Lux et lumens : la différence, et comment passer de l'un à l'autre

Quatre unités, et une seule figure sur la boîte

Le lumen mesure le flux total : tout ce qu'une lampe rayonne, dans toutes les directions, pondéré par la sensibilité de l'œil humain à chaque longueur d'onde. Il ne dit rien de la destination de cette lumière. La candela mesure la lumière dans une direction — l'intensité lumineuse, l'unité de base du SI parmi les quatre, dont les autres dérivent. Le lux mesure ce qui arrive sur une surface : un lumen par mètre carré. Et le nit, ou candela par mètre carré, mesure ce qu'une surface renvoie vers ton œil, ce qui explique qu'il figure sur la fiche d'un écran et pas sur une ampoule.

Seul le lumen est imprimé sur l'emballage, et c'est la source de presque toutes les erreurs sur ce sujet. Un fabricant peut te dire ce qui sort de la lampe ; personne ne peut te dire ce qui arrive sur ton bureau sans connaître ton bureau. Une fois cela admis, le fait qu'une conversion exige une surface cesse d'être une subtilité pour devenir la définition, ce qu'elle est.

Le carré de la distance, et pourquoi le chiffre en lumens ne dit rien tout seul

La lumière d'une source ponctuelle se répartit sur une sphère, et l'aire d'une sphère croît comme le carré du rayon. L'éclairement décroît donc comme le carré de la distance : une source de 1 000 candelas donne 4 000 lux à un demi-mètre, 1 000 lux à un mètre, 250 lux à deux et 111 lux à trois. Éloigne une lampe de bureau du double et tu as divisé par quatre la lumière sur la page, pas par deux. C'est le calcul le plus utile de tout le sujet, et c'est pourquoi descendre une suspension au-dessus d'une table marche tellement mieux que d'acheter une ampoule plus puissante.

L'angle de faisceau est l'autre moitié. Une lampe qui concentre son flux dans un cône étroit donne beaucoup plus de lux en dessous d'elle que les mêmes lumens étalés. Prends un spot de 600 lumens. Dans un faisceau de 24 degrés, cela fait environ 4 370 candelas, soit 1 092 lux à deux mètres. Les mêmes 600 lumens dans un faisceau de 36 degrés donnent 488 lux à la même distance ; en 60 degrés, 178 lux ; en 120 degrés, 48 lux. Une lampe, un chiffre en lumens, et un rapport de un à vingt entre les résultats, uniquement selon la façon dont la lumière est dirigée.

Fais le même calcul sur une ampoule nue ordinaire et le résultat calme. Une lampe de 800 lumens rayonnant dans toute la sphère fait environ 64 candelas, soit 64 lux à un mètre et 16 lux à deux. Un luminaire de plafond à deux mètres et quelques au-dessus d'une table n'apporte donc à cette table, en lumière directe, que quelques dizaines de lux. Une pièce éclairée atteint 300 lux parce qu'il y a plusieurs points lumineux, parce que les murs et le plafond renvoient une grande part du flux vers le bas, et parce que l'abat-jour redirige au lieu d'absorber. Ces rebonds, c'est exactement ce que représente le facteur d'utilisation, et c'est la raison d'être de la méthode des lumens.

Combien de lumière réclament vraiment les tâches réelles

Aux États-Unis, les chiffres primaires et gratuits sont les minimums de l'OSHA pour les chantiers, exprimés en foot-candles : 5 pour l'éclairage général d'une zone de construction, 3 pour le coulage du béton, les terrassements, les zones de déchets, les voies d'accès, les aires de stockage actives, les quais de chargement, le ravitaillement et l'entretien sur site, 5 à l'intérieur pour les entrepôts, couloirs et dégagements, 10 pour les installations et ateliers de chantier, et 30 pour les postes de secours, infirmeries et bureaux. Un foot-candle vaut 10,76 lux : le chiffre des bureaux fait donc environ 323 lux. Note leur nature : ce sont des minimums légaux de chantier, pas des cibles de confort pour un lieu où l'on passe huit heures par jour.

En Europe, la référence est la norme EN 12464-1, qui fixe l'éclairement à maintenir pour des centaines de tâches nommées. C'est une norme payante : ses valeurs exactes n'ont donc pas pu être vérifiées dans le texte lui-même pour cet article, et elles ne sont pas citées ici comme si elles l'avaient été. Ce qu'on peut dire honnêtement, c'est la forme de l'échelle sur laquelle toutes les versions publiées de ces recommandations s'accordent : circulations et couloirs en bas, vers 100 lux, stockage courant vers 150, hall d'entrée vers 200, bureau général et travail de cuisine entre 300 et 500, lecture, écriture et travail sur écran soutenus vers 500, dessin technique et assemblage fin vers 750, contrôle ou travail très fin à 1 000 et au-delà.

Deux choses rendent ces nombres moins absolus qu'ils n'en ont l'air. Un œil qui vieillit réclame nettement plus de lumière pour la même tâche, et c'est pourquoi les recommandations sont écrites pour une population au travail, pas pour toi. Et un éclairement cible est une valeur à maintenir — le niveau que l'installation doit encore fournir à la fin de son cycle de nettoyage et de remplacement, pas celui qu'elle donne le jour de l'allumage. Une installation neuve doit donc viser plus haut : c'est le rôle d'un facteur de maintenance, et ce calculateur n'en applique aucun.

