioré et environnement sans éblouissement : la répartition uniforme de la lumière réduit considérablement les contrastes forts et l'éblouissement direct, offrant aux utilisateurs une expérience visuelle plus confortable et ergonomique 12.

• Productivité et humeur accrues : des études montrent que des environnements d'éclairage confortables, sans éblouissement et uniformes peuvent influencer positivement la productivité des utilisateurs et le bien-être général dans divers environnements tels que les bureaux, les espaces de vente au détail, les salles de classe et les bibliothèques. 12.

La distribution Batwing est un excellent choix pour une large gamme d'applications nécessitant des conditions uniformes et sans éblouissement :

• Espaces commerciaux et industriels : les bureaux, les environnements de vente au détail, les salles de classe et les bibliothèques bénéficient d'un éclairage sans ombre ni point chaud, améliorant la concentration et réduisant la fatigue oculaire 12.

• Éclairage résidentiel : Il contribue à créer une atmosphère plus confortable et chaleureuse dans les maisons.

• Éclairage indirect : Particulièrement efficace avec des luminaires indirects suspendus, la lumière est dirigée vers le plafond pour éclairer indirectement l'espace. Cela crée un faisceau lumineux réfléchi large et uniforme, améliorant l'uniformité et réduisant l'éblouissement direct. 12.

La distribution Batwing est une caractéristique de conception optique qui peut être intégrée aux luminaires plutôt qu'un système de classification indépendant comme les classifications à coupure ou IESNA. Elle prend en compte la qualité et l'uniformité de la lumière dans la zone éclairée, complétant ainsi des systèmes de classification plus larges. Cette distinction est cruciale : la distribution Batwing ne remplace pas les classifications IESNA ou à coupure, mais constitue une solution d'ingénierie optique sophistiquée qui peut être intégrée aux luminaires répondant à des exigences spécifiques de coupure et IESNA. Par exemple, un luminaire à coupure complète conçu pour un parking (par exemple, IESNA Type V) peut utiliser des éléments optiques Batwing pour assurer un faisceau lumineux circulaire et uniforme sur toute la zone, sans points chauds gênants. Cela souligne qu'une conception d'éclairage efficace implique de multiples considérations qui se chevauchent : le contrôle de la lumière diffuse (coupure), la mise en forme de la zone éclairée (IESNA) et l'optimisation de la qualité lumineuse dans cette zone (batwing).

Le développement et l'adoption de la distribution en aile de chauve-souris reflètent une philosophie de conception qui a transcendé la simple quantification de l'éclairage (par exemple, l'obtention d'un certain niveau d'éclairement), privilégiant les aspects qualitatifs de l'éclairage, tels que le confort visuel et l'expérience utilisateur globale. Cela marque une maturation de la conception d'éclairage, où les facteurs humains sont de plus en plus intégrés aux spécifications techniques. La conception d'éclairage traditionnelle se concentrait principalement sur l'obtention de niveaux d'éclairement minimum. Cependant, les « points chauds » et l'« éblouissement » sont reconnus comme des problèmes entraînant « inconfort et fatigue », « fatigue visuelle » et créant des environnements « peu accueillants ». Les avantages de la distribution en aile de chauve-souris (uniformité, réduction de l'éblouissement, productivité accrue) remédient directement à ces lacunes qualitatives. 12Cela témoigne d'une évolution des priorités en matière de conception d'éclairage. Si le respect des niveaux d'éclairage quantitatifs demeure important, on prend de plus en plus conscience que la qualité de la distribution lumineuse – c'est-à-dire la régularité et le confort de la lumière – est tout aussi essentielle au bien-être, à la performance et à la satisfaction globale dans les espaces éclairés. Il s'agit d'une approche plus globale et centrée sur l'humain en matière de conception d'éclairage.

4. Normes nord-américaines d'éclairage public : classifications IESNA

L'Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) a développé un système de classification fondamental qui décrit la répartition de la lumière sur les surfaces horizontales, un élément essentiel pour la conception des routes, des parkings et autres espaces extérieurs en Amérique du Nord. Ce système fournit un langage normalisé pour décrire les performances des luminaires.

4.1. Aperçu du système de classification IESNA

Le système de classification IESNA est principalement basé sur la forme et l'étendue de la zone d'éclairage produite par le luminaire 8Il fournit des conseils essentiels pour la conception et l'installation de divers systèmes d'éclairage extérieur, notamment les routes, les trottoirs et les parkings. 8La classification détermine la distribution lumineuse en mesurant l'endroit où la lumière tombe le plus sur une grille normalisée, en mettant l'accent sur les points d'intensité lumineuse maximale (50% candela). Le système prend en compte la distribution lumineuse latérale (transversale) et verticale (selon la direction de la route). 8.

La norme complète pour l'éclairage des routes et des parkings en Amérique du Nord est l'ANSI/IES RP-8 (Pratiques recommandées pour l'éclairage des routes et des parkings). Ce document compile de nombreuses normes indépendantes antérieures de l'IES et fournit des conseils détaillés sur la conception, la maintenance, l'efficacité énergétique, l'impact environnemental et la sécurité pour diverses applications routières et piétonnes. 11.

4.2. Types de distribution lumineuse latérale (types I, II, III, IV, V, VS)

Ces classifications définissent la manière dont la lumière est distribuée latéralement le long d'une route ou d'une zone d'éclairage, caractérisée par le point où le luminaire atteint 50% de son intensité lumineuse 8.

• Type I :

• Caractéristiques : Produit un faisceau lumineux elliptique étroit, symétrique ou asymétrique, avec un angle de faisceau principal généralement d'environ 15 degrés. La trajectoire en candelas du 50% se situe entre une hauteur d'installation (MH) côté maison et une hauteur d'installation côté rue. 8.

• Applications : Convient particulièrement aux zones étroites et allongées telles que les trottoirs, les allées étroites, l'éclairage des limites et les routes à voie unique 8.

  

• Type II :

• Caractéristiques : Présente un motif asymétrique étroit avec une largeur latérale préférée de 25 degrés. La trajectoire en candela du 50% se situe entre une hauteur d'installation côté rue et 1,75 fois cette hauteur. 8Ce type convient généralement aux luminaires situés du côté proche ou à proximité de routes relativement étroites où la largeur ne dépasse pas 1,75 fois la hauteur d'installation prévue. 9.

• Applications : Convient aux routes à 1 ou 2 voies, aux grands couloirs, aux autoroutes, aux larges trottoirs, aux petites rues secondaires, aux pistes de jogging et aux pistes cyclables 8.

  

• Type III :

• Caractéristiques : Offre un large faisceau asymétrique, idéalement d'une largeur latérale de 40 degrés, conçu pour projeter la lumière vers l'extérieur et sur les côtés. La trajectoire en candela du 50% se situe entre 1,75 et 2,75 fois la hauteur d'installation. 8Ce type est généralement monté sur le côté de la zone à éclairer, où la largeur de la zone éclairée doit normalement être inférieure à 2,75 fois la hauteur du poteau 16.

• Applications : Souvent utilisé dans les grands couloirs, les autoroutes, les parkings et les grandes zones ouvertes nécessitant une couverture plus large 8.

  

• Type IV :

• Caractéristiques : Présente une projection asymétrique vers l'avant, de préférence avec une largeur latérale de 60 degrés, offrant un éclairage puissant et uniforme sur une plage de 90 à 270 degrés. La trajectoire candela du 50% se situe entre 2,75 et 3,75 fois la hauteur d'installation. 8Il émet un motif lumineux elliptique, dirigeant davantage vers l'avant avec une largeur plus étroite que le type III, ce qui le rend très efficace pour contrôler le déversement de lumière 8Il est conçu pour être monté sur les côtés des routes larges, où la largeur ne dépasse pas 3,7 fois la hauteur d'installation 9.

• Applications : Idéal pour les applications périphériques nécessitant un montage sur des murs ou des poteaux, comme les parkings, les places et les extérieurs de bâtiments, où la lumière doit être principalement dirigée vers l'avant et où un contrôle strict du déversement vers l'arrière est nécessaire 8Il émet de la lumière selon un motif semi-circulaire 21.

  

• Type V :

• Caractéristiques : Produit un motif lumineux circulaire complètement symétrique avec des intensités égales à tous les angles latéraux 4La trajectoire de la candela 50% est circulairement symétrique autour du luminaire 8.

• Applications : Idéal pour éclairer de grandes zones ouvertes à partir d'un point de montage central, comme les parkings, les intersections, les parcs et les zones de travail ou de tâches générales où la lumière doit être projetée uniformément dans toutes les directions 4.

  

• Type VS :

• Caractéristiques : Similaire au type V mais produit un motif lumineux carré symétrique avec des intensités constantes à tous les angles latéraux 4.

• Applications : Convient aux grandes surfaces nécessitant un éclairage carré uniforme, comme les parkings et les places publiques 9.

  

Tableau 2 : Types de distribution lumineuse latérale IESNA (IV/VS)

4.3. Types de distribution lumineuse verticale (très courte, courte, moyenne, longue, très longue)

Ces classifications définissent la manière dont la lumière est distribuée verticalement le long de la route en fonction de la position du point de candela maximal 8Ils sont essentiels pour déterminer l’espacement approprié des poteaux et assurer un éclairage uniforme le long des routes.

• Très court (VS) : le point candela maximal se situe entre 0 et 1,0 fois la hauteur d'installation le long de la route 8L'espacement recommandé entre les poteaux est d'environ 1 fois la hauteur d'installation 14.

• Court (S) : Le point candela maximal se situe entre 1,0 et 2,25 fois la hauteur d'installation le long de la route 8Les luminaires classés « S » conviennent généralement aux situations où l’espacement des poteaux est inférieur à 2,25 fois la hauteur d’installation. 8.

• Moyen (M) : Le point candela maximal se situe entre 2,25 et 3,75 fois la hauteur d'installation 8Ce type convient aux situations où l'espacement des poteaux est compris entre 2,25 et 3,75 fois la hauteur d'installation 8.

• Long (L) : Le point candela maximal se situe entre 3,75 et 6,0 fois la hauteur d'installation 8Les luminaires de classification « L » conviennent à un espacement de poteau plus important, en particulier 3,75 à 6,0 fois la hauteur d'installation 8.

• Très long (VL) : le point candela maximal tombe au-delà de 6,0 fois la hauteur d'installation 8.

Tableau 3 : Types de distribution lumineuse verticale IESNA (VS, S, M, L, VL)

Bien que les classifications IESNA soient fondamentales, elles servent davantage de lignes directrices que de règles strictes. Leur application efficace nécessite la prise en compte de nombreuses variables spécifiques au site, soulignant le rôle crucial des outils de conception d'éclairage avancés et du jugement d'experts pour obtenir un éclairage optimal. Plusieurs ressources précisent explicitement que les classifications IESNA sont des « lignes directrices » ou des « règles non fixes » et sont influencées par des facteurs tels que la hauteur de montage des luminaires, l'angle d'inclinaison, la longueur des bras et la distance entre les luminaires et le trottoir, ainsi que la disposition des luminaires et l'état de la voirie. 8Les documents soulignent également l’importance des « données photométriques » et de la « modélisation » dans l’optimisation de la distribution lumineuse. 15La distribution lumineuse théorique définie par les types IESNA peut varier considérablement en fonction des paramètres d'installation. Par exemple, une hauteur de montage ou un angle d'inclinaison incorrects peuvent entraîner une uniformité insuffisante, un éblouissement excessif ou une distribution lumineuse inefficace, même avec le type IESNA « correct ». Cette complexité exige une analyse photométrique et une modélisation détaillées, ce qui montre qu'une conception d'éclairage efficace est un processus itératif et complexe. Il ne s'agit pas simplement de sélectionner un type de luminaire dans un catalogue. Les concepteurs doivent intégrer les connaissances théoriques (normes IESNA) aux conditions pratiques du site, en validant leurs choix grâce à des outils de modélisation avancés. Cela souligne l'importance des experts en éclairage pour maîtriser ces complexités et fournir des solutions d'éclairage optimisées et performantes.

Le système IESNA offre un cadre solide pour optimiser la couverture lumineuse et l'espacement des poteaux grâce à sa classification complète de la distribution lumineuse latérale et verticale. Cette double classification contribue directement à améliorer l'efficacité énergétique et la sécurité des projets d'éclairage routier. L'IESNA classe la lumière selon sa distribution « latérale » (traversant la route, en fonction de la largeur et de la couverture de la route) et « verticale » (le long de la route, en fonction de l'espacement des poteaux). 8Les types latéraux (IV/VS) correspondent à la largeur des routes (par exemple, type I pour les voies simples, type II pour les voies doubles, type III pour les autoroutes, type V pour l'éclairage de grandes surfaces). Les types verticaux (S, M, L) sont directement liés à l'espacement recommandé des poteaux et à la hauteur des poteaux. 8En définissant précisément la propagation de la lumière latéralement et verticalement le long de la route, l'IESNA permet aux concepteurs de choisir des luminaires qui minimisent le chevauchement lumineux (gaspillage d'énergie) et éliminent les zones d'ombre (impact sur la sécurité et le confort visuel). Par exemple, opter pour une distribution verticale « longue » permet d'espacer les poteaux plus largement, réduisant ainsi considérablement le nombre de poteaux et de luminaires nécessaires pour un segment donné. Cela a un impact direct sur les coûts d'installation initiaux et la consommation d'énergie à long terme. 8À l'inverse, une mauvaise appréciation de la distribution verticale peut entraîner un suréclairage ou une couverture insuffisante entre les poteaux. L'intégration des classifications latérales et verticales permet une conception d'éclairage hautement optimisée, à la fois fonctionnelle et économe en ressources. Cette optimisation est essentielle pour atteindre les objectifs définis dans des normes telles que la norme ANSI/IES RP-8-22, qui visent notamment à « minimiser la consommation d'énergie », « améliorer la qualité de la vision du conducteur » et « fournir un éclairage de haute qualité et augmenter le contraste de visibilité des dangers ». 18Il s’agit d’une approche systématique et scientifique visant à équilibrer les besoins d’éclairage avec la faisabilité économique, la sécurité et l’impact environnemental.

5. Analyse comparative et considérations de conception

En Amérique du Nord, la conception d'un éclairage extérieur efficace reflète l'interaction complexe de divers systèmes de classification et caractéristiques optiques. Comprendre l'interaction entre les luminaires à coupure, les luminaires sans coupure, les distributions en aile de chauve-souris et les classifications IESNA est essentiel pour développer des solutions d'éclairage optimales, conformes et durables.

5.1. Interaction entre les classifications de seuil et les types IESNA

Les classifications de coupure (coupure complète, coupure, semi-coupure, non-coupure) contrôlent principalement la quantité de lumière émise au-dessus du plan horizontal, servant de mécanismes clés pour contrôler la pollution lumineuse et l'éblouissement 1En revanche, les types IESNA (IV/VS) décrivent la forme et la distribution de la lumière au sol, déterminant l'efficacité de l'éclairage dans des zones telles que les routes ou les parkings. 8.

Dans l'éclairage public nord-américain contemporain, l'utilisation de luminaires à coupure totale est une priorité absolue. Cette préférence s'explique par des initiatives rigoureuses en matière de ciel étoilé, des objectifs de protection de l'environnement et la volonté de minimiser les intrusions lumineuses et l'éblouissement. 5Ces luminaires à coupure totale sont ensuite conçus avec des distributions latérales et verticales spécifiques IESNA (par exemple, les luminaires à coupure totale de type III à distribution moyenne). La coupure totale garantit le respect de l'environnement en empêchant la lumière de se propager vers le haut, tandis que le type IESNA assure une orientation et une distribution fonctionnelles de la lumière vers la zone ciblée (par exemple, une autoroute à plusieurs voies ou un grand parking). Ces deux systèmes fonctionnent en synergie : la coupure cible les zones où la lumière ne doit pas aller, tandis que l'IESNA cible les zones où la lumière doit aller et comment elle doit être distribuée.

5.2. Intégration de la distribution des chauves-souris aux classifications IESNA

La distribution en ailes de chauve-souris n'est ni une classification IESNA ni une classification de seuil. Il s'agit plutôt d'une caractéristique optique spécialisée visant à améliorer la qualité et l'uniformité de la lumière dans la zone éclairée. 12Son objectif principal est d’éliminer les points chauds et de fournir un environnement d’éclairage confortable et sans éblouissement.

Les éléments optiques Batwing s'intègrent parfaitement aux luminaires présentant diverses distributions IESNA, notamment ceux conçus pour une couverture étendue. Par exemple, les luminaires créant un motif circulaire symétrique (IESNA Type V) peuvent être équipés d'éléments optiques Batwing. 9. Cette combinaison crée un motif lumineux circulaire qui est non seulement symétrique mais également exceptionnellement uniforme sans points chauds gênants, ce qui le rend parfaitement adapté aux zones nécessitant un éclairage cohérent telles que les grandes places, les intersections centrales ou les espaces industriels ouverts. 9. De même, on peut également le trouver dans les distributions de type III 23. Ceci illustre comment le batwing peut servir d’amélioration qualitative dans le cadre quantitatif de l’IESNA.

5.3. Considérations globales pour les projets d'éclairage public en Amérique du Nord

Le choix des luminaires pour les projets d'éclairage public en Amérique du Nord est un problème d'optimisation multidimensionnel qui nécessite une approche globale équilibrant la conformité réglementaire (coupure/BUG), les exigences fonctionnelles (latérales/verticales IESNA) et la qualité de l'éclairage (batwing, contrôle de l'éblouissement), afin d'optimiser la sécurité, l'efficacité et la gestion environnementale. Il s'agit rarement d'un choix isolé.

• Efficacité énergétique : Choisir stratégiquement des luminaires avec des classifications de coupure appropriées (notamment à coupure totale) et des types IESNA optimisés contribue directement aux économies d'énergie. En dirigeant précisément la lumière vers les zones souhaitées et en minimisant le gaspillage (éclairage direct, rétroéclairage, débordement), la consommation énergétique globale peut être réduite. 6L'adoption généralisée de la technologie LED améliore encore ces rendements grâce à sa flexibilité de conception inhérente et à son rendement lumineux/watt plus élevé. 9.

• Confort visuel et sécurité : Réduire l'éblouissement et garantir une grande uniformité d'éclairage sont essentiels pour le confort visuel et la sécurité. Des luminaires à coupure d'intensité (cutoff) appropriés peuvent réduire l'éblouissement gênant pour les conducteurs et les piétons, tandis que des types IESNA appropriés (potentiellement renforcés par des éléments optiques en forme d'aile de chauve-souris) assurent des niveaux d'éclairage uniformes, réduisant les ombres et améliorant la visibilité des dangers. 8Cela est directement lié à la réduction des taux d'accidents de la route la nuit et à l'augmentation de la sécurité des piétons. 18.

• Initiatives pour un ciel étoilé et impact environnemental : adhérer aux principes de coupure totale ainsi qu'aux directives d'organisations comme DarkSky International 7 et les pratiques recommandées de l'IES (telles que la pratique recommandée RP-33 pour l'éclairage environnemental extérieur) 5 est crucial pour atténuer la lueur du ciel, protéger les paysages nocturnes naturels et préserver les écosystèmes nocturnes. Cela reflète une prise de conscience environnementale croissante dans la conception de l'éclairage.

• Conformité réglementaire : les réglementations locales, les codes municipaux et les lois des États en Amérique du Nord imposent souvent des classifications de coupure spécifiques (par exemple, coupure complète) et recommandent ou exigent généralement que diverses applications d'éclairage extérieur adhèrent aux types IESNA. 5La conformité n’est pas seulement une exigence légale mais aussi un engagement en faveur d’un développement urbain responsable.

• Avantages économiques : Outre les avantages environnementaux et sécuritaires, une conception d'éclairage optimisée, conforme aux normes IESNA et aux exigences de coupure, peut engendrer des avantages économiques significatifs. Cela inclut notamment la réduction des coûts d'installation initiaux (par exemple, en optimisant l'espacement des poteaux avec les modèles verticaux IESNA). 8) ainsi que des coûts d'exploitation à long terme réduits grâce aux économies d'énergie 18De plus, des zones bien éclairées peuvent améliorer la perception du public et potentiellement attirer davantage de piétons dans les quartiers commerciaux, stimulant ainsi l'activité économique. 18.

Dans les applications pratiques, les luminaires doivent répondre à de multiples exigences : par exemple, ils doivent être « à coupure complète » pour se conformer aux réglementations sur le ciel étoilé et minimiser la pollution lumineuse. 6; ils doivent posséder le type latéral IESNA approprié (par exemple, type II ou type III) pour éclairer efficacement les routes de largeurs spécifiques 8; ils doivent avoir le type vertical IESNA approprié (par exemple, moyen ou long) pour un espacement optimal des poteaux le long de la route, garantissant l'uniformité et la rentabilité 8; et ils pourraient avoir besoin d'intégrer des éléments optiques en forme d'aile de chauve-souris pour garantir que la lumière de surface est répartie uniformément sans éblouissement, améliorant ainsi le confort visuel des utilisateurs. 12. De plus, toutes les conceptions doivent être conformes aux codes municipaux locaux 5Cette exigence multidimensionnelle indique que les concepteurs lumière ne peuvent pas se contenter d'isoler un seul type IESNA. Ils doivent prendre en compte la valeur de coupure des luminaires, leurs éléments optiques internes (comme le Batwing) et la manière dont ces caractéristiques s'articulent pour répondre aux différents objectifs fonctionnels, environnementaux, réglementaires et esthétiques du projet. La complexité de la recherche de luminaires répondant simultanément à tous ces critères nécessite souvent des analyses photométriques détaillées et des outils de modélisation. 15Cela met en évidence le rôle essentiel de la consultation d’experts et des processus de conception complets dans l’éclairage extérieur moderne.

6. Conclusion

La conception de l'éclairage extérieur, notamment en Amérique du Nord, est un domaine complexe et nuancé, axé sur une compréhension approfondie des différents concepts de distribution lumineuse. Cet article explique les distinctions fondamentales entre les luminaires à coupure (coupure totale, coupure, semi-coupure), les luminaires sans coupure et la distribution spécialisée en aile de chauve-souris, en proposant une comparaison exhaustive avec le système de classification IESNA, qui fait autorité en matière d'éclairage routier.

Les classifications de coupure servent principalement de mécanismes importants pour contrôler la pollution lumineuse et l'éblouissement. Les luminaires à coupure totale répondent aux normes les plus strictes et les plus respectueuses de l'environnement en dirigeant toute la lumière vers le bas. En revanche, les luminaires sans coupure augmentent considérablement les intrusions lumineuses et la lueur du ciel en raison de l'absence de tels contrôles, ce qui restreint de plus en plus leur utilisation. La distribution Batwing se distingue de ces classifications plus larges car il s'agit d'une solution d'ingénierie optique visant à obtenir une uniformité et un confort visuel exceptionnels dans la zone d'éclairage, généralement en complément des types IESNA pour des applications spécifiques nécessitant un éclairage sans points chauds.

En fin de compte, la conception optimale de l'éclairage public en Amérique du Nord est une tâche complexe et exhaustive. Elle nécessite l'intégration des schémas de distribution précis et localisés spécifiés par l'IESNA, avec des exigences strictes en matière de coupure et, le cas échéant, des solutions optiques avancées comme la distribution en aile de chauve-souris. Cette approche intégrée garantit non seulement un éclairage fonctionnel, mais maximise également l'efficacité énergétique, améliore la sécurité publique et le confort visuel, et maintient les initiatives essentielles de protection du ciel étoilé. Un choix éclairé et une conception professionnelle des luminaires, conformes à ces normes et considérations intégrées, sont essentiels pour créer des environnements d'éclairage extérieur durables, conformes et de haute qualité pour les collectivités.

Il s’agit d’une exigence pour conception de lampadaire routier.

Maintenant, sur la base des conditions ci-dessus, nous devons sélectionner la distribution lumineuse des lampes et la vérifier.

