Éclairage

L'éclairage, ou illumination, est l'utilisation délibérée de la lumière à des fins pratiques ou esthétiques. Il comprend l'utilisation de sources lumineuses artificielles, comme les lampes et les luminaires, ainsi que l'éclairage naturel, obtenu en captant la lumière du jour . L'éclairage naturel (par le biais de fenêtres, de puits de lumière ou d'étagères lumineuses ) est parfois utilisé comme principale source de lumière dans les bâtiments pendant la journée. Cela permet de réaliser des économies d'énergie en évitant le recours à l'éclairage artificiel, qui représente une part importante de la consommation énergétique des bâtiments. Un éclairage adapté peut améliorer la productivité, embellir un espace ou avoir des effets psychologiques positifs sur les occupants.

L'éclairage intérieur est généralement assuré par des luminaires et constitue un élément clé de la décoration intérieure . Il peut également être une composante essentielle des projets d'aménagement paysager .

Avec la découverte du feu , les premiers éclairages artificiels utilisés pour illuminer un lieu furent les feux de camp ou les torches . Il y a déjà 400 000 ans, on allumait du feu dans les grottes de l’Homme de Pékin . Les hommes préhistoriques utilisaient des lampes à huile primitives pour s’éclairer. Ces lampes étaient fabriquées à partir de matériaux naturels tels que des roches, des coquillages, des cornes et des pierres, remplies de graisse et munies d’une mèche en fibre . On utilisait généralement des graisses animales ou végétales comme combustible. Des centaines de ces lampes (pierres creusées) ont été découvertes dans les grottes de Lascaux , en France , et datent d’environ 15 000 ans. Des animaux gras (oiseaux et poissons) étaient également utilisés comme lampes après avoir été enfilés sur une mèche. Les lucioles servaient aussi de sources de lumière. Les bougies et les lampes en verre et en céramique furent également inventées. Les lustres constituaient une forme primitive de luminaire .

La découverte de l'huile de baleine a entraîné une baisse importante du coût de l'éclairage . Son utilisation a décliné après qu'Abraham Gesner , un géologue canadien, a raffiné le kérosène pour la première fois dans les années 1840, permettant ainsi de produire une lumière plus intense à un coût nettement inférieur. Dans les années 1850, le prix de l'huile de baleine a connu une hausse spectaculaire (plus du double entre 1848 et 1856) en raison de la raréfaction des baleines disponibles, accélérant ainsi son déclin. En 1860, on comptait 33 usines de kérosène aux États-Unis, et les Américains dépensaient davantage pour l'essence et le kérosène que pour l'huile de baleine. Le coup de grâce a été porté à l'huile de baleine en 1859, avec la découverte du pétrole brut et l'essor de l' industrie pétrolière .

L'éclairage au gaz était suffisamment économique pour alimenter les lampadaires des grandes villes dès le début du XIXe siècle. Il était également utilisé dans certains bâtiments commerciaux et dans les demeures des personnes aisées. Le manchon à gaz augmentait la luminosité de l'éclairage utilitaire et des lanternes à pétrole. La baisse de prix suivante, et non des moindres, survint dans les années 1880 avec l'introduction de l'éclairage électrique : d'abord les lampes à arc pour les grands espaces et l'éclairage public , puis les lampes à incandescence pour l'éclairage intérieur et extérieur. Au fil du temps, l'éclairage électrique se généralisa dans les pays développés. Les rythmes de sommeil fragmentés disparurent, l'amélioration de l'éclairage nocturne permit davantage d'activités nocturnes et l'augmentation du nombre de lampadaires contribua à la réduction de la criminalité urbaine.

Les luminaires se déclinent en une grande variété de styles et répondent à diverses fonctions. Leurs fonctions principales sont de supporter la source lumineuse, de fournir un éclairage directionnel et d'éviter l'éblouissement . Certains sont très sobres et fonctionnels, tandis que d'autres sont de véritables œuvres d'art. Presque tous les matériaux peuvent être utilisés, pourvu qu'ils résistent à la chaleur excessive et soient conformes aux normes de sécurité. Une propriété importante des luminaires est leur efficacité lumineuse , c'est - à-dire la quantité de lumière utile émise par le luminaire par unité d'énergie consommée, généralement mesurée en lumens par watt . L'efficacité d'un luminaire utilisant des sources lumineuses remplaçables peut également être exprimée en pourcentage de lumière transmise par l'ampoule à l'environnement. Plus les luminaires sont transparents , plus leur efficacité est élevée. L' ombrage diminue généralement l'efficacité, mais améliore la directivité de la lumière et le confort visuel .

La température de couleur des sources de lumière blanche influe également sur leur utilisation pour certaines applications. La température de couleur d'une source de lumière blanche correspond à la température, exprimée en kelvins , d'un corps noir théorique dont les caractéristiques spectrales ( distribution spectrale de puissance ) se rapprochent le plus de celles de la lampe. Une ampoule à incandescence a une température de couleur d'environ 2 800 à 3 000 kelvins ; la lumière du jour se situe autour de 6 400 kelvins. Les lampes à basse température de couleur émettent relativement plus d'énergie dans les parties jaune et rouge du spectre visible, tandis que les lampes à haute température de couleur produisent une lumière d'apparence blanc bleuté. Pour les inspections critiques, les tests de correspondance des couleurs ou l'éclairage des présentoirs de produits alimentaires et de vêtements en magasin , la température de couleur des lampes est choisie pour obtenir le meilleur rendu d'éclairage global.