Ce que fait exactement le calculateur, et où il s'arrête

Six entrées, trois sorties, une ligne de calcul. Il multiplie ta longueur par ta largeur, en convertissant les pieds en mètres si tu as choisi les pieds ; multiplie cette surface par ton éclairement cible ; divise par le facteur d'utilisation ; et divise le résultat par les lumens par ampoule, en arrondissant à l'entier supérieur. Rien d'autre ne se produit. Les valeurs par défaut donnent 7 500 lumens et dix ampoules, et tu peux le vérifier de tête : 5 fois 4 font 20, fois 300 font 6 000, divisés par 0,8 font 7 500, divisés par 800 font 9,375, arrondis à 10.

Le facteur d'utilisation est le seul jugement qu'il te demande, et il déplace beaucoup la réponse. À 100 %, un idéal inatteignable, la même pièce réclame 6 000 lumens et huit ampoules. À 80 %, la valeur par défaut d'une pièce ordinaire, 7 500 et dix. À 60 %, pour une grande pièce ou des murs sombres, 10 000 et treize. Cinq ampoules d'écart sur une seule liste déroulante : c'est l'entrée qui mérite le plus de réflexion, parce que des murs blancs et un plafond clair font réellement une grande part du travail.

Là où il s'arrête compte autant que ce qu'il fait. Pas de champ de distance, pas d'angle de faisceau, pas de hauteur de pose, pas de facteur de maintenance. Il répond à « quel flux total cette pièce réclame-t-elle », pas à « quel éclairement aurai-je sur mon bureau », et on ne peut pas l'amadouer pour lui faire répondre à la seconde question. Il ne valide rien non plus : ne saisis rien en longueur ni en largeur et il annonce zéro lumen et zéro ampoule comme si c'était une réponse. Et un détail qui surprend quiconque travaille en pieds : la surface au sol est toujours affichée en mètres carrés. C'est correct — le calcul est métrique de bout en bout et la conversion est faite proprement — mais une pièce saisie en 14 sur 12 pieds revient à 15,61, pas à 168.

Questions fréquentes

500 lux, ça fait combien de lumens ?

La question est incomplète, et ce n'est pas du pédantisme. 500 lux sur un mètre carré font 500 lumens. Sur la pièce de 20 m² utilisée tout au long de cet article, cela fait 10 000 lumens arrivant au sol, ou 12 500 de flux de lampe une fois pris en compte 80 % d'utilisation. Sur une pièce de 15,61 m², cela fait 7 805 au sol et 9 755 de flux. Même cible, trois réponses, et la seule chose qui a changé, c'est la surface. Toute page qui te donne un multiplicateur unique du lux vers le lumen a supposé en silence une taille de pièce sans te dire laquelle.

Pourquoi ma pièce paraît-elle sombre alors que les ampoules font le bon total ?

Parce que le flux total ne dit rien de l'endroit où la lumière arrive. Un luminaire unique de 7 500 lumens au milieu d'un plafond fait une tache claire en dessous et de la pénombre sur les bords, et l'œil juge la pièce sur la pénombre. Répartis le même flux sur plusieurs points et la pièce paraît uniformément éclairée. Deux autres causes fréquentes : des murs sombres, qui absorbent la lumière qui aurait été renvoyée dans la pièce — c'est le facteur d'utilisation qui joue à l'envers — et des abat-jour qui envoient l'essentiel du flux vers le haut ou vers le bas plutôt que sur les côtés.

Ce calculateur peut-il me dire l'éclairement sur mon bureau ?

Non, et il ne devrait pas prétendre le contraire. Il n'a pas de champ pour la distance entre la lampe et la surface, aucun pour l'angle de faisceau, aucun pour la hauteur de pose : il n'a aucun moyen de le savoir. Ce à quoi il répond, c'est la question au niveau de la pièce : quel flux total un espace de cette taille réclame-t-il pour atteindre un éclairement moyen de ce niveau. Pour la question du bureau, il faut le calcul de la source ponctuelle — l'intensité en candelas divisée par le carré de la distance en mètres — l'intensité étant les lumens de la lampe divisés par l'angle solide de son faisceau. La section sur le carré de la distance, plus haut, en déroule deux exemples.

Quel facteur d'utilisation choisir ?

Quatre-vingts pour cent pour une pièce ordinaire à murs clairs et plafond blanc : c'est la valeur par défaut et le bon point de départ dans la plupart des logements. Soixante pour cent pour une grande pièce, des murs sombres ou lambrissés, un plafond haut, ou des luminaires qui envoient l'essentiel de leur flux au plafond. Cent pour cent n'est pas une pièce réelle : cela représente une enceinte parfaite qui ne perd rien, et le choisir te laissera toujours à court. Dans le doute, prends le plus bas — une pièce un peu trop claire se tamise, une pièce trop sombre ne se dé-câble pas.

Le lux et le lumen fonctionnent-ils pareil pour la lumière du jour ?

Les unités, oui ; l'arithmétique de ce calculateur, non. L'éclairement du ciel se mesure en lux exactement comme l'éclairement artificiel — un jour couvert donne quelques milliers de lux sur une surface horizontale à l'extérieur, le soleil d'été direct des dizaines de milliers, et une pièce à quelques mètres d'une fenêtre une petite fraction de l'un ou de l'autre. Ce qui casse, c'est la méthode de la pièce : la lumière du jour entre par une ouverture dans un mur et non par des luminaires répartis au plafond ; elle décroît donc fortement avec la distance à la fenêtre et ne se modélise pas comme une moyenne au sol. La lumière du jour s'évalue avec sa propre mesure, le facteur de lumière du jour, que cet outil ne calcule pas.