Bonjour.:) Vous ne le savez probablement pas encore, mais je suis en train de m’amuser à concevoir un plafonnier LEDs pour le fun. Lors de mon étape de réflexion, j’ai très vite eu à assimiler quelques connaissances dans le domaine de l’éclairage, jusqu’alors totalement étranger. Cet article a pour vocation de synthétiser tout ce que j’ai appris là dessus.

Quantifier la lumière

Plusieurs notions sont à assimiler pour pouvoir correctement appréhender les systèmes de mesures existants. Il en existe principalement trois. Le lumen est utilisé pour indiquer la lumière totale émise par une ampoule. Le lux représente l’exposition sur une surface, et la candela caractérise l’intensité projetée dans un angle donné. C’est donc une fraction de la lumière diffusée par une source. Dit comme ça, ça peut paraître obscur, donc faisons un schéma :

Le lumen et la candela évoquent tous deux une quantité de lumière émise. Le premier comprend l’intégralité de la lumière émise par la lampe, alors que le second se contente d’une portion bien définie. Attention : n’oublions pas que nous parlons de la lumière qui sort de l’ampoule. Ça signifie que les trois mesures effectuées pour le calcul des candelas donneront exactement la même valeur : la lumière sera plus diffuse avec la distance, mais l’angle l’incidence englobera une plus grande place : les mêmes rayons lumineux seront « capturés ». En revanche, le lux indique la quantité de lumière touchant une surface : notre bloc ne sera pas éclairé uniformément, en fonction des différentes sources lumineuses présentes, et de sa position.

Je cite également une excellente analogie trouvée sur le blog de l’Étencelle [1] :

Imaginons-nous sous la douche, avec le pommeau dans la main, et prenons l’eau comme étant la lumière : quand le robinet est fermé, il fait nuit.
Le débit sortant de la buse est comparable aux lumens émis par la lampe : si j’ouvre le robinet à moitié j’aurai 10 lumens et à fond, j’aurai 20 lumens.

Ce que les lumens ne nous disent pas, c’est à quel point notre tête sera mouillée (et rien d’autre). Nous pouvons avoir plusieurs formes de jets : les super fins qui font bien mal, ceux plus gros qui font des massages, voir ceux qui partent tellement dans tout les sens qu’ils arrosent plus les murs qu’autre chose. Avec un volume égal, la dispersion ne sera pas uniforme : dans un cas, tout ira dans la même direction en un jet puissant ; dans l’autre, on aura un nuage de gouttelettes sans orientation clairement définie. C’est là que nous parlons de candelas. La candela sera notre unité de mesure de l’eau reçue en un point précis. On ne saura pas le débit total de la douche, mais uniquement la quantité dans un angle donné.

Finalement, si nous approchons notre bouche du pommeau, on peut boire toute l’eau. Si en revanche, on s’éloigne, il y en aura seulement une fraction qui atterrira dans notre gosier, la majeure partie coulera à côté. Nous pouvons appeler « lux » cette portion bue, qui dépend du coup du débit du jet dans notre direction, mais aussi de notre distance. Donc, si nous disons que nous nous sommes « abreuvé » de 10 lux, ça ne donne aucune information sur la source (avons-nous bu toute la flotte déversée, ou alors qu’une part ?), mais simplement sur l’effet concret constaté à un endroit.

Quelle luminosité faut-il dans ma pièce ?

Comme évoqué précédemment, c’est la mesure en lux qui nous permet de quantifier l’éclairage nécessaire sur un volume défini. À nous d’adapter le nombre et la puissance des différentes sources pour arriver à cette valeur.
Le lux correspond à l’ensemble des lumens touchant un carré d’un mètre de côté. Par exemple si nous avons une simple lampe émettant 1000 lumens de façon homogène, et que notre salle fait quatre mètres de large pour cinq de profondeur, nous avons une luminosité effective de 1000 / (4*5) = 50 lux.