L'éclairage est classé selon son usage prévu en éclairage général, d'accentuation ou de tâche, en fonction principalement de la répartition de la lumière produite par le luminaire.

• L'éclairage ciblé est principalement fonctionnel et généralement le plus concentré, pour des activités comme la lecture ou l'examen de documents. Par exemple, la lecture de reproductions de mauvaise qualité peut nécessiter un éclairage ciblé allant jusqu'à 1 500 lux (140 foot-candles ), et certaines tâches d'inspection ou interventions chirurgicales requièrent des niveaux encore plus élevés.
• L'éclairage d'accentuation est principalement décoratif, destiné à mettre en valeur des tableaux , des plantes ou d'autres éléments de décoration intérieure ou d'aménagement paysager .

• L'éclairage général (parfois appelé éclairage ambiant) se situe entre l'éclairage principal et l'éclairage secondaire et sert à éclairer une zone de manière générale. À l'intérieur, il s'agit généralement d'une lampe de table ou d'un lampadaire, ou d'un luminaire au plafond . À l'extérieur, l'éclairage général d'un parking peut être aussi faible que 10 à 20 lux (1 à 2 foot-candles), car les piétons et les automobilistes, habitués à l'obscurité, n'auront besoin que de peu de lumière pour traverser.

• L'éclairage par le bas est le plus courant : les luminaires, encastrés ou fixés au plafond, diffusent la lumière vers le bas. C'est la méthode la plus répandue, aussi bien dans les bureaux que dans les habitations. Bien que facile à concevoir, elle présente des problèmes importants d'éblouissement et de surconsommation d'énergie dus au grand nombre de luminaires. L'introduction de l'éclairage LED a permis d'améliorer considérablement ces performances, avec une réduction d'environ 90 % par rapport aux spots ou spots halogènes encastrés. Des ampoules LED sont désormais disponibles pour remplacer les lampes énergivores existantes.
• L'éclairage indirect , moins fréquent, est souvent utilisé pour réfléchir la lumière indirecte sur le plafond et la renvoyer vers le bas. Il est couramment employé dans les applications d'éclairage exigeant un minimum d'éblouissement et des niveaux d'éclairement général uniformes. L'éclairage indirect utilise une surface diffuse pour réfléchir la lumière dans un espace et peut minimiser les reflets gênants sur les écrans d'ordinateur et autres surfaces sombres et brillantes. Il offre un rendu plus uniforme de la lumière émise. Cependant, l'éclairage indirect dépend entièrement du coefficient de réflexion de la surface. Bien qu'il puisse créer un effet de lumière diffuse et sans ombre, il peut être considéré comme un principe d'éclairage peu économique.
• L'éclairage frontal est assez courant, mais il a tendance à aplatir le sujet car il ne projette quasiment aucune ombre visible. L'éclairage latéral est moins fréquent, car il a tendance à produire des reflets gênants au niveau des yeux .
• Le rétroéclairage, qu'il soit périphérique ou transversal, sert principalement à mettre en valeur un objet. Il permet d'illuminer un arrière-plan ou une toile de fond, ajoutant ainsi de la profondeur à une image ou une scène. D'autres l'utilisent pour obtenir un effet plus spectaculaire.

L'éclairage d'alcôve , comme la plupart des éclairages indirects, est une forme de rétroéclairage . Il est souvent réalisé avec des tubes fluorescents (présentés pour la première fois à l' Exposition universelle de 1939 ) ou des guirlandes lumineuses , parfois avec des néons , et plus récemment avec des rubans LED . C'est une forme de rétroéclairage .

L'éclairage en soffite ou près du mur peut être général ou décoratif, servant parfois à faire ressortir la texture (comme le stuc ou le plâtre ) d'un mur, même s'il peut aussi en révéler les défauts . L'effet dépend fortement du type précis de source lumineuse utilisée. L'éclairage encastré (souvent appelé « spots encastrés » au Canada , « luminaires encastrés » ou « spots hauts » aux États-Unis ) est populaire ; les luminaires sont montés dans la structure du plafond de manière à s'y intégrer parfaitement. Ces spots peuvent utiliser des projecteurs à faisceau étroit ou des projecteurs à angle plus large , tous deux étant des ampoules munies de leur propre réflecteur . Il existe également des spots encastrés avec réflecteurs internes conçus pour accueillir des ampoules de type A (ampoules classiques), généralement moins coûteuses que les ampoules à réflecteur. Les spots encastrés peuvent être à incandescence, fluorescents, à décharge à haute intensité (HID) ou à DEL . L'éclairage sur rail , inventé par Lightolier , a connu un certain succès à une époque, car il était beaucoup plus facile à installer que l'éclairage encastré ; les luminaires individuels sont décoratifs et peuvent être facilement orientés vers un mur . Il a récemment regagné en popularité avec les rails basse tension, qui sont souvent très différents de leurs prédécesseurs, car ils ne présentent pas les problèmes de sécurité des systèmes à haute tension et sont donc moins encombrants. et plus ornementales en elles-mêmes. Un transformateur principal alimente tous les luminaires sur rail ou tige en 12 ou 24 volts, au lieu que chaque luminaire ait son propre transformateur basse tension. Il existe des spots et des projecteurs traditionnels, ainsi que d'autres petits luminaires suspendus. Une variante est l'éclairage par câble , où les luminaires sont suspendus ou fixés à des câbles métalliques nus sous tension . Une applique est un luminaire mural, notamment un modèle qui éclaire vers le haut et parfois aussi vers le bas. Un lampadaire est un luminaire à éclairage indirect destiné à l'ambiance. C'est généralement un lampadaire, mais il peut être fixé au mur comme une applique. Parmi les autres luminaires d'intérieur, on trouve les lustres, les suspensions, les ventilateurs de plafond avec éclairage, les plafonniers ou les spots encastrés, et divers types de lampes La lampe de table ou la lampe portable est probablement le luminaire le plus courant, présent dans de nombreux foyers et bureaux.La lampe de table standard avec son abat-jour assure un éclairage général, tandis que la lampe de bureau est considérée comme un éclairage ciblé. Les lampes loupes font également partie des éclairages ciblés.

