Lumen (unité)

Pour les articles homonymes, voir Lumen, lm et klm.

Le lumen (du latin, lumière) est l’unité dérivée du système international utilisée pour le flux lumineux, ou puissance lumineuse. En physique, son symbole est lm.

Définition

Par définition, 1 lumen correspond au flux lumineux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source ponctuelle uniforme située au sommet de l’angle solide et dont l’intensité vaut 1 candela^[1] :

$lm = cd \cdot sr$

Avec :

• lm : lumen (unité de mesure de flux lumineux) ;
• sr : stéradian (unité de mesure d'angle solide) ;
• cd : candela (unité de mesure d'intensité lumineuse).

Le lumen est une unité subjective dépendant de l'être humain. Elle quantifie la quantité de lumière perçue par un être humain « moyen » en présence d'une source de rayonnement électromagnétique. Pour une même puissance en watts émise, l'œil humain percevra subjectivement une plus grande sensation lumineuse pour des longueurs d'ondes proches de 555 nm que pour des longueurs d'onde proches de 450 nm ou 650 nm. La perception sera même nulle ou quasi nulle pour des longueurs d'ondes inférieures à 380 nm ou supérieures à 780 nm.

Il est possible de calculer un flux lumineux en lumens connaissant l'intensité de lumière en watts par stéradian pour chaque longueur d'onde. On utilise pour cela un tableau d'efficacité lumineuse pour pondérer l'intensité lumineuse et tenir compte de la perception subjective de l'œil humain.

En biologie cellulaire, la lumière (également appelée le lumen) correspond à l'intérieur d'un organite ou d'un organe. Dans le cas des organites, le côté luminal s'oppose au côté cytosolique.

Origines

On considère une source de lumière, par exemple une lampe à filament de tungstène à ampoule de verre dépoli, à laquelle est fournie une certaine puissance électrique. Elle en restitue, sous forme de rayonnements émis dans tout l'espace, une partie plus ou moins grande selon son rendement.

Un rayonnement peut se caractériser par la puissance qu’il transporte : cette grandeur porte le nom de flux et est notée Φ. On associe à la grandeur « flux » l’adjectif « énergétique » (symbole Φ_e) dans le cas où on ne tient pas compte de la nature du détecteur ; c'est le domaine de la radiométrie. Dans le cas où l’on tient compte du rôle particulier de l’œil, on associe au terme « flux » l’adjectif « lumineux » (symbole Φ_v), c'est le domaine de la photométrie visuelle.

Par analogie avec ce qui se pratique en électricité, où l’on mesure les puissances, il est possible d'également exprimer les flux dans la même unité qu’est le watt — c’est ce qui se fait en photométrie énergétique — En revanche, il n’en est pas de même en photométrie visuelle, puisque le rayonnement émis par une lampe n'est pas intégralement visible : une grande partie est dans le domaine infrarouge, l’œil humain ne peut les percevoir.

On utilise donc une unité différente pour mesurer le flux lumineux : c'est le lumen.

Un rayonnement de longueur d’onde λ = 555 nm correspond au maximum de sensibilité de l’œil (vert-jaune) en vision photopique, la valeur énergétique d’un lumen pour un tel rayonnement est^[1] 1/683 = 1,464·10^-3 W.

Notes et références

1. ↑ ^{a et b} Élie Lévy, Dictionnaire de physique, Presses universitaires de France, Paris, 1988, page 486.

Voir aussi

• Le wikilivre de photographie et plus spécialement le chapitre relatif aux grandeurs lumineuses et unités photométriques, ainsi que le chapitre efficacité lumineuse.
• Le flux lumineux et l'efficacité lumineuse, qui servent à calculer des lumens.
• La bougie, ancienne unité de mesure.

Liens externes

• http://www.energysavinglamps.info/photometry_applet.html?lang=fr Appelette Java pour la visualisation de grandeurs photométriques
• Le lumen expliqué dans une approche historique
• http://www.sonelec-musique.com/electronique_theorie_led_et_lumiere.html Intensité lumineuse de quelques sources.