Flux lumineux

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Le flux lumineux est la grandeur visuelle qui correspond à la puissance lumineuse émise par une source. Il ne faut pas confondre le flux lumineux avec le flux énergétique émis par cette même source : en effet, selon sa longueur d'onde, un rayonnement électromagnétique produit une sensation visuelle d'intensité très variable, voire pas de sensation du tout si l'on se situe en-dehors du domaine de la lumière visible.

L'unité SI de flux lumineux est le lumen, symbole lm (du mot latin signifiant lumière). Il correspond au flux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source dont l'intensité uniforme vaut 1 candela.

Pour tenir compte de la sensibilité différente de l'œil humain à chaque longueur d'onde du rayonnement, on corrige la puissance du rayonnement électromagnétique par un calcul d'intégrale tenant compte, pour chaque longueur d'onde du domaine visible, de la sensibilité de l'œil. Pour cela, on utilise les fonctions de sensibilité spectrale normalisées v(λ) et v'(λ) définies par les tableaux ci-dessous. Ces fonctions deviennent nulles pour l'infrarouge ou l'ultraviolet qui se situent hors du domaine visible.

À un flux énergétique d'un watt de rayonnement monochromatique de longueur d'onde 555 nm (un vert-jaunâtre, où le maximum est atteint : v(555 nm) = 1), correspond un flux lumineux de 683 lumens, tandis qu'avec la même puissance le flux lumineux sera moitié moindre (344 lumens) pour un vert (510 nm) ou un orange (610 nm) : v(510) = v(610) = 0,503.

Le calcul pour une lumière polychromatique est le suivant : $F = K_M\int_{380\ nm}^{780\ nm}F_{e,\lambda}\,v(\lambda)\,d\lambda$ avec $K M$ = 683 lm/W

où $F e,λ$ est la densité spectrale de flux énergétique (flux énergétique pour une bande très étroite de longueur d'onde donnée $λ$ ), qui s'exprime en watts/mètre.

C'est ce qui explique la différence de rendement lumineux entre les différents modes d'éclairage, selon que la puissance est diffusée dans la zone proche du maximum de sensibilité (cas d'une lampe fluorescente, d'une diode électroluminescente) ou au contraire loin de cette zone et même hors du visible (cas d'une ampoule à incandescence classique ou halogène).

Efficacité lumineuse relative. Vision photopique (diurne)

$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v (λ)$
		400	0,000 4	500	0,323	600	0,631	700	0,004 1
		410	0,001 2	510	0,503	610	0,503	710	0,002 1
		420	0,004 0	520	0,710	620	0,381	720	0,001 05
		430	0,011 6	530	0,862	630	0,265	730	0,000 52
		440	0,023	540	0,954	640	0,175	740	0,000 25
		450	0,038	550	0,995	650	0,107	750	0,000 12
		460	0,060	560	0,995	660	0,061	760	0,000 06
		470	0,091	570	0,952	670	0,032	770	0,000 03
380	0,000 0	480	0,139	580	0,870	680	0,017	780	0,000 015
390	0,000 1	490	0,208	590	0,757	690	0,008 2

Efficacité lumineuse relative. Vision scotopique (crépusculaire)

$λ$ (nm)	$v (λ)$	$λ$ (nm)	$v'(λ)$	$λ$ (nm)	$v'(λ)$	$λ$ (nm)	$v'(λ)$	$λ$ (nm)	$v'(λ)$
		400	0,009 29	500	0,982	600	0,033 15	700	0,000 017 80
		410	0,034 84	510	0,997	610	0,015 93	710	0,000 009 14
		420	0,096 6	520	0,935	620	0,007 37	720	0,000 004 78
		430	0,199 8	530	0,811	630	0,003 335	730	0,000 002 546
		440	0,328 1	540	0,650	640	0,001 497	740	0,000 001 379
		450	0,455	550	0,481	650	0,000 677	750	0,000 000 760
		460	0,567	560	0,328 8	660	0,000 312 9	760	0,000 000 425
		470	0,676	570	0,207 6	670	0,000 148 0	770	0,000 000 241
380	0,000 589	480	0,793	580	0,121 2	680	0,000 071 5	780	0,000 000 139
390	0,002 209	490	0,904	590	0,065 5	690	0,000 035 33