Introduction sur la notion de rendement

Attention : concernant la définition du rendement lumineux et de l'efficacité lumineuse, les sources ne sont pas en accord. En effet, selon les auteurs, on trouve plusieurs version. La première vous est exposés au sein de cette page et la seconde ici.

Le rendement d'une source lumineuse est une caractéristique majeure, notamment de nos jours où il est question de développement durable. Toutefois, définir un rendement n'est pas une chose simple, et ce pour deux raisons principales :

• Il n'existe pas un définition mais des définitions du rendement
• Tout dépend du point de vue adopté

Qu'est-ce que le rendement d'une source lumineuse ?
De manière générale, il caractérise l'aptitude qu'a une source à transformer l'énergie électrique en énergie lumineuse.

L'œil n'interprète pas de la même manière les radiations en fonction de leur longueur d'onde. En effet il discrimine l'amplitude d'une radiation en fonction de sa longueur d'onde. Ceci est modélisé mathématiquement par la notion d'efficacité lumineuse relative.
Par conséquent, une source S₁₀₀ qui transforme 100% de son énergie en une radiation monochromatique de longueur d'onde valant 100 nm ne sera pas vue par l'œil. Pour autant, est-il légitime d'affirmer que son rendement est nul ?
Non, bien évidemment. On est donc amenés à définir trois types de rendements :

• Le rendement énergétique (sans unité, c'est un rapport adimensionnel)
  Il correspond à la définition qui nous vient à l'esprit en premier lieu. Mais l'exemple mettant en jeu S₁₀₀ nous amène à considérer la subjectivité de l'œil.
• Le rendement lumineux (s'exprime en lumen par watt)
  Cette définition nous permet de prendre bien en compte la subjectivité de l'œil. Le rendement lumineux de S₁₀₀ est bien nul.
• Le rendement financier (s'exprime en € par lumen et par heure)
  Cette définition nous permet d'incorporer la notion de coût par unité de flux lumineux et par unité de temps.
  Le rendement financier permet de comparer les coûts de manière directe entre différentes solutions technologiques. Ce rendement financier intègre le coût d'achat de la source en plus de sa consommation. Il faut prendre en compte les couts d'installation et de maintenant pour être plus fins, mais ces paramètres ne sont pas estimables de manière générale.
  A noter que de nombreuses personnes expriment le rendement financier en €/lm. Cette définition est problématique car elle ne permet pas de prendre en compte la durée de vie. Cette dernière définition est donc utilisable seulement lorsqu'on compare des sources lumineuses de vie relativement proches.

A noter qu'il existe la notion d'efficacité lumineuse (que l'on notera V), qui caractérise la proportion de flux perçu par rapport au flux émis.

• Son expression est la suivante :

On pourra remarquer que =V*

L'efficacité lumineuse V n'est pas une valeur utile pour le consommateur. Ce n'est qu'une jauge de mesure intermédiaire. En effet c'est qui doit pris en compte pour réaliser des études de cas. En effet rien n'assure qu'un source ayant une efficacité lumineuse V élevée ait et un rendement lumineuxbon.
Une source possédant un V proche de 1 aura un très mauvais IRC (du fait de son spectre obligatoirement proche de 550nm). Donc ce ne sera pas une source lumineuse utilisable pour l'éclairage domestique. Le consommateur n'aura donc aucun intérêt à considérer la valeur de l'efficacité lumineuse d'une source lumineuse...

Le rendement lumineux dépend totalement de la subjectivité de l'œil. Deux sources de même rendement énergétique n'ont donc pas forcement le même rendement lumineux et vice versa.

A noter qu'il convient de ne pas interpréter les valeurs des rendements à la va vite. Il faut comparer les rendements entre des sources de caractéristiques semblables ou du moins, il faut toujours garder à l'esprit leurs différences. Notamment en terme de température de couleur et d'IRC lorsque l'on cherche à trouver la solution la plus intéressante pour une installation.
La "qualité" de la lumière influe indirectement sur le rendement. Il est plus aisé de réaliser une source lumineuse avec un IRC et une durée de vie médiocre qu'une source à l'IRC de 100 doté d'une durée de vie de plusieurs dizaines de milliers d'heures. Il est tout à fait logique que les tubes fluorescents à longue durée de vie et à l'IRC de 95 aient, à prix égal, un rendement inférieur à un tube fluorescent d'IRC médiocre (tubes fluorescents "industrie") et d'une durée de vie plus courte.

Enfin il convient de se situer à niveau égal lorsque l'on compare plusieurs sources. En effet on ne peut pas comparer le rendement d'une ampoule à celui d'un luminaire. En effet, selon l'optique et l'utilisation, le rendement effectif peut varier fortement. Par exemple un luminaire en forme de boule (présent dans de nombreuses résidences collectives) possède un rendement effectif faible du fait que le flux utile représente une petite part du flux émis.