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Activité 2 – Diagnostic d'un éclairage d'atelier insuffisant DIAGNOSTIC

Chapitre 6 – Source lumineuse | Terminale Bac Pro ERA-MA | Physique-Chimie | ⏱ 50 min

Dernière mise à jour : 4 mai 2026, 13:45

Objectifs :

Situation – ouvriers qui se plaignent du manque de lumière

Les 4 ouvriers de l'atelier d'ébénisterie de Léna se plaignent : « On y voit mal sur le plan de travail. » Ahmed, électricien, vient mesurer l'éclairement avec un luxmètre.

Document 1 — Mesures d'Ahmed sur place

Document 2 — Notions clés d'éclairagisme

GrandeurSymboleUnitéDéfinition
Flux lumineuxΦlumen (lm)Quantité totale de lumière émise par une source
ÉclairementElux (lx)Lumière reçue par m² (E = Φ/S)
Efficacité lumineuseηlm/WRendement énergétique de la source
Intensité lumineuseIcandela (cd)Lumière émise dans une direction

Conversion essentielle : 1 lux = 1 lumen / m²

Document 3 — Comparaison technologies d'éclairage

Efficacité lumineuse (lm/W) — moins = plus gourmand 0 30 60 90 120 incandescence (interdite) 12 halogène (rare) 18 fluorescent (néon) 80 LED (actuelle) 130

Un néon T8 36 W neuf émet ~ 3 000 lm. Après 10-15 ans, il peut perdre 30 à 40 % de son flux (jaunissement, dégradation phosphore).

📚 Cette activité s'appuie sur les notions §1 (flux/éclairement) et §3 (efficacité lumineuse) de la leçon.

Problématique : Pourquoi l'éclairement est-il insuffisant et que faut-il faire pour atteindre 500 lux ?

Question 1 ANA

Comparer la mesure (180 lx) à la norme (500 lx). Calculer le déficit en pourcentage. Conclure.

180 lx mesurés vs 500 lx exigés.

Déficit : 500 − 180 = 320 lx.

Soit (320 / 500) × 100 = 64 % en-dessous de la norme.

Conclusion : non-conformité claire au Code du travail. Risque légal en cas d'inspection du travail + risque accident (visibilité insuffisante = accidents avec scie circulaire, défonceuse, etc.).

Question 2 ANA

Citer 3 causes possibles à l'éclairement faible.

  • Vieillissement des lampes : les néons ont 21 ans, leur flux a diminué de 30-40 %. Un néon 36 W neuf émet ~ 3 000 lm ; usé, plutôt 1 800-2 000 lm.
  • Sous-dimensionnement initial : 8 × 36 = 288 W pour 200 m² = 1,44 W/m². Pour atteindre 500 lx en menuiserie, il faut typiquement 5 à 7 W/m² avec des néons (ou 2-3 W/m² avec des LED modernes).
  • Encrassement : diffuseurs des luminaires couverts de poussière de bois → atténuation supplémentaire (jusqu'à -30 %).
  • Couleurs sombres des murs/plafonds : peu de réflexion lumineuse.
  • Hauteur d'installation excessive : plus le luminaire est haut, plus l'éclairement au sol est faible (loi en 1/d²).

Question 3 REA

Pour atteindre 500 lx, calculer le flux lumineux total nécessaire avec la formule :

$$\Phi_{\text{tot}} = \frac{E \times S}{u \times d}$$

avec u = 0,5 (coefficient d'utilisation) et d = 0,8 (coefficient de dépréciation).

Φtot = (500 × 200) / (0,5 × 0,8) = 100 000 / 0,4 = 250 000 lm

Le facteur 1 / (u × d) = 2,5 tient compte des pertes (lumière qui n'arrive pas sur le plan de travail) et de la dépréciation (vieillissement).

Souvent on simplifie en utilisant un facteur global de 1,5 à 2 pour des dimensionnements rapides.

Question 4 REA

Calculer la puissance électrique nécessaire avec : (a) des néons (η = 80 lm/W), (b) des tubes LED (η = 130 lm/W).