Voici un comparatif que j’ai trouvé sur le Net, dont j’ai aucune idée de la véracité [2] :

• Nuit de pleine lune : 0,5 lux
• Rue de nuit bien éclairée : entre 20 et 70 lux
• Appartement bien éclairée : 200 à 400 lux
• Local de travail : 200 à 3000 lux
• Stade de nuit : 1500 lux
• Extérieur par ciel couvert : 25000 lux
• Extérieur en plein soleil : 50 000 à 100 000 lux

Personnellement, j’ai l’impression que tout ça ne veut pas dire grand-chose dans la mesure ou la perception humaine n’est pas linéaire. Une luminosité de 100 lux ne paraitra pas deux fois plus puissante qu’une de 50 lux. De plus, la température de la couleur joue beaucoup sur la « qualité » d’éclairage : 1000 lumens d’un blanc à 3000k seront moins efficaces que 1000 lumens à 6000k. Dans mon salon par exemple, j’ai 55 lux d’une lumière à 6500k et je trouve ça très acceptable.

Couleur de la lumière

Une lumière n’est que rarement pure à 100 %, c’est-à-dire blanche, mais varie du jaune au bleu en fonction de la technologie utilisée. Bien que l’on continue de parler (probablement par abus de langage) de blanc, on le couple avec une température : plus il est « chaud », plus il est jaune. Plus il est « froid », plus il est bleu. Voici un gradient présentant cette échelle :

Quelle couleur chosir ? C’est un très grand débat. Entre les personnes qui ne jurent que par des lumières chaudes pour l’intérieur (à environ 3600 K), celles qui disent que le bleu est dangereux pour la santé, et ceux qui préfèrent les couleurs froides (6000 k), difficile de faire un choix quand on a aucun exemple concret à se mettre sous l’œil. Pour vous aider, j’ai voulu faire un comparatif chez moi, avec les moyens du bord. Mais n’ayant pas d’ampoules de qualité équivalente, je préfère partager le comparatif présent sur leds-boutique.fr, qui est de meilleur qualité :

Les risques de l’éclairage LED

Encore un sujet polémique, je vais donc simplement me contenter de tirer mes sources du rapport officiel de l’Anses [3], seul rapport à peu près sérieux sur des études effectuées dans ce sens récemment. Si nous enlevons les recommandations basiques du genre : balancer 50 000 lux dans la gueule d’un gosse, ce n’est pas très bon, il y a aussi un avertissement concernant les courtes longueurs d’onde, soit la couleur bleue :

Risque lié à la lumière bleue :
Le risque d’effet photochimique est associé à la lumière bleue et son niveau dépend de la dose cumulée de lumière bleue à laquelle la personne a été exposée. Il résulte
généralement d’expositions peu intenses répétées sur de longues durées. Le niveau de preuve associé à ce risque est important.

Des arguments issus d’observations humaines et d’études expérimentales sur des cultures cellulaires et sur différentes espèces animales convergent pour démontrer une toxicité particulière des courtes longueurs d’ondes (bleues) pour la rétine. La lumière bleue est ainsi reconnue pour ses effets néfastes et dangereux sur la rétine, résultant d’un stress oxydatif cellulaire.

Les effets aggravants de la lumière bleue sur la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) sont fortement soupçonnés et issus d’observations convergentes sur des modèles expérimentaux. Les études épidémiologiques réalisées à ce jour n’ont pas permis de conclure du fait de leur manque de précision sur l’évaluation de l’exposition et sur les données relatives à la prédisposition individuelle.

Trois populations plus particulièrement sensibles au risque ou particulièrement exposées à la lumière bleue ont été identifiées :

• les enfants (en raison de la transparence du cristallin) et les personnes aphakes (sans cristallin) ou pseudophakes (cristallin artificiel) qui ne filtrent pas (ou peu) les courtes longueurs d’ondes (notamment la lumière bleue) du fait de leur cristallin.
• les populations sensibles à la lumière : patients atteints de certaines maladies oculaires (par exemple la DMLA) et cutanées, patients consommant des substances photo-sensibilisantes, etc. pour lesquels la lumière bleue peut être un
  facteur aggravant de leur pathologie.
• Les populations particulièrement exposées aux LED (certaines populations de travailleurs : installateurs éclairagistes, métiers du spectacle, etc.) qui sont soumises à des éclairages de forte intensité, et sont donc susceptibles d’être exposées à de grandes quantités de lumière bleue.

