Chapitre 6 – Choisir une source lumineuse | Terminale Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Signaux | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Sophie est conceptrice lumiere chez Atelier Lux, un bureau d'etudes specialise dans l'eclairage professionnel a Nantes. Un fabricant de meubles lui demande de concevoir l'eclairage de son nouveau showroom de 200 m² ou seront exposees des cuisines et des bibliotheques en bois massif. Les clients doivent percevoir fidelement les teintes du bois (chene, noyer, hetre) et les finitions (vernis, laque). Sophie compare trois types de sources lumineuses.
| Source | Puissance (W) | Flux lumineux (lm) | Efficacite (lm/W) | Temperature de couleur (K) | IRC | Type de spectre | Duree de vie (h) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Halogene 230 V | 100 | 1 600 | ? | 2 900 | 100 | Continu | 2 000 |
| Tube fluorescent T5 | 28 | 2 600 | ? | 4 000 | 85 | Raies + phosphore | 20 000 |
| LED panneau | 40 | 4 400 | ? | 4 000 | 92 | Large (pic bleu + phosphore) | 50 000 |
| Temperature (K) | Apparence | Ambiance | Usage recommande |
|---|---|---|---|
| ≤ 3 000 K | Blanc chaud (jaune) | Intime, chaleureuse | Logements, restaurants, hotels |
| 3 500 – 4 500 K | Blanc neutre | Confortable, naturelle | Bureaux, commerces, showrooms |
| ≥ 5 000 K | Blanc froid (bleute) | Stimulante, clinique | Ateliers, hopitaux, laboratoires |
Plus le spectre couvre toutes les longueurs d'onde du visible, plus l'IRC est élevé et plus les couleurs sont fidèles.
a) Quelle est la mission de Sophie ? Quel est le critere essentiel pour l'eclairage d'un showroom de mobilier en bois ?
b) Citer les trois types de sources lumineuses qu'elle compare.
a) Sophie doit concevoir l'eclairage du showroom. Le critere essentiel est la fidelite de restitution des couleurs (les clients doivent percevoir les vraies teintes du bois et des finitions).
b) Les trois sources comparees sont : l'halogene, le tube fluorescent T5 et la LED panneau.
L'efficacite lumineuse se calcule avec la formule : \(\eta = \dfrac{\Phi}{P}\) (en lm/W).
Calculer l'efficacite lumineuse de chaque source et completer le tableau.
| Source | Puissance P (W) | Flux Φ (lm) | Efficacite η (lm/W) |
|---|---|---|---|
| Halogene | 100 | 1 600 | ...... |
| Tube fluorescent T5 | 28 | 2 600 | ...... |
| LED panneau | 40 | 4 400 | ...... |
Halogene : \(\eta = \dfrac{1\,600}{100} = \mathbf{16 \text{ lm/W}}\)
Tube fluorescent T5 : \(\eta = \dfrac{2\,600}{28} \approx \mathbf{93 \text{ lm/W}}\)
LED panneau : \(\eta = \dfrac{4\,400}{40} = \mathbf{110 \text{ lm/W}}\)
La LED est la source la plus efficace : elle produit le plus de lumiere par watt consomme.
a) Classer les trois sources par ordre croissant d'efficacite lumineuse.
b) Quelle source est la moins efficace ? Combien de fois la LED est-elle plus efficace que l'halogene ?
a) Classement par efficacite croissante : halogene (16 lm/W) < tube fluorescent (93 lm/W) < LED (110 lm/W).
b) L'halogene est la moins efficace. La LED est environ \(\dfrac{110}{16} \approx 6{,}9\) fois, soit presque 7 fois plus efficace que l'halogene.
D'apres le document 1, chaque source a un type de spectre different.
a) Qu'est-ce qu'un spectre continu ? Quelle source en possede un ?
b) Le tube fluorescent a un spectre de raies combine a un phosphore. En quoi ce spectre differe-t-il d'un spectre continu ?
c) Pourquoi un spectre continu donne-t-il generalement un meilleur IRC qu'un spectre de raies ?
a) Un spectre continu contient toutes les longueurs d'onde du domaine visible (du violet au rouge, sans interruption). L'halogene possede un spectre continu.
b) Un spectre de raies ne contient que quelques longueurs d'onde precises (raies fines). Le phosphore du tube fluorescent elargit ces raies, mais certaines couleurs restent sous-representees par rapport a un spectre continu.
c) Un spectre continu eclaire toutes les couleurs de facon equilibree, ce qui permet de voir les objets avec leurs vraies couleurs. Un spectre de raies peut sous-representer certaines longueurs d'onde, ce qui fausse la perception de certaines teintes (d'ou un IRC plus faible).
a) D'apres le document 2, quelle temperature de couleur est recommandee pour un showroom ?
b) Parmi les trois sources, laquelle a la temperature de couleur la plus basse ? Quelle ambiance produit-elle ?
a) Pour un showroom (commerce), une temperature de couleur blanc neutre entre 3 500 et 4 500 K est recommandee.
b) L'halogene a la temperature la plus basse (2 900 K). Elle produit une ambiance chaude et jaunatre, agreable mais qui peut modifier la perception des teintes du bois.
Sophie hesite entre le tube fluorescent T5 (IRC = 85) et la LED panneau (IRC = 92) pour le showroom.
a) Lequel des deux offre le meilleur rendu des couleurs ?
b) D'apres le document 3, les deux sources ont-elles un IRC « acceptable » pour un showroom ? Justifier.
c) Pour un showroom de mobilier en bois ou la fidelite des couleurs est critique, quel seuil d'IRC recommandez-vous ?
a) La LED panneau (IRC = 92) offre un meilleur rendu des couleurs que le tube fluorescent (IRC = 85).
b) Oui, les deux ont un IRC ≥ 80, donc un bon rendu acceptable. Cependant, pour un showroom de mobilier, un IRC ≥ 90 est recommande car les clients doivent percevoir les teintes exactes du bois.
c) Pour un showroom de mobilier, on recommande un IRC ≥ 90 (excellent rendu). Seule la LED panneau (IRC = 92) atteint ce seuil.
Le showroom de 200 m² necessite un eclairement de 500 lux, soit un flux lumineux total de :
\[\Phi_{\text{total}} = 500 \times 200 = 100\,000 \text{ lm}\]
Calculer le nombre de luminaires necessaires et la puissance totale pour chaque source :
| Source | Flux par luminaire (lm) | Nombre de luminaires | Puissance totale (W) |
|---|---|---|---|
| Halogene | 1 600 | ...... | ...... |
| Tube fluo T5 | 2 600 | ...... | ...... |
| LED panneau | 4 400 | ...... | ...... |
Halogene : \(\dfrac{100\,000}{1\,600} = 62{,}5\), soit 63 luminaires. Puissance : \(