Le plafond lumineux, autrefois populaire dans les années 1960 et 1970, est tombé en désuétude après les années 1980. Il utilise des panneaux diffuseurs suspendus sous des tubes fluorescents, à la manière d'un faux plafond , et est considéré comme un éclairage général. Parmi les autres formes d'éclairage, on trouve le néon, qui n'est généralement pas destiné à éclairer autre chose, mais plutôt à constituer une œuvre d'art en soi. Ce type d'éclairage relèverait probablement de l'éclairage d'accentuation, bien que dans une boîte de nuit obscure , il puisse être considéré comme un éclairage général.

Dans les salles de cinéma , les marches des allées sont généralement signalées par une rangée de petites lumières, pour plus de commodité et de sécurité, lorsque le film a commencé et que les autres lumières sont éteintes. Traditionnellement composées de petites lampes basse consommation et basse tension montées sur rail ou dans un tube translucide, ces lumières sont rapidement remplacées par des versions à LED.

L’éclairage extérieur sert à de nombreuses fins, notamment l’éclairage des zones (éclairage fonctionnel), la publicité et la décoration. Une étude à grande échelle menée en Allemagne en 2021 a révélé que la source de lumière la plus courante dans les espaces publics était la lumière provenant des fenêtres privées (48 %), suivie par l’éclairage public et des allées (12,8 %), les vitrines des commerces (7,4 %), les enseignes (5,6 %) et les luminaires installés sur les façades des bâtiments (5,3 %).

L’éclairage public sert à illuminer les routes et les trottoirs la nuit. Des projecteurs peuvent être utilisés pour éclairer les zones de travaux ou les terrains de sport extérieurs pendant la nuit.

Des balises lumineuses sont placées à l'intersection de deux routes pour faciliter la circulation. L'éclairage de sécurité , souvent très puissant, est installé pour prévenir la criminalité. Des bornes lumineuses sont fréquemment utilisées à l'extérieur pour illuminer et signaler l'entrée d'une propriété, et sont parfois installées à des fins décoratives. Un éclairage d'ambiance subaquatique est parfois utilisé pour les bassins à carpes koï, les fontaines, les piscines, etc.

Toutes les formes d’éclairage extérieur contribuent à la pollution lumineuse , bien que certaines pratiques d’éclairage soient associées à des impacts environnementaux plus importants que d’autres.

Communément appelées « ampoules », les lampes sont les éléments amovibles et remplaçables d'un luminaire, qui convertissent l'énergie électrique en rayonnement électromagnétique . Si, traditionnellement, les lampes étaient principalement caractérisées et commercialisées en fonction de leur consommation électrique, exprimée en watts , la multiplication des technologies d'éclairage autres que l' ampoule à incandescence a rendu caduque la correspondance entre la puissance (en watts) et la quantité de lumière produite. Par exemple, une ampoule à incandescence de 60 W produit environ la même quantité de lumière qu'une lampe fluorescente compacte de 13 W. Chacune de ces technologies présente une efficacité différente pour convertir l'énergie électrique en lumière visible . Le flux lumineux visible est généralement mesuré en lumens . Cette unité ne quantifie que le rayonnement visible et exclut les rayonnements infrarouges et ultraviolets invisibles. Une bougie en cire produit environ 13 lumens, une lampe à incandescence de 60 watts environ 700 lumens et une lampe fluorescente compacte de 15 watts environ 800 lumens, mais le flux lumineux réel varie selon le modèle. L’accent mis sur l’évaluation et le marketing s’éloigne de la puissance en watts pour se concentrer sur le flux lumineux, afin de donner à l’acheteur une base directement applicable sur laquelle choisir une lampe.

Les types de lampes comprennent :

• Lumière fluorescente : Tube recouvert de phosphore contenant de la vapeur de mercure à basse pression qui produit de la lumière blanche.
• Halogène : Lampes à incandescence contenant des gaz halogènes tels que l'iode ou le brome, ce qui augmente l'efficacité de la lampe par rapport à une lampe à incandescence classique.
• Néon : Gaz à basse pression contenu dans un tube de verre ; la couleur émise dépend du gaz.
• Diodes électroluminescentes : Les diodes électroluminescentes (DEL) sont des dispositifs à semi-conducteurs qui émettent de la lumière grâce au mouvement des électrons dans un matériau semi-conducteur .
• Lampes fluorescentes compactes : les lampes fluorescentes compactes sont conçues pour remplacer les lampes à incandescence dans les installations existantes et nouvelles.

