Comment déterminer la puissance lumineuse des LED nécessaire pour assurer un bon éclairage : plusieurs méthodes....

1° méthode : par tâtonnement

Pour un usage domestique, on ne se pose pas trop la question de savoir quelle puissance il faut lorsqu’on utilise des ampoules à incandescence... On essaye avec une ampoule de 50W si cela ne convient pas, on change l’ampoule par une à 100 W et si cela ne convient toujours pas on rajoute un autre luminaire, et ainsi de suite, jusqu’a obtenir un résultat qui nous convienne... On pourrait également envisager une telle méthode pour déterminer la puissance d’éclairage nécessaire avec une solution à LED, le seul problème c’est le PRIX !!!! Si changer une ampoule à incandescence ne coûte guère qu’un ou deux euros, il n’en va pas de même pour une solution à LED.

2° méthode : par équivalence des puissances

Dans le cas où l’on souhaite simplement remplacer une solution déjà existante par une solution à LED tout en conservant le même éclairement, alors, il faut que la solution à LED produise la même puissance lumineuse : la même quantité de ‘lumens’. Si on ne connaît pas la puissance lumineuse déjà installée, on peut la déduire avec la puissance électrique consommée et une estimation de l’efficacité lumineuse du luminaire que l’on souhaite remplacer, et si on ne connaît pas cette efficacité on peut la déduire en fonction du tableau donné dans cet article Efficacité lumineuse actuelle et future des ampoules..

Exemple : On souhaite remplacer une ampoule à tungstène de 20 W par une ampoule à base de LED. On estime que l’efficacité lumineuse d’une ampoule de 20 W est de 10 lm/W. Donc notre ampoule produit 200 lumens. Il faudra donc que la solution à base de LED produise la même quantité de lumière : 200 lumens.

A partit du moment ou vous avez déterminé la puissance lumineuse qu’il vous faut, vous pouvez approximer la puissance électrique que consommera la solution à LED en estimant l’efficacité lumineuse des LED qui seront utilisées (voir Efficacité lumineuse actuelle et future des ampoules.).

Exemple : Pour une puissance lumineuse de 200 lumens, si les LED utilisées sont des LED 5mm @ 20 mA de type warm white, ayant une efficacité lumineuse de 7 lm/W, alors la solution à LED consommera environ 29 watt, et si les LED utilisées sont des LED de type super flux ayant une efficacité de 45 lm/W, alors la solution à LED consommera environ 5 W.

3° méthode : Dimensionnement de la puissance lumineuse par le calcul de l’éclairement à produire

Lorsqu’on installe un luminaire, c’est en général pour produire un certain éclairement sur des surfaces.... Il faut d’abord déterminer quel éclairement on souhaite obtenir sur cette surface, c’est-à-dire, le nombre de lux. Pour un usage domestique on considère que cet éclairement doit être compris entre 100 et 200 lux. Pour la plaisance on peut reprendre les mêmes valeurs. Lorsque l’éclairement que l’on souhaite obtenir est défini, vient ensuite la phase du dimensionnement des luminaires, et de leur emplacement ....

On distingue deux cas :
   éclairement de type spot.
   éclairement global.

Eclairement de type spot :

On ne tient pas compte de l’environnement dans lequel se trouve le spot (on ignore, les murs, plafond, et toute chose réfléchissant la lumière). Dans ce cas, connaissant l’éclairement que l’on souhaite avoir, on peut soit déterminer l’intensité lumineuse, soit la puissance lumineuse, que devra avoir le luminaire en utilisant les formules de photométries ( soit la loi des distances photométriques, soit la loi d’éclairement : voir Efficacité lumineuse actuelle et future des ampoules.).

Exemple : on souhaite avoir un éclairement de 100 lux sur une surface éclairée avec un spot. Ce spot sera placer verticalement au dessus de la surface à une distance de 0,5 m. La loi des distances photométriques nous indique que l’intensité lumineuse devra être de : 100*(0,5)² = 25 candelas. Ensuite la puissance lumineuse va dépendre de la taille de la surface que l’on souhaite éclairer. Soit on détermine la surface en m² que l’on souhaite éclairer, soit on détermine l’angle du cône d’éclairement, et on en déduit la puissance lumineuse en lumens. Dans notre exemple si on souhaite avoir un cône de 20°, alors l’angle solide est de 0,95 stéradian (2*pi*(1-cosinus(10°))), et la puissance lumineuse nécessaire sera de 24 lumens (0,95 sr *25 lm).

Pour le calcul autre que le type spot.

Dans ce sas il faut tenir compte de la lumière réfléchie par l’environnement. Il existe des abaques, qui déterminent la puissance du luminaire à installer en fonction des dimensions de la pièce à éclairer, du type de matériaux utilisé par les murs, plafond et sol, de la hauteur du luminaire, de la hauteur de la zone de travail à éclairer et de l’éclairement souhaité. L’utilisation de ces abaques n’est pas très appropriée dans le cas de cabine ou carré d’un bateau...

Une autre solution pour le calcul des luminaires, et l’utilisation de logiciel, qui à partir d’une modélisation 3D de la pièce à éclairer permettent de dimensionner les luminaires. Pour les plus curieux il existe des logiciels ‘gratuits’ que vous pouvez utilisez (voir le logiciel DIAlux fournit par Osram).