Ainsi, un système de recommandations a été mis en place permettant de quantifier la charge maximale admissible d’ondes à basse fréquence dans un œil, sans pour autant être sûr qu’une charge supérieure serait problématique : « La norme précise que pour la lumière bleue, la réaction photochimique initie une chaîne de réactions biologiques apparemment centrées sur l’épithélium pigmentaire rétinien » et que ce sont des « mécanismes physiopathologiques mal compris ». Oui, c’est plutôt confus… Je dirais que dans le doute le mieux serait donc de respecter ces recommandations, qui quantifie la dangerosité potentielle en quatre groupes :

• Groupe de risque 0 (RG 0) : sans risque ; aucun danger optique n’est considéré comme raisonnablement probable, même pour des usages continus ou sans restriction. La durée d’exposition maximale conseillée est infinite.
• Groupe de risque 1 (RG 1) : faible risque ; ces produits sont sans dangers dans la plupart des applications, excepté pour des expositions prolongées. La durée d’exposition maximale conseillée continue est de 2h45.
• Groupe de risque 2 (RG 2) : risque modéré ; ces produits ne posent généralement pas de dangers optiques réalistes si le réflexe d’évitement limite la durée d’exposition ou si de longues durées d’exposition ne sont pas effectuées. La durée d’exposition maximale conseillée continue est d’une minute et quarante secondes.
• Groupe de risque 3 (RG 3) : risque élevé ; ces produits posent un danger potentiel même pour des expositions momentanées et des règles de sécurité pour ces systèmes sont généralement essentielles. La durée d’exposition maximale conseillée continue est d’un quart de seconde.

Pour plus de détail, je vous invite à lire le rapport, à partir de la page 142. Malheureusement, je n’ai jamais vu ce genre d’indication sur les LEDs… Encore une préconisation dont tout le monde se fout ? Ou alors est-ce parce que ce système de notation ne peut pas bien s’appliquer à la lumière bleue ?

En raison du manque de données d’exposition, quelques mesures de luminances ont été réalisées à l’initiative du groupe de travail par des laboratoires nationaux. Ces mesures menées dans un contexte exploratoire n’ont pas pour objectif d’être exhaustives. Par ailleurs, la norme n’étant pas adaptée aux systèmes à LED, ces travaux ne permettent pas d’évaluer rigoureusement les risques photobiologiques liés aux LED, mais simplement d’apprécier le groupe de risque de ces nouveaux éclairages par rapport aux éclairages traditionnels. »

Bon, tout ça pour dire au final, que les risques sont minimes : « à ce jour, aucune des autres sources d’éclairage disponibles pour le public ne dépasse les groupes de risque 0 ou 1. », et que de toute façon, personne n’en sait trop rien. ^^” Notons aussi que nous parlons de la lumière bleue en général, pas du type d’éclairage LED… Si le problème est plus fréquent dans ce cas, je pense que c’est parce qu’une LED a une couleur naturelle aux alentours de 8000k, ce qui est bleu. Si elle est artificiellement ramenée à 3200k, le risque n’est donc plus présent.

Mon choix

Je trouve qu’avoir une lumière froide est bien meilleur pour le rendu des couleurs, et même pour le confort visuel. Je n’ai personnellement aucune difficulté avec ce genre de lumière, mais d’autres disent qu’elle est trop « violente ». Peut-être est-ce plus son intensité (ses 1100 lumens) qui pose problème que la couleur en elle-même, car mon ampoule n’est pas très bien située. Mais pour moi, c’est préférable à une lampe arrosant de jaune tout ce qu’elle « touche ».:p Par contre, je me demande ce que ça donne niveau dangerosité, car bien que non bleu, le blanc est composé de toutes les couleurs… Donc du bleu aussi, non ?

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Notes

• [1] Analogie entre la lumière et la douche.
• [2] Quelques représentations de niveaux d’éclairage en lux.
• [3] Rapport de l’ENSES sur le danger potentiel de l’éclairage LED.

Crédit images

• Busted buld by kaoricaseyII.
• Schéma d’explication du lumen, lux et candela par moi-même (ça se voit, non ?).
• Température du blanc sur Wikipedia, par StK.
• La comparaison entre une ampoule à 3100 et 6400°K.