Ballast : Un ballast est un équipement auxiliaire conçu pour démarrer et réguler l’alimentation électrique des sources lumineuses telles que les lampes fluorescentes et les lampes à décharge à haute intensité (HID). Certaines lampes nécessitent un ballast doté d’une protection thermique.

Les véhicules sont généralement équipés de phares et de feux arrière. Les phares, blancs ou à faisceau jaune sélectif, sont situés à l'avant du véhicule et servent à éclairer la route et à améliorer la visibilité. De nombreux constructeurs optent pour les phares à LED, une alternative écoénergétique aux phares traditionnels. Les feux arrière et les feux de stop , rouges , éclairent l'arrière du véhicule afin d'indiquer aux conducteurs qui suivent sa direction. Les feux de recul blancs indiquent que la marche arrière est enclenchée, signalant ainsi aux véhicules qui suivent que celui-ci recule ou est sur le point de le faire. Les clignotants avant, latéraux et arrière signalent un changement de direction. À la fin des années 1950, certains constructeurs automobiles ont commencé à utiliser la technologie électroluminescente pour rétroéclairer les compteurs de vitesse et autres indicateurs, ou pour mettre en valeur des logos ou d'autres éléments décoratifs.

La conception d'éclairage appliquée à l'environnement bâti est appelée « conception d'éclairage architectural ». Certains concepteurs se spécialisent dans l'éclairage naturel ou extérieur (par exemple, l'éclairage paysager ). L'éclairage des structures prend en compte des éléments esthétiques ainsi que des considérations pratiques telles que la quantité de lumière requise, les occupants du bâtiment, l'efficacité énergétique et le coût. L'éclairage artificiel tient compte de la quantité de lumière naturelle reçue dans un espace grâce au calcul du facteur de lumière du jour . Pour les installations simples, des calculs manuels basés sur des données tabulaires permettent d'obtenir une conception d'éclairage acceptable. Les conceptions plus critiques ou complexes utilisent désormais couramment des logiciels de modélisation mathématique tels que Radiance , ce qui permet à l'architecte d'évaluer rapidement et précisément les avantages d'une conception proposée.

Dans certains cas, les matériaux utilisés pour les murs et le mobilier jouent un rôle essentiel dans l'effet d'éclairage. Par exemple, une peinture foncée a tendance à absorber la lumière, ce qui donne l'impression que la pièce est plus petite et plus sombre qu'elle ne l'est réellement, tandis qu'une peinture claire produit l'effet inverse. D'autres surfaces réfléchissantes influent également sur la conception de l'éclairage.

L'éclairage met en valeur les artistes et les interprètes lors de spectacles de théâtre, de danse ou de musique, et est sélectionné et agencé pour créer des effets dramatiques. L'éclairage scénique utilise la technologie d'éclairage général dans des dispositifs configurés pour un réglage aisé de leurs caractéristiques de sortie. La configuration de l'éclairage scénique est adaptée à chaque scène de chaque production. Gradateurs, filtres colorés, réflecteurs, lentilles, lampes motorisées ou à pointage manuel, et différents types de projecteurs (projecteurs et spots) font partie des outils utilisés par le concepteur lumière pour produire les effets souhaités. Un ensemble de signaux lumineux est préparé afin que l'éclairagiste puisse contrôler les lumières en fonction de la performance ; les systèmes d'éclairage de théâtre complexes utilisent le contrôle informatisé des projecteurs.

La production cinématographique et télévisuelle utilise bon nombre des mêmes outils et méthodes d'éclairage scénique. À leurs débuts notamment, ces industries exigeaient des niveaux d'éclairage très élevés et la chaleur dégagée par les projecteurs posait des problèmes considérables. Les caméras modernes nécessitent moins de lumière et les sources lumineuses modernes dégagent moins de chaleur.

Measurement of light or photometry is generally concerned with the amount of useful light falling on a surface and the amount of light emerging from a lamp or other source, along with the colors that can be rendered by this light. The human eye responds differently to light from different parts of the visible spectrum, therefore photometric measurements must take the luminosity function into account when measuring the amount of useful light. The basic SI unit of measurement is the candela (cd), which describes the luminous intensity, all other photometric units are derived from the candela. Luminance for instance is a measure of the density of luminous intensity in a given direction. It describes the amount of light that passes through or is emitted from a particular area, and falls within a given solid angle. The SI unit for luminance is candela per square metre (cd/m²). The CGS unit of luminance is the stilb, which is equal to one candela per square centimetre or 10 kcd/m². The amount of useful light emitted from a source or the luminous flux is measured in lumen (lm).

The SI unit of illuminance and luminous emittance, being the luminous power per area, is measured in Lux. It is used in photometry as a measure of the intensity, as perceived by the human eye, of light that hits or passes through a surface. It is analogous to the radiometric unit watts per square metre, but with the power at each wavelength weighted according to the luminosity function, a standardized model of human visual brightness perception. In English, "lux" is used in both singular and plural.

