Principes de l'orient. de la lum.
La tâche principale de l'appareil d'éclairage est de guider le flux lumineux. Un faisceau lumineux adapté à la tâche respective de l'appareil d'éclairage est visé, avec une exploitation aussi bonne que possible de l'énergie utilisée.
Un pas vers une orientation de la lumière ciblée et efficace a été fait avec les lampes à réflecteur et les lampes PAR. La lumière est focalisée grâce à des réflecteurs intégrés dans la lampe et peut être guidée avec des angles de faisceau définis dans la direction souhaitée. L'exigence d'une orientation différenciée de la lumière, de rendements lumineux plus importants et d'une absence d'éblouissement élevée entraîna le déplacement du réflecteur de la lampe à l'appareil d'éclairage. De cette manière, il est possible de concevoir des appareils d'éclairage qui sont adaptés spécifiquement aux exigences de la source lumineuse et de la tâche prévue.
Réfléchissement
Répartition de l'intensité lumineuse I avec réfléchissement diffus
Répartition de la luminance L avec réfléchissement diffus. La répartition de la luminance est la même sous tous les angles.
Répartition de l'intensité lumineuse avec réfléchissement mixte
Répartition de l'intensité lumineuse avec réfléchissement spéculaire
Dispersion
Lors du réfléchissement : la lumière qui tombe sur un corps est réfléchie suivant le degré de réfléchissement de ce corps. En plus de ce degré de réfléchissement, le degré de dispersion de la lumière réfléchie joue aussi un rôle important. Avec des surfaces spéculaires, il n'y a pas de dispersion ; on parle ici de réfléchissement orienté. Plus la capacité de dispersion de la surface réfléchie augmente, plus la part orientée de la lumière réfléchie diminue, jusqu'à ce qu'avec un réfléchissement entièrement dispersé, il n'y ait plus que de la lumière diffuse.
Réfléchissement spéculaire de faisceaux lumineux tombant parallèlement sur des surfaces planes (passage parallèle des faisceaux)
Surface concave
(passage convergent des faisceaux)
Surface convexe
(passage divergent des faisceaux)
Formes des surfaces
Pour la conception des appareils d'éclairage, le réfléchissement orienté est d'une importance déterminante ; il permet une orientation ciblée de la lumière grâce à des surfaces et des contours de réflecteurs appropriés et il est responsable de la grandeur du rendement lumineux.
Transmission
Répartition de l'intensité lumineuse I avec transmission diffuse
Répartition de la luminance L avec transmission diffuse. Elle est la même sous tous les angles.
Répartition de l'intensité lumineuse avec transmission mixte
Répartition de l'intensité lumineuse avec transmission orientée à travers un matériau transparent
Lors de la transmission : la lumière qui tombe sur un corps est transmise suivant le degré de transmission de ce corps. De plus, le degré de dispersion de la lumière transmise joue un rôle important. Pour les matières transparentes, il n'y a aucune dispersion. Plus la capacité de dispersion augmente, plus la part orientée de la lumière transmise diminue, jusqu'à ce qu'avec une dispersion complète il n'y ait plus que de la lumière diffuse. Les matériaux de transmission dans les appareils d'éclairage peuvent être transparents. Ceci est valable pour les verres de sécurité ainsi que pour les filtres qui absorbent certaines plages spectrales, qui cependant transmettent les autres, et permettent ainsi une lumière colorée ou une baisse des UV ou des ultraviolets. A l'occasion, on utilise aussi des matériaux dispersifs - p. ex. le verre opale ou les plastiques opales - comme diffuseur, pour éviter l'effet d'éblouissement en diminuant la luminance de la lampe.
Absorption
Lors de l'absorption,: la lumière qui tombe sur un corps est absorbée entièrement ou en partie suivant le degré d'absorption de ce corps. Lors de la conception des appareils d'éclairage, l'absorption est surtout utilisée pour la protection des sources lumineuses ; pour obtenir le confort visuel, elle y est indispensable. Cependant, l'absorption a généralement un effet indésirable, car elle ne guide pas la lumière, mais l'anéantit et diminue ainsi le rendement des appareils d'éclairage. Les éléments d'appareils absorbants typiques sont les anneaux déflecteurs, les cylindres et volets anti-éblouissement noirs, ainsi que les grilles anti-éblouissement de formes différentes.
Réfraction
Lors du passage d'un milieu avec indice de réfraction n1 vers un milieu plus dense avec indice de réfraction n2, les faisceaux lumineux sont déviés vers l'axe d'incidence. (ε1> ε2). Pour le passage de l'air au verre, cela donne à peu près n2/ n1=1,5.
Lors du passage dans un milieu d'une autre densité, les faisceaux lumineux sont décalés parallèlement.
Introduction
Lors de l'entrée dans un milieu d'une densité différente - p. ex. de l'air dans le verre et du verre dans l'air - les rayons lumineux sont réfractés, c.-à-d. leur direction est modifiée. Lorsque les corps ont des surfaces parallèles, cela ne donne qu'un décalage parallèle de la lumière, cependant avec des prismes et des lentilles, cela produit des effets optiques qui vont de la simple modification de l'angle, en passant par la concentration ou la dispersion de la lumière, jusqu'à l'illustration optique. Lors de la conception des appareils d'éclairage, les éléments qui réfractent la lumière tels que les prismes ou les lentilles - souvent combinés avec des réflecteurs - sont utilisés pour l'orientation ciblée de la lumière.
Prismes et lentilles
Passage typique des faisceaux de la lumière tombant parallèlement lors de la traversée de structures prismatiques asymétriques (en haut à gauche), symétriques (en haut à droite), de lentilles de Fresnel (en bas à gauche) et de lentilles convergentes (en bas à droite)
Indice de réfraction
Pour le passage d'un faisceau lumineux d'un milieu avec indice de réfraction n2 vers un milieu d'une densité plus faible avec indice de réfraction n1, il existe un angle limite εG. Lorsque l'angle limite est dépassé, le faisceau lumineux est réfléchi dans le milieu plus dense (réfléchissement total). Pour le passage du verre à l'air, cela donne à peu près εG = 42°. Le réfléchissement total est utilisé au niveau de la technologie p. ex. dans les fibres optiques (à droite).
Interférence
Ce que l'on appelle interférence, c'est l'amplification ou l'affaiblissement mutuel lors de la superposition d'ondes. Les effets d'interférence sont utilisés en technique d'éclairage lors de l'incidence de la lumière sur des couches très fines, qui font que certaines plages de fréquence sont réfléchies et d'autres transmises. Grâce à un certain ordre de couches d'épaisseur et de densité appropriées, il est possible de générer une capacité sélective de réfléchissement pour des plages de fréquence déterminées, de manière à ce que p. ex. - comme avec les lampes dichroïques - la lumière visible soit réfléchie, mais les rayons infrarouges transmis. Les réflecteurs et les filtres pour la lumière colorée peuvent également être fabriqués de cette manière. Les filtres d'interférence, ce que l'on appelle les filtres à fentes, possèdent un degré de transmission très élevé et une séparation particulièrement nette entre les plages spectrales réfléchies et celles transmises.
Les réflecteurs polis brillants sont exempts d'interférences si la qualité de leur matériau est bonne.
