Trop de luminaires gaspillent l’énergie et créent de l’éblouissement ; trop peu laissent des zones sombres et fatiguent les yeux. Ce guide présente la méthode des cavités zonales, utilisée par les concepteurs d’éclairage, pour calculer en toute confiance le nombre et l’espacement des luminaires selon la pièce.
Des pieds-bougies au nombre de luminaires
Les pieds-bougies mesurent la lumière reçue par une surface — le plan de travail, généralement situé à 30 pouces au-dessus du sol. Les tâches requièrent des niveaux différents. L’IES (Illuminating Engineering Society) recommande 30 à 50 fc pour le travail de bureau général, 50 à 75 fc pour les plans de travail de cuisine et les tâches détaillées, 10 à 20 fc pour les salons et couloirs, et 50 à 100 fc pour les ateliers et espaces de dessin technique.
Pour convertir une cible en pieds-bougies en nombre de luminaires, il faut aussi connaître la surface de la pièce, le flux lumineux des appareils envisagés et deux facteurs de correction : le coefficient d’utilisation (CU) et le facteur de dépréciation lumineuse (LLF). Le CU estime la part du flux qui atteint le plan de travail après absorption par les murs et le plafond ; le LLF tient compte de la baisse de flux dans le temps. Diviser le flux total requis par le flux nominal d’un appareil puis arrondir à l’entier supérieur donne le nombre nécessaire.
Comprendre le RCR et le coefficient d’utilisation
Le rapport de cavité de la pièce (RCR) quantifie la forme de la pièce du point de vue de l’éclairage. Une pièce haute et étroite a un RCR élevé : la surface des murs est importante par rapport au sol et la lumière qui s’y réfléchit est absorbée au lieu d’atteindre le plancher. Une pièce basse et large a un RCR faible et utilise la lumière plus efficacement. Formule du RCR : 5 × hauteur de montage × (longueur + largeur) / (longueur × largeur).
Le CU se lit dans le tableau photométrique fourni par le fabricant du luminaire. Pour un RCR donné, il dépend de la réflectance du plafond, des murs et du sol : les surfaces blanches réfléchissent davantage (80 %, 50 %, 20 %) et donnent un CU supérieur ; les surfaces sombres absorbent plus de lumière et réduisent le CU. La plupart des espaces résidentiels et commerciaux ont un CU compris entre 0.40 et 0.65. Les données photométriques du luminaire choisi donnent le résultat le plus précis ; la valeur par défaut de 0.45 est une estimation prudente pour une première conception.
Espacement des luminaires pour un éclairage uniforme
Même avec le bon nombre de luminaires, un mauvais placement crée des zones très éclairées sous chaque appareil et des zones sombres entre eux. La règle courante pour les spots encastrés limite leur espacement à 1.5 fois la hauteur du plafond : sous un plafond de 9 pieds, ils ne devraient pas être espacés de plus de 13.5 pieds. En pratique, un espacement de 4 à 6 pieds est plus courant pour obtenir un éclairage résidentiel uniforme.
La première rangée doit être décalée du mur de la moitié de l’intervalle d’espacement. Pour des appareils espacés de 4 pieds, placez la première rangée à 2 pieds du mur. La lumière est ainsi répartie sur tout le sol au lieu de concentrer l’éclairage au centre et de laisser le périmètre sombre. Dans une cuisine, un éclairage sous les meubles peut fournir directement 50 à 100 fc sur le plan de travail ; le plafond peut alors être conçu pour l’éclairage ambiant général.
Dimensionnement des circuits et exigences du code
La norme NEC 210.19(A)(1) limite à 80 % du calibre du disjoncteur les circuits alimentant des charges continues, c’est-à-dire activées pendant au moins 3 heures. Sur un circuit de 15 A à 120 V, la charge continue maximale est de 1,440 W ; sur un circuit de 20 A, elle est de 1,920 W. Les luminaires LED consomment beaucoup moins que leur flux lumineux ne le laisse penser : un luminaire LED de 6 pouces produisant 1,200 lumens consomme généralement 12 à 18 W, de sorte qu’un circuit de 15 A peut alimenter 80 à 120 appareils de ce type.
En pratique, les circuits d’éclairage sont limités par le nombre d’appareils qu’un même interrupteur peut commander facilement, plutôt que par la puissance. Dans la plupart des pièces résidentielles, l’éclairage général est alimenté par un circuit de 15 ou 20 A. L’éclairage extérieur, paysager ou de grands espaces commerciaux peut nécessiter des circuits dédiés. Vérifiez le nombre de luminaires prévu par rapport à la capacité du circuit indiquée dans les résultats avant d’acheter du matériel.
Facteur de dépréciation et performances à long terme
Le LLF de 0.80 utilisé par ce calculateur est une valeur prudente courante. Il tient compte de la baisse du flux des LED avec l’âge, de la poussière et de la saleté sur les réflecteurs et de petites variations de tension. Après 50,000 heures d’utilisation — environ 25 ans à raison de 6 heures par jour — un luminaire LED de qualité conserve généralement 70 à 80 % de son flux initial, ce qui correspond à la valeur par défaut de 0.80.
Adaptez le LLF aux conditions. Dans une salle blanche, un laboratoire ou un bureau récemment installé et entretenu régulièrement, utilisez 0.85 pour réduire légèrement le nombre de luminaires. Dans un garage, un atelier ou un environnement poussiéreux nettoyé rarement, utilisez 0.70 pour maintenir un éclairage suffisant jusqu’au prochain entretien. Un LLF inférieur conduit le calculateur à prévoir davantage d’appareils au départ : l’éclairage est volontairement plus fort lorsque l’installation est neuve afin de rester adéquat lorsqu’elle vieillit et s’encrasse.