Visual comfort often entails the measurement of subjective evaluations. Several measurement methods have been developed to control glare resulting from indoor lighting design. The Unified Glare Rating (UGR), the Visual Comfort Probability, and the Daylight Glare Index are some of the most well-known methods of measurement. In addition to these new methods, four main factors influence the degree of discomfort glare; the luminance of the glare source, the solid angle of the glare source, the background luminance, and the position of the glare source in the field of view must all be taken into account.

Pour définir les propriétés colorimétriques des sources lumineuses, l'industrie de l'éclairage s'appuie principalement sur deux indicateurs : la température de couleur corrélée (TCC), généralement utilisée pour indiquer la « chaleur » ou la « froideur » apparente de la lumière émise par une source, et l'indice de rendu des couleurs (IRC), qui indique la capacité de la source lumineuse à rendre les objets d'apparence naturelle. Cependant, ces deux indicateurs, développés au siècle dernier, sont de plus en plus remis en question et critiqués à mesure que de nouveaux types de sources lumineuses, notamment les diodes électroluminescentes (DEL), se généralisent sur le marché.

Par exemple, afin de répondre aux exigences de rendu des couleurs dans les applications commerciales, une étude suggère d'utiliser l'IRC (Indice de Rendu des Couleurs) ainsi qu'un autre indicateur appelé indice de gamut (GAI). Le GAI représente la séparation relative des couleurs d'un objet éclairées par une source lumineuse ; plus le GAI est élevé, plus la saturation ou la vivacité apparente des couleurs de l'objet est importante. Par conséquent, les sources lumineuses qui offrent un bon équilibre entre IRC et GAI sont généralement préférées à celles qui présentent uniquement un IRC élevé ou uniquement un GAI élevé.

Les dosimètres mesurent l'exposition d'un individu ou d'un objet à un élément de l'environnement, comme les dosimètres de lumière et les dosimètres ultraviolets.

Afin de mesurer précisément la quantité de lumière pénétrant dans l'œil, un luxmètre circadien personnel appelé Daysimeter a été développé. Il s'agit du premier appareil créé pour mesurer et caractériser avec précision la lumière (intensité, spectre, moment et durée) pénétrant dans l'œil et affectant l'horloge biologique humaine.

Ce petit appareil, fixé sur la tête, mesure les cycles veille-sommeil quotidiens d'un individu, ainsi que son exposition à la lumière à courte longueur d'onde qui stimule le système circadien. L'appareil mesure simultanément l'activité et la lumière à intervalles réguliers et enregistre électroniquement sa température de fonctionnement . Le Daysimeter peut collecter des données pendant 30 jours maximum pour analyse.

La fonction première de l'éclairage est généralement de faciliter la vision. L'éclairage peut également avoir des effets bénéfiques sur la santé, mais aussi des effets négatifs imprévus. Parmi les autres effets secondaires de l'éclairage figurent la consommation d'énergie et les problèmes environnementaux.

Il est essentiel de fournir l'intensité lumineuse et le spectre de couleurs adaptés à chaque tâche ou environnement. Autrement, non seulement l'énergie risque d'être gaspillée, mais un éclairage excessif peut avoir des effets néfastes sur la santé et le bien-être psychologique. Outre les aspects énergétiques, il est important de ne pas surdimensionner l'éclairage afin d'éviter des effets indésirables tels que des maux de tête plus fréquents, du stress et une augmentation de la pression artérielle . De plus, l'éblouissement ou un excès de lumière peuvent réduire l'efficacité des travailleurs.

L'analyse de la qualité de l'éclairage met particulièrement l'accent sur l'utilisation de la lumière naturelle, mais prend également en compte le spectre lumineux si l'éclairage artificiel est utilisé. Un recours accru à la lumière naturelle permettra non seulement de réduire la consommation d'énergie, mais aura également un impact positif sur la santé et les performances humaines. De nouvelles études ont montré que les performances des élèves sont influencées par l'heure et la durée d'exposition à la lumière du jour dans leur emploi du temps habituel. Concevoir des établissements scolaires intégrant les types de lumière appropriés, au bon moment de la journée et pendant la durée adéquate, pourrait améliorer les performances et le bien-être des élèves. De même, la conception de systèmes d'éclairage optimisant la quantité de lumière nécessaire aux personnes âgées au moment opportun pourrait contribuer à atténuer les symptômes de la maladie d'Alzheimer. Le système circadien humain est synchronisé sur un cycle de 24 heures de lumière et d'obscurité qui imite le cycle naturel terrestre. Lorsque ces cycles sont perturbés, le cycle circadien naturel est déréglé. Cette perturbation peut entraîner de nombreux problèmes de santé, notamment le cancer du sein, le trouble affectif saisonnier , le syndrome de retard de phase du sommeil et d'autres affections.

Une étude menée en 1972 et 1981, documentée par Robert Ulrich, a porté sur 23 patients opérés, placés dans des chambres donnant sur un paysage naturel. L'étude a conclu que les patients occupant des chambres avec de grandes fenêtres laissant entrer la lumière naturelle bénéficiaient d'une durée d'hospitalisation postopératoire plus courte, recevaient moins de commentaires négatifs dans les notes infirmières et consommaient moins d'analgésiques puissants que 23 patients appariés, placés dans des chambres similaires dont les fenêtres donnaient sur un mur de briques. Cette étude suggère que, compte tenu de la nature du paysage et de l'exposition à la lumière naturelle, les patients étaient effectivement plus bénéfiques pour leur santé que ceux exposés à peu de lumière provenant du mur de briques. Outre l'amélioration des performances, l'utilisation judicieuse des fenêtres et de la lumière naturelle dépasse le simple cadre esthétique pour contribuer à la santé globale.

