Quels sont les types de modèles de distribution de lumière des lampadaires IESNA et leurs applications ?

La distribution lumineuse des luminaires LED désigne la distribution, la direction et l'intensité de la lumière émise par les luminaires. Elle a un impact significatif sur l'efficacité lumineuse, l'efficacité énergétique et le confort visuel. Une distribution lumineuse adéquate permet d'obtenir un éclairement et une uniformité appropriés, d'économiser de l'énergie, de réduire l'éblouissement, d'améliorer la sécurité, de diminuer la pollution lumineuse et de créer un environnement lumineux confortable. Les entreprises d'éclairage LED doivent concevoir des distributions lumineuses adaptées pour exploiter pleinement les avantages de leurs luminaires, tandis que les ingénieurs et concepteurs lumière doivent sélectionner des schémas de distribution adaptés à leurs besoins spécifiques afin d'optimiser les effets lumineux des luminaires LED.

Lorsqu'une source lumineuse émet de la lumière, sa direction de propagation peut ne pas correspondre à la direction attendue. Dans ce cas, des structures spécifiques (telles que des lentilles et des réflecteurs) doivent être conçues pour modifier la direction de propagation de la lumière. Cela implique d'ajuster la distribution spatiale de la lumière pour obtenir l'effet souhaité. Cette méthode de contrôle de la direction de propagation de la lumière est appelée courbe photométrique du luminaire ou distribution lumineuse.

La courbe de distribution d'intensité lumineuse, communément appelée courbe photométrique ou courbe de distribution lumineuse (LDC), illustre la distribution spatiale de l'intensité lumineuse du luminaire. Elle est obtenue directement par des mesures du luminaire à l'aide d'un photomètre. Les formats courants pour les courbes de distribution d'intensité sont IES (Amérique du Nord) et LDT (Europe). En tant qu'acheteurs, nous pouvons également obtenir ces fichiers en contactant les fabricants de luminaires. Il existe deux méthodes pour représenter les courbes photométriques : pour les projecteurs, on utilise généralement un système de coordonnées rectangulaires, tandis que pour l'éclairage intérieur et routier, on adopte des coordonnées polaires.

Courbe de distribution de la lumière (coordonnées polaires)

Dans un plan de mesure passant par le centre de la source lumineuse, les valeurs d'intensité lumineuse du luminaire sont mesurées sous différents angles. À partir d'une certaine direction, l'intensité lumineuse à chaque angle est indiquée et représentée par des vecteurs. La connexion des extrémités de ces vecteurs forme la courbe de distribution de la lumière polaire (courbe photométrique) du luminaire, comme illustré à gauche de l'image suivante.

Courbe de distribution de la lumière (coordonnées linéaires)

Cette courbe de distribution est généralement utilisée pour des appareils tels que les projecteurs et les projecteurs à LED. Comme les faisceaux de ces luminaires sont concentrés dans un angle solide très faible, il est difficile de représenter leur distribution spatiale d'intensité lumineuse à l'aide de coordonnées polaires. C'est pourquoi certains fabricants utilisent des courbes de distribution lumineuse à coordonnées linéaires ou des courbes photométriques pour représenter leur distribution lumineuse. L'axe vertical représente l'intensité lumineuse (I), tandis que l'axe horizontal représente l'angle du faisceau, comme illustré à droite de l'image suivante.

Classification des types de distribution d'éclairage IESNA

Depuis sa création en 1906, l'Illuminating Engineering Society of North America (IESNA) a plus d'un siècle d'histoire. La classification des distributions lumineuses introduite par l'IESNA est encore largement utilisée aujourd'hui. Le système de classification de la distribution des luminaires est clairement défini dans la norme ANSI/IESNA RP-8-1983. Les types de luminaires définis par l'Illuminating Engineering Society of North America sont des catégories normalisées utilisées pour décrire les schémas de distribution lumineuse des luminaires. Ces types de distribution aident les professionnels et les concepteurs d'éclairage à comprendre comment les luminaires produisent et se propagent la lumière dans une zone donnée. L'IES définit plusieurs types de distribution standard, chacun représenté par un code à deux lettres. Les types de distribution de luminaires courants de l'IES sont les types I, II, III, IV et V, suivis de chiffres romains (IV), où S, M et L représentent respectivement les valeurs courtes, moyennes et longues. La classification spécifique est déterminée par les points d'intensité maximale et 50% du fichier IES, qui seront détaillés dans les sections suivantes.

