Rendement lumineux

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Le rendement lumineux d'une source lumineuse est le rapport entre le flux lumineux émis par cette source lumineuse et la puissance absorbée par la source. Il s'exprime donc en lumens par watt (lm/W).

Si on note $P \,$ la puissance reçue par la source, le plus souvent sous forme électrique, et $F \,$ le flux lumineux émis, alors le rendement lumineux $\eta \,$ vaut par définition : $\eta = \frac{F}{P}$

Sommaire

1 Contributions au rendement lumineux
2 Exemples de valeurs pour différents types de lampes, classés par rendement croissant
- 2.1 Exemples
3 Remarque
4 Références
5 Voir aussi

[modifier] Contributions au rendement lumineux

On peut distinguer deux contributions dans ce terme :

La première contribution est le rendement énergétique de la source, noté $\rho \,$ , qui exprime que toute la puissance reçue n'est pas convertie en rayonnement, mais qu'une partie est perdue en échauffement (conduction et convection). Soit $\Phi \,$ le flux énergétique émis, alors :

$\rho = \frac{\Phi}{P}$
C'est une grandeur sans dimension car c'est le rapport de deux puissances.

La deuxième contribution est l'efficacité lumineuse $V \,$ du rayonnement. Elle traduit le fait qu'une partie seulement du rayonnement est perçue sous forme de flux lumineux, le reste étant une nouvelle perte de chaleur sous forme de rayonnement invisible pour l'œil. $V = \frac{F}{\Phi}$
Lorsque la source n'est pas monochromatique mais que sa longueur d'onde appartient à un domaine étendu, le flux énergétique vaut : $\Phi = \int \Phi_\lambda d \lambda$ , où $\Phi_\lambda \,$ est le flux énergétique émis à la longueur d'onde $\lambda \,$ .
Le flux lumineux vaut lui : $F = \int \frac{V_\lambda}{L} \Phi_\lambda d \lambda$ , où $V_\lambda \,$ est une fonction sans dimension appelée efficacité lumineuse spectrale, exprimant la sensibilité de l'œil aux différentes longueurs d'onde, et $L \,$ est une valeur numérique dont l'inverse $1/L \,$ vaut 680 lm/W.
L'efficacité lumineuse se calcule donc par : $V = \frac{\int V_\lambda \Phi_\lambda d \lambda}{L \int \Phi_\lambda d \lambda}$ . Elle a la grandeur de 1/L.

Globalement, le rendement lumineux est le produit de ces deux contributions : $\eta = \rho \cdot V$

[modifier] Exemples de valeurs pour différents types de lampes, classés par rendement croissant

À incandescence 10 à 15 lm/W
Halogène 15 à 25 lm/W
Diode électroluminescente 15 à plus de 100 lm/W
Mercure haute pression 35 à 60 lm/W
Lampe fluocompacte 50 à 90 lm/W
Lampe fluorescente 60 à 95 lm/W
Halogénures métalliques 65 à 120 lm/W
Sodium haute pression 80 à 150 lm/W
Sodium basse pression 100 à 200 lm/W

[modifier] Exemples

Le tableau ci-dessous indique l'efficacité lumineuse et le rendement lumineux de diverses sources de lumière :

Catégorie	Type	Rendement lumineux (lm/W)	Rendement lumineux^[1]
Combustion	Bougie	0.3 ^[2]	0.04%
Incandescence	Lampe incandescente à filament de tungstène de 5 W	5	0.7%
	Lampe incandescente à filament de tungstène de 40 W	12.6 ^[3]	1.9%
	Lampe incandescente à filament de tungstène de 100 W	17.5 ^[3]	2.6%
	Lampe halogène à enveloppe de verre	16	2.3%
	Lampe halogène à enveloppe de quartz	24	3.5%
	Lampe incandescente haute température	35 ^[4]	5.1%
Fluorescent	Lampe fluorescent compacte 5 à 24 W	45–60 ^[5]	6.6%–8.8%
	Tube fluorescent 34 W (T12)	50	7%
	Tube fluorescent 32 W (T8)	60	9%
	Tube fluorescent 36 W (T8)	jusqu'à 93	jusqu'à 14%
	Tube fluorescent 28 W (T5)	104	15.2%
Diode électroluminescente	DEL blanche	26–70 ^[6]^[7]	3.8%–10.2%
	DEL blanche (prototypes)	jusqu'à 150 ^[8]^,^[9]^,^[10]	jusqu'à 22%
Lampe à arc	Lampe au xénon	30–50^[11]	4.4%–7.3%
	Lampe à arc mercure-xenon	50-55 ^[11]	7.3%–8.0%
Lampe à décharge	Lampe à vapeur de sodium haute pression	150 ^[12]	22%
	Lampe à vapeur de sodium basse pression	183^[12]–200 ^[13]	27%
	Lampe au soufre 1400 W	100	15%
maximum théorique lumière monochromatique 540x10¹² Hz, soit approx. 555 nm, vert)		683.002	100%

[modifier] Remarque

Souvent, cette valeur du rendement lumineux est appelée elle-même efficacité lumineuse, en particulier par la majorité des fabricants de lampes. Cela peut prêter à confusion car, rigoureusement, l'efficacité lumineuse n'est avec le rendement énergétique qu'un des deux facteurs du rendement lumineux global.