Alison Jing Xu, professeure adjointe de gestion à l' Université de Toronto Scarborough, et Aparna Labroo, de l' Université Northwestern, ont mené une série d'études analysant la corrélation entre l'éclairage et les émotions humaines. Les chercheuses ont demandé aux participants d'évaluer différents éléments, tels que le piquant d'une sauce pour ailes de poulet, l'agressivité d'un personnage fictif, l'attractivité d'une personne, leurs sentiments à l'égard de certains mots et le goût de deux jus de fruits – le tout sous différentes conditions d'éclairage. Leur étude a révélé que les émotions humaines, positives comme négatives, sont ressenties plus intensément en pleine lumière. La professeure Xu a déclaré : « Nous avons constaté que, par temps ensoleillé, les personnes sujettes à la dépression le deviennent davantage. » Elles ont également observé qu'une lumière tamisée favorise la prise de décisions plus rationnelles et facilite les négociations. Dans l'obscurité, les émotions sont légèrement atténuées. En revanche, elles sont intensifiées en pleine lumière.

Plusieurs stratégies permettent de minimiser les besoins énergétiques liés à l'éclairage d'un bâtiment :

• Spécification des exigences d'éclairage pour chaque zone d'utilisation donnée
• Analyse de la qualité de l'éclairage afin de s'assurer que les composantes indésirables de l'éclairage (par exemple, l'éblouissement ou un spectre de couleurs incorrect ) ne faussent pas la conception
• Intégration de l'aménagement de l'espace et de l'architecture intérieure (y compris le choix des revêtements intérieurs et la géométrie des pièces) à la conception de l'éclairage
• Conception d'une utilisation en fonction des heures de la journée qui ne gaspille pas d'énergie inutilement
• Sélection de luminaires et de lampes intégrant les meilleures technologies disponibles en matière d' économie d'énergie.
• Formation des occupants du bâtiment à l'utilisation optimale des équipements d'éclairage
• Maintenance des systèmes d'éclairage afin de minimiser le gaspillage d'énergie
• Utilisation de la lumière naturelle
  • À partir de 2006, certains grands magasins ont été construits avec de nombreuses verrières en forme de bulle de plastique, ce qui, dans de nombreux cas, rendait complètement inutile l'éclairage artificiel intérieur pendant de nombreuses heures de la journée.
  • Dans les pays où l'éclairage intérieur des logements simples représente un coût important, les « lampes Moser », des bouteilles de boisson transparentes en plastique remplies d'eau et installées à travers le toit, fournissent l'équivalent d'une ampoule incandescente de 40 à 60 watts chacune pendant la journée.
• Le délestage permet de réduire la consommation d'électricité des particuliers. Il peut être mis en œuvre à l'échelle individuelle, à l'échelle d'un bâtiment, voire à l'échelle régionale.

La spécification des besoins en éclairage est le principe fondamental qui consiste à déterminer la quantité d'éclairage nécessaire à une tâche donnée. Il est évident qu'un couloir requiert beaucoup moins de lumière qu'un poste de travail de traitement de texte . De manière générale, l' énergie consommée est proportionnelle au niveau d'éclairage prévu. Par exemple, un niveau d'éclairage de 400 lux peut être choisi pour un environnement de travail comprenant des salles de réunion et de conférence, tandis qu'un niveau de 80 lux peut être sélectionné pour les couloirs d'un bâtiment. Si la norme d'éclairage des couloirs se contente de reproduire les besoins des salles de conférence, la consommation d'énergie sera bien supérieure aux besoins réels.

Les systèmes de gestion de l'éclairage permettent de réduire la consommation d'énergie et les coûts en fournissant la lumière uniquement au moment et à l'endroit nécessaires. Ces systèmes intègrent généralement la programmation horaire, la détection de présence et la gestion par cellules photoélectriques (c'est-à-dire la récupération de la lumière naturelle ). Certains systèmes prennent également en charge la gestion de la demande et ajustent automatiquement l'intensité lumineuse, voire l'éteignent, afin de bénéficier des aides des fournisseurs d'énergie . Les systèmes de gestion de l'éclairage sont parfois intégrés à des systèmes de gestion technique du bâtiment (GTB) plus vastes .

De nombreux systèmes de contrôle récents utilisent des normes ouvertes de réseau maillé sans fil (telles que Zigbee ), ce qui offre des avantages tels qu'une installation plus facile (pas besoin de tirer des câbles de contrôle) et l'interopérabilité avec d'autres systèmes de contrôle de bâtiment basés sur des normes (par exemple, la sécurité).

En réponse aux progrès de l'éclairage naturel , des systèmes de récupération de la lumière du jour ont été développés afin de réduire davantage la consommation d'énergie. Bien que ces technologies soient utiles, elles présentent des inconvénients. Il arrive fréquemment que les lumières s'allument et s'éteignent rapidement, notamment par temps instable ou lorsque la luminosité ambiante varie autour du niveau d'éclairement de commutation. Non seulement cela perturbe les occupants, mais cela peut aussi réduire la durée de vie des lampes. Une variante de cette technologie est la commande photoélectrique à « commutation différentielle ou à zone morte », qui propose plusieurs niveaux d'éclairement afin de minimiser la perturbation des occupants.