Il existe actuellement de nombreux formats normalisés pour les fichiers photométriques, parmi lesquels EULUMDAT, CIE102 et IESNA LM-63. IESNA LM-63 est utilisé en Amérique du Nord, EULUMDAT en Europe, et CIE102 en Nouvelle-Zélande. La norme actuelle, datant de 2002, a été approuvée et reconnue par l'American National Standards Institute (ANSI). IESNA LM-63-2002 est devenu le format de fichier photométrique dédié à l'Amérique du Nord, avec l'extension « *.ies ».

Les types de distribution d'éclairage IESNA définissent plus précisément la répartition lumineuse des luminaires en fonction de la forme de la zone éclairée. Pour la distribution latérale, ce modèle décrit la diffusion de la lumière par le luminaire et est caractérisé par le point où l'intensité atteint 50%. Ce modèle de distribution implique la capacité du luminaire à projeter la lumière vers l'avant et vers l'arrière. En termes simples, pour éclairer une seule voie, le type I peut convenir ; pour éclairer deux voies, le type II peut être plus approprié. Cependant, cette règle n'est pas stricte et dépend de facteurs tels que la hauteur de montage, l'angle d'inclinaison, la longueur du bras et la distance du luminaire par rapport au bord de la route. L'IESNA a défini cinq principaux modèles de distribution lumineuse : Type I, Type II, Type III, Type IV et Type V. Ces classifications sont couramment utilisées pour déterminer les spectres adaptés aux routes de différentes largeurs.

Dans les normes publiées par l'IESNA, la route est divisée longitudinalement en cinq zones, comme illustré ci-dessus. La distribution lumineuse latérale est classée selon la zone où se situe le point d'intensité maximale 50%. Pour les courbes de distribution lumineuse des luminaires ci-dessus, si le point d'intensité 50% se situe dans la zone de Type III, le type de distribution lumineuse correspondant est classé comme Type III. Le schéma montre que cette distribution convient aux routes à trois voies. Différentes distributions lumineuses latérales conviennent à différents scénarios d'application, comme détaillé ci-dessous :

• Type I : 1-1 MH. Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse du 50% se situe entre 1 MH côté luminaire et côté rue, on parle de distribution lumineuse étroite symétrique ou asymétrique de type I. Convient aux trottoirs, chemins et routes à voie unique.
• Type II : 1-1,75 MH. Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse du 50% se situe entre 1 MH et 1,75 MH côté rue, on parle de distribution lumineuse asymétrique étroite de type II. Convient aux routes à une ou deux voies, aux routes principales et aux autoroutes.
• Type III : 1,75-2,75 MH. Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse du 50% se situe entre 1,75 MH et 2,75 MH côté rue, on parle de distribution lumineuse asymétrique large de type III. Convient aux routes principales, aux autoroutes et aux parkings.
• Type IV : 2,75-3,75 MH. Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse du 50% se situe entre 2,75 MH et 3,75 MH côté rue, on parle de distribution lumineuse asymétrique large de type IV. Convient aux parkings, places et éclairages muraux.
• Type V : Motif circulaire symétrique, avec une distribution lumineuse symétrique autour du luminaire, assurant une diffusion lumineuse uniforme à l'avant comme à l'arrière. Convient pour l'éclairage de parkings et de zones.

Distribution lumineuse verticale et longitudinale

La distribution lumineuse verticale désigne la distribution lumineuse verticale d'un luminaire, basée sur la position de l'intensité lumineuse maximale (mesurée en candelas) sur la grille parallèle au TRL. La route longeant le TRL est divisée en différentes zones selon leur distance par rapport au TRL (exprimée en multiples de la hauteur d'installation). La distribution lumineuse longitudinale implique la capacité du luminaire à projeter la lumière vers la gauche et la droite, définie par son point d'intensité maximale. Selon la définition de l'IESNA, la catégorie « S » s'applique aux espacements entre poteaux inférieurs à 2,25 fois la hauteur de montage, la catégorie « M » aux espacements entre poteaux compris entre 2,25 et 3,75 fois, et la catégorie « L » aux espacements entre poteaux compris entre 3,75 et 6 fois. Cependant, cette règle n'est pas stricte et dépend de facteurs tels que la disposition des luminaires et l'état de la route. En général, les luminaires classés « S » conviennent aux espacements entre poteaux plus petits, tandis que les luminaires classés « L » conviennent aux espacements plus importants.