P = Φtot / η

  • Avec néons : P = 250 000 / 80 ≈ 3 125 W → soit ~ 90 néons de 36 W. Beaucoup, encombrant.
  • Avec LED : P = 250 000 / 130 ≈ 1 920 W → soit ~ 40 tubes LED de 50 W. Beaucoup moins.

Économie d'énergie LED vs néon : (3 125 − 1 920) / 3 125 ≈ 38 % en moins.

Question 5 VAL

Ahmed propose 2 solutions :
(a) remplacer les 8 néons par 40 tubes LED 50 W.
(b) ajouter 16 néons supplémentaires (24 × 36 W au total).
Calculer la consommation annuelle (10 h/jour × 220 j/an) et le coût (0,18 €/kWh). Conclure.

Heures/an : 10 × 220 = 2 200 h.

  • (a) LED : 40 × 50 = 2 000 W → 2 000 × 2 200 / 1 000 = 4 400 kWh/an → 4 400 × 0,18 = 792 €/an. Atteint les 500 lx.
  • (b) Néons : 24 × 36 = 864 W → 864 × 2 200 / 1 000 = 1 901 kWh/an → 342 €/an. Mais 24 néons usés (1 920 lm × 24 = 46 000 lm) ne suffisent pas pour atteindre 250 000 lm requis. Solution non conforme.

L'option LED est plus chère à l'usage mais la seule conforme aux 500 lx. Et durée de vie : 50 000 h LED vs 8 000 h néon → on ne change pas les tubes pendant 23 ans.

Recommandation : option (a) LED. Coût installation ~ 2 000 € amorti par durée de vie 6 fois plus longue + meilleur confort visuel.

Question 6 REA

Calculer le retour sur investissement de l'option LED par rapport à la solution néon (b), en supposant :

Surcoût LED initial : 2 000 − 600 = 1 400 €.

Surcoût LED annuel d'électricité : 792 − 342 = 450 €/an (LED plus chère en élec).

Économie annuelle LED par non-remplacement néons : 192 / 4 = 48 €/an.

Bilan annuel net : 48 − 450 = −402 €/an. Au sens strict de la consommation, le LED « coûte » plus cher.

Mais : la solution néons (b) est non conforme à la norme 500 lx. Elle n'est donc pas une option valable. Le choix est entre LED ou non-conformité (risque légal et accident).

Si on compare LED conforme vs néons conformes (40 néons hypothétiques pour atteindre 250 000 lm), alors LED est gagnant en consommation.

Question 7 COM

Rédiger en 5 lignes la conclusion qu'Ahmed remettra à Léna (chef d'atelier).

Diagnostic atelier d'éclairage – ébénisterie Léna

Mesure : 180 lx (norme : 500 lx). Non-conformité Code du travail : −64 %. Causes : néons 21 ans (flux dégradé), sous-dimensionnement initial, encrassement.

Solution recommandée : remplacement par 40 tubes LED 50 W (efficacité 130 lm/W, durée 50 000 h). Atteint les 500 lx requis. Investissement ~ 2 000 €. Conformité immédiate, durée 23 ans sans remplacement, meilleur confort visuel pour les ouvriers.

🚀 Pour aller plus loin ANA

Pourquoi l'incandescence (ampoule classique 60 W) a-t-elle été interdite en Europe en 2012 ?

Une ampoule à incandescence transforme l'énergie ainsi :

  • ~ 5 % en lumière visible
  • ~ 95 % en chaleur (infrarouge)

Efficacité : 12 lm/W (vs 130 lm/W pour LED → 11 fois moins efficace).

L'Union européenne a progressivement interdit la vente d'ampoules à incandescence à partir de 2009 (puis halogènes en 2018) pour des raisons d'économie d'énergie : remplacer toutes les incandescences par des LED économise environ 40 TWh/an en Europe, l'équivalent de 4 réacteurs nucléaires.

Aujourd'hui, on ne trouve plus que des LED ou des fluo-compactes en magasin.

À retenir