Les détecteurs de présence, qui s'activent dès qu'une personne se trouve dans la zone scannée, peuvent contrôler l'éclairage. Lorsque plus aucun mouvement n'est détecté, les lumières s'éteignent. Les détecteurs infrarouges passifs réagissent aux variations de chaleur, comme le motif créé par le mouvement d'une personne. Le dispositif de contrôle doit avoir une vue dégagée sur la zone scannée. Les portes, les cloisons, les escaliers, etc., bloquent la détection de mouvement et en réduisent l'efficacité. Les détecteurs de présence infrarouges passifs sont particulièrement adaptés aux espaces ouverts offrant une vue dégagée. Les détecteurs à ultrasons émettent des sons inaudibles pour l'oreille humaine et mesurent le temps de retour des ondes sonores. Toute interruption du motif, provoquée par un mouvement dans la zone, déclenche le contrôle. Les détecteurs à ultrasons peuvent contourner les obstacles et sont idéaux pour les zones comportant des armoires et des étagères, les sanitaires et les espaces ouverts nécessitant une couverture à 360 degrés. Certains détecteurs de présence combinent les technologies infrarouges passives et ultrasoniques, mais sont généralement plus coûteux. Ils peuvent contrôler une lampe, un luminaire ou plusieurs luminaires.

L'éclairage naturel est la plus ancienne méthode d'éclairage intérieur. Il consiste simplement à concevoir un espace pour utiliser au maximum la lumière naturelle. Cela permet de réduire la consommation d'énergie et les coûts, et de limiter les besoins en chauffage et en climatisation du bâtiment. Il a également été démontré que l'éclairage naturel a des effets positifs sur les patients hospitalisés, ainsi que sur la performance au travail et à l'école. En raison d'un manque d'informations sur les économies d'énergie potentielles, les systèmes d'éclairage naturel restent encore peu répandus dans la plupart des bâtiments. Contrairement à l'éclairage électrique, la répartition de la lumière naturelle varie considérablement tout au long de l'année à l'intérieur d'un bâtiment.

Ces dernières années, les diodes électroluminescentes (DEL) sont devenues de plus en plus efficaces, ce qui a entraîné une augmentation extraordinaire de l'utilisation de l'éclairage à semi-conducteurs . Dans de nombreuses situations, le contrôle de l'émission lumineuse des DEL peut être réalisé plus efficacement en utilisant les principes de l'optique non imageante .

Les lampes fluorescentes compactes (LFC) consomment moins d'énergie qu'une lampe à incandescence pour produire la même quantité de lumière. Cependant, elles contiennent du mercure , un produit dangereux en cas d'élimination. Grâce à leur capacité à réduire la consommation d'électricité, de nombreuses organisations ont encouragé l'adoption des LFC. Certains fournisseurs d'électricité et collectivités locales ont subventionné ou distribué gratuitement les LFC à leurs clients afin de réduire la demande en électricité. À flux lumineux égal, les LFC consomment entre un cinquième et un quart de l'énergie d'une lampe à incandescence équivalente. Contrairement aux lampes à incandescence, les LFC nécessitent un court temps de chauffe pour atteindre leur pleine luminosité . Toutes les LFC ne sont pas compatibles avec les variateurs. Les LFC ont été largement remplacées par la technologie LED.

Les lampes LED permettent de réaliser d'importantes économies d'énergie par rapport aux lampes à incandescence et fluorescentes. Selon l'Energy Saving Trust, les lampes LED consomment seulement 10 % de l'énergie d'une ampoule à incandescence standard, contre 20 % pour les lampes fluorescentes compactes et 70 % pour les lampes halogènes basse consommation. Leur durée de vie est également bien plus longue : jusqu'à 50 000 heures. Leur principal inconvénient lors de leur lancement était leur coût initial. Dès 2018, les coûts de production ont baissé, les performances se sont améliorées et la consommation d'énergie a diminué. Bien que le coût initial des LED reste supérieur à celui des lampes à incandescence, les économies réalisées sont si importantes que les LED constituent presque toujours le choix le plus économique.

La lumière diffusée par l'éclairage extérieur peut avoir des effets sur l'environnement et la santé humaine. Par exemple, une étude menée par l'American Medical Association a mis en garde contre l'utilisation de LED blanches à forte teneur en bleu dans l'éclairage public, en raison de leur impact plus important sur la santé humaine et l'environnement, par rapport aux sources de lumière à faible teneur en bleu (par exemple, les LED à sodium haute pression, les LED ambrées à revêtement phosphorescent ou PC et les LED à faible CCT).

