Chapitre 14 – Lumière, couleurs et photodétecteurs | 2nde Bac Pro (famille bâtiment) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 18:35
Un technicien d'études du bâtiment doit prévoir l'éclairage de plusieurs locaux d'un même bâtiment : un couloir, un bureau et un atelier. Le projet fixe un objectif d'éclairement (en lux) selon l'usage du local. Trop sombre fatigue les yeux, trop éclairé gaspille de l'énergie.
Un luminaire de flux Φ éclaire une surface S : l'éclairement vaut E = Φ/S.
En quelles unités mesure-t-on le flux lumineux Φ et l'éclairement E ? Avec quel appareil mesure-t-on E ? Écris la relation entre E, Φ et S.
Le flux Φ se mesure en lumens (lm), l'éclairement E en lux (lx), mesuré au luxmètre. La relation est E = Φ / S (lux = lumen par m²).
Un bureau de surface S = 10 m² est éclairé par un luminaire de flux Φ = 3000 lm. Calcule l'éclairement E obtenu.
On applique E = Φ / S :
E = 3000 / 10 = 300 lux
Le bureau reçoit un éclairement de 300 lux.
Le cahier des charges de l'activité retient 300 à 500 lux pour ce bureau. L'éclairement calculé à la question 2 atteint-il cet objectif ?
E = 300 lux : on est à la limite basse de la plage retenue. Dans le modèle simplifié de l'activité, l'objectif est atteint ; un projet réel doit aussi vérifier l'uniformité et l'éblouissement.
Le technicien doit éclairer un atelier de S = 40 m² à 400 lux. Avec des luminaires LED de Φ = 4000 lm chacun, combien faut-il de luminaires ? (Calcule d'abord le flux total nécessaire, puis divise.)
1. Flux total nécessaire (avec E = Φ/S donc Φ = E × S) :
Φ = 400 × 40 = 16 000 lm
2. Nombre de luminaires :
n = 16 000 / 4000 = 4 luminaires
Il faut 4 luminaires LED de 4000 lm, bien répartis pour un éclairement homogène.
Le même atelier sert maintenant à un travail de précision exigeant 750 lux (au lieu de 400). Sans tout recalculer, explique pourquoi il faudra plus de luminaires, puis donne leur nombre.
Pour la même surface, un éclairement plus élevé exige un flux total plus grand (Φ = E × S), donc plus de luminaires.
Φ = 750 × 40 = 30 000 lm → n = 30 000 / 4000 = 7,5 → 8 luminaires (on arrondit à l'entier supérieur pour atteindre l'objectif).
On passe de 4 à 8 luminaires : le travail de précision demande presque deux fois plus de lumière qu'un atelier courant.
Un spot ponctuel donne 400 lux sur un plan de travail situé à d = 1 m. En utilisant la loi en 1/d² (Document 2), quel éclairement reçoit ce plan si on monte le spot à d = 2 m ? Et à d = 3 m ?
L'éclairement est divisé par d² (par rapport à la valeur à 1 m).
À d = 2 m : E = 400 / 2² = 400 / 4 = 100 lux (divisé par 4 quand la distance double).
À d = 3 m : E = 400 / 3² = 400 / 9 ≈ 44 lux.
Conclusion : éloigner le luminaire fait chuter très vite l'éclairement.
D'après la question 6, à 2 m on n'a plus que 100 lux, ce qui suffit pour un couloir (100 lx) mais pas pour un bureau (300–500 lx). Que conseilles-tu sur la hauteur de pose des luminaires d'un bureau ? Pourquoi sur-éclairer un bureau à 1000 lx est-il aussi un mauvais choix ?
Hauteur de pose : ne pas poser les luminaires trop haut, car l'éclairement chute en 1/d². Un luminaire trop éloigné du plan de travail donne un éclairement insuffisant ; il faut alors le rapprocher ou en ajouter.
Sur-éclairage (1000 lx pour ce bureau) : cette valeur dépasse l'objectif de l'étude et peut augmenter inutilement la consommation. Le confort dépend aussi de la répartition de la lumière et de l'éblouissement.
Rédige la préconisation d'éclairage du technicien pour l'atelier de 40 m² à 400 lux (éclairement visé, flux total, nombre et type de luminaires, hauteur de pose). Appuie-toi sur tes calculs.
« Pour cet atelier de 40 m², l'objectif de l'étude est de 400 lux. Dans le modèle simplifié où le flux utile est uniforme, Φ = 400 × 40 = 16 000 lm. Avec des luminaires LED de 4000 lm, on obtient n = 4, répartis régulièrement pour un éclairement homogène. Hauteur de pose : au plafond, sans éloigner inutilement les luminaires du plan de travail, car l'éclairement décroît quand la distance augmente (loi en 1/d²). En pratique, le technicien doit aussi tenir compte des pertes, de la répartition photométrique, de l'uniformité et de l'éblouissement. »
On veut éclairer un couloir de 6 m² à 100 lux. Quel flux total faut-il ? Un seul luminaire de 800 lm suffit-il ?
Flux nécessaire : Φ = E × S = 100 × 6 = 600 lm.
Un luminaire de 800 lm fournit 800 lm > 600 lm : il suffit (et donne même un peu plus : E = 800/6 ≈ 133 lux, ce qui reste correct pour une circulation). Un seul luminaire convient ici, contrairement au bureau ou à l'atelier qui en demandent plusieurs.
Réponse à la problématique : dans le modèle simplifié où tout le flux utile est réparti uniformément, on estime l'éclairement moyen avec E = Φ/S. On le compare ensuite aux objectifs de l'étude. Un dimensionnement réel doit intégrer les pertes et la répartition des luminaires.
📚 Cette activité s'appuie sur l'éclairement et le flux lumineux (leçon Ch14, partie 6).