Commençons par analyser l’état de la route.

Pour la route 1, avec une largeur de route de 7 m, il devrait s'agir d'une route à deux voies avec des dispositions de lampadaires unilatéraux, un espacement des poteaux de 40 m et une hauteur de poteau de 7,5 m.

Pour la route 2, avec une largeur de route de 14 m, il devrait s'agir d'une route à quatre voies bidirectionnelle avec des dispositions de feux bilatéraux, un espacement des poteaux de 40 m et une hauteur de poteau de 9 m.

Sur la base de ces conditions routières, nous procédons à la sélection de la distribution lumineuse, en nous référant à la catégorisation des lampadaires de l'IESNA.

↑ Classification des lampadaires IESNA, Manuel d'éclairage nord-américain, 10e édition

Pour les routes à une ou deux voies, nous choisissons généralement des lampadaires de type II. Le type I convient aux chemins et trottoirs, tandis que le type III s'applique aux autoroutes principales.

Nous pouvons nous référer aux règles suivantes en fonction de la largeur de la route.

Conformément au tableau ci-dessus, nous devons sélectionner la distribution de type II L. Cependant, compte tenu de la distance de 0,75 m entre la lampe et la route, telle que spécifiée dans les conditions routières, nous ajusterons légèrement l'espacement des poteaux et choisirons une distribution de type II M ou S.

Commençons par tester la Route 1 en définissant les conditions de route dans DIALux evo (nous évitons DIALux4.13 car il ne prend pas en charge la norme EN13201:2015 nécessaire à la sélection de la nouvelle norme).

Ici, nous devons sélectionner le type de surface CIE C2 et cocher l'option de calcul des surfaces de route mouillées, en choisissant W1.

La surface CIE C2 correspond à l'asphalte, avec une réflectivité similaire à celle de notre revêtement R3 traditionnel. Des explications plus détaillées sur les codes sont fournies ci-dessous :

Une fois les conditions de route définies, nous pouvons sélectionner la distribution lumineuse pour les calculs de vérification.

Nous allons sélectionner une distribution de type II S pour la vérification.

Définissez les conditions de disposition de la lampe et configurez le flux lumineux de la lampe sur les 5 500 lm requis.

Résultats de la vérification

Les résultats n'étaient pas satisfaisants ; l'uniformité de la luminosité de la route était inférieure à la norme requise de 0,5 cd/m². Cependant, les valeurs Uo, Uow et Ul dépassaient largement les valeurs standard.

On peut conclure que la distribution est peut-être légèrement inadéquate, mais où se situe exactement son défaut ? Il faut analyser la grille de calcul de la luminosité.

En analysant la grille de calcul ci-dessus, nous avons trouvé la valeur minimale, plus basse entre les deux mâts. Cela indique que la distribution lumineuse doit être renforcée aux deux extrémités ; nous choisirons donc directement la distribution de type II M pour nos calculs.

Résultats de la vérification

Les résultats sont tous satisfaisants, indiquant que cette distribution lumineuse peut répondre aux exigences des clients sous le flux lumineux spécifié de 5 500 lm.

Ensuite, regardons la Route 2 et définissons les conditions de la route : une route à quatre voies, bidirectionnelle, norme M4, surface mouillée calculée.

Les conditions routières de la Route 2 sont essentiellement les mêmes que celles de la Route 1, sauf qu'il s'agit d'une route bidirectionnelle à quatre voies avec des dispositifs de feux bilatéraux, améliorés d'un niveau.

Nous choisirons à nouveau la distribution de type II M pour l'agencement.

Résultats de la vérification

Les deux parties ont rempli les conditions, indiquant que cette distribution peut satisfaire les exigences du client dans le cadre du flux lumineux spécifié de 6 500 lm.

Grâce à cette analyse, il est évident qu’il existe des modèles à suivre lors de la sélection de la distribution lumineuse pour éclairage publicQu'il s'agisse de choisir des produits existants ou de développer de nouvelles distributions, on peut concevoir selon ces règles, puis identifier les défauts grâce aux résultats de calcul, en apportant des modifications ciblées en conséquence.