La pollution lumineuse est un problème croissant dû à l'excès de lumière émise par de nombreux panneaux, maisons et bâtiments. Cette lumière polluante est souvent un gaspillage d'énergie, engendrant des coûts énergétiques inutiles et des émissions de dioxyde de carbone. La pollution lumineuse est définie comme une lumière artificielle excessive ou intrusive. Un éclairage bien conçu dirige la lumière uniquement là où elle est nécessaire, sans la diffuser ailleurs. Un éclairage mal conçu peut également compromettre la sécurité. Par exemple, l'éblouissement crée des problèmes de sécurité aux abords des bâtiments en provoquant des ombres très marquées, aveuglant temporairement les passants et les rendant vulnérables à d'éventuels agresseurs. Les effets écologiques négatifs de la lumière artificielle sont de plus en plus documentés. En 2007, l'Organisation mondiale de la Santé a publié un rapport soulignant les effets de la lumière vive sur la faune et la flore, les bébés tortues marines, les grenouilles en période de reproduction et les migrations d'oiseaux. L’Association médicale américaine a émis en 2012 une mise en garde concernant l’exposition prolongée à la lumière la nuit, qui augmente le risque de certains cancers. Deux études menées en Israël en 2008 ont apporté des éléments supplémentaires quant à une possible corrélation entre la lumière artificielle nocturne et certains cancers.

L'éclairage artificiel nocturne désigne toute source de lumière autre que la lumière naturelle. Parmi ces sources, on trouve les LED et les tubes fluorescents. Ce type de lumière a un impact sur la reproduction, le système immunitaire, le métabolisme, la thermorégulation et la température corporelle des organismes qui ont besoin de lumière pour leur activité quotidienne.

Premièrement, le métabolisme de la plupart des organismes dépend largement de la lumière. Dans certains cas, une lumière intense déclenche ou accélère l'activité enzymatique chez un animal. Chez les organismes diurnes, le métabolisme est élevé le jour et ralentit, voire s'arrête, la nuit. Par conséquent, la lumière artificielle nocturne a un impact négatif sur leur métabolisme. De plus, la température corporelle des animaux diurnes diminue la nuit, mais la présence de lumière artificielle nocturne provoque une augmentation de cette température, ce qui affecte leur taux de mélatonine.

De plus, chez les oiseaux, les organes sexuels s'activent en fonction de l'intensité lumineuse durant certaines périodes de l'été, le jour, afin de favoriser la reproduction. Ces organes sont inactifs la nuit, mais la présence de lumière artificielle nocturne perturbe parfois ce processus.

La Commission internationale de l'éclairage (CIE) est une autorité internationale et un organisme de normalisation en matière de couleur et d'éclairage. Elle publie des normes largement utilisées, telles que les différents espaces colorimétriques CIE et l' indice de rendu des couleurs ( IRC ).

L' Illuminating Engineering Society (IES), en collaboration avec des organismes tels que l'ANSI et l'ASHRAE , publie des lignes directrices, des normes et des manuels permettant de catégoriser les besoins d'éclairage des différents environnements bâtis. Les fabricants de matériel d'éclairage publient les données photométriques de leurs produits, qui définissent la distribution de la lumière émise par un luminaire donné. Ces données sont généralement exprimées sous une forme normalisée définie par l'IESNA.

L' Association internationale des concepteurs lumière (IALD) est une organisation qui œuvre pour la promotion de la formation en conception lumière et la reconnaissance des concepteurs lumière professionnels indépendants. Ces concepteurs, pleinement indépendants et répondant aux critères d'adhésion, ajoutent généralement l'abréviation IALD à leur nom.

Le Conseil national des qualifications pour les professions de l'éclairage (NCQLP) propose l'examen de certification en éclairage, qui évalue les principes fondamentaux de la conception d'éclairage. Les personnes qui réussissent cet examen obtiennent la certification « Éclairagiste certifié » et peuvent ajouter l'abréviation LC à leur nom. Cette certification est l'un des trois examens nationaux (américains) du secteur de l'éclairage (avec le CLEP et le CLMC) et s'adresse non seulement aux concepteurs, mais aussi aux fabricants de matériel d'éclairage, aux employés des compagnies d'électricité, etc.

La Professional Lighting And Sound Association ( PLASA ) est une organisation professionnelle britannique qui représente plus de 500 membres, particuliers et entreprises, issus du secteur des services techniques. Ses membres incluent des fabricants et distributeurs de matériel d'éclairage, de sonorisation, de structures scéniques et de services similaires, ainsi que des professionnels du secteur. Ils défendent les intérêts de l'industrie à différents niveaux, interagissent avec les instances gouvernementales et réglementaires et présentent les arguments du secteur du spectacle. Parmi les sujets abordés figurent la révision en cours des fréquences radio (qui pourrait affecter les bandes radio utilisées par les microphones sans fil et autres appareils) et les problématiques liées à la mise en œuvre de la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses ).

• Association de Concepteurs Eclairage (ACE) en France
• L'American Lighting Association (ALA) aux États-Unis
• Associazione Professionisti dell'Illuminazione (APIL) en Italie
• Comité hellénique de l'illumination (HIC) en Grèce
• Société indienne des ingénieurs en éclairage (ISLE)
• L'Institution des ingénieurs en éclairage (ILE) au Royaume-Uni
• Schweizerische Licht Gesellschaft (SLG) en Suisse
• La Society of Light and Lighting (SLL), qui fait partie de la Chartered Institution of Building Services Engineers au Royaume-Uni.
• United Scenic Artists Local 829 (USA829), association de membres pour les concepteurs d'éclairage, regroupant des scénographes, des concepteurs de projection, des costumiers et des concepteurs sonores, aux États-Unis