Dans les normes publiées par l'IESNA, la route est divisée transversalement en trois zones, comme illustré ci-dessus. La distribution lumineuse longitudinale est classée selon la zone où se situe le point d'intensité maximale 100%. Pour les courbes de distribution lumineuse des luminaires présentés, si le point d'intensité maximale du lampadaire se situe dans la zone « moyenne », le type de distribution lumineuse correspondant est classé « Type II Moyen ». Le schéma montre que ce modèle de distribution lumineuse présente un espacement des poteaux d'environ 3,0 à 3,5 fois la hauteur du poteau. Différentes distributions lumineuses longitudinales conviennent à différents scénarios d'espacement des poteaux, comme indiqué ci-dessous :

• CONTRE, 0-1,0 MH : Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse 100% est située entre 0 et 1,0 MH dans les lignes transversales de la route, on parle de distribution lumineuse longitudinale VS (très courte).
• S, 1,0-2,25 MH : Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse 100% est située entre 1,0 et 2,25 MH dans les lignes transversales de la route, on parle de distribution lumineuse longitudinale S (courte).
• M., 2,25-3,75 MH : Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse 100% est située entre 2,25 et 3,75 MH dans les lignes transversales de la route, on parle de distribution lumineuse longitudinale M (moyenne).
• L, 3,75-6,0 MH : Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse du 100% est située entre 3,75 et 6,0 MH dans les lignes transversales de la route, on parle de distribution lumineuse longitudinale L (Long).
• VL, >6,0 MH : Lorsque la trajectoire d'intensité lumineuse 100% est située au-delà de 6,0 MH dans les lignes transversales de la route, on parle de distribution lumineuse longitudinale VL (très longue).

Caractéristiques d'application de la distribution lumineuse longitudinale

Nous avons utilisé DIALux evo pour analyser les applications des lampadaires de type II S et de type II M.

Les conditions de la route sont les suivantes : largeur de 7 mètres, trois voies, surplomb de 0,8 mètre, hauteur de poteau de 8 mètres, espacement des luminaires de 36 mètres, conformément au niveau d'éclairage EN13201 M4.

Après avoir importé les données photométriques des types II S et II M dans DIALux evo pour analyse, les résultats sont très clairs. Pour le type II S, la distribution lumineuse longitudinale est relativement courte et ne parvient pas à répartir efficacement la lumière sur les côtés des luminaires. Par conséquent, l'espacement entre les deux luminaires doit être réduit à 33 mètres afin de garantir un éclairage adéquat au milieu. Cet ajustement est nécessaire pour obtenir l'uniformité requise. En revanche, la distribution de type II M est plus performante avec un espacement de 36 mètres, et tous les paramètres de simulation sont conformes à la norme M4. Cet espacement de 36 mètres représente 4,5 fois la hauteur de montage, dépassant légèrement la valeur de 3,75 recommandée par l'IESNA. Il est donc conseillé de se baser sur les résultats de la simulation d'éclairage pour le choix final des luminaires.

Ce qui précède présente principalement le concept de distribution lumineuse IESNA, couvrant les distributions de type I, II et III, ainsi que les concepts de distribution lumineuse courte, moyenne et longue, et décrit brièvement leurs applications pratiques. La compréhension de ces concepts permet de déterminer rapidement le type photométrique approprié à un projet. Par exemple, la distribution de type II convient aux routes à une ou deux voies, tandis que la distribution courte est adaptée aux scénarios où l'espacement des poteaux est trois fois supérieur à la hauteur de montage. La distribution moyenne convient à des espacements des poteaux de quatre à cinq fois la hauteur de montage. Bien entendu, ces valeurs ne sont pas absolues et la validation doit être effectuée avec DIALux ou un autre logiciel de simulation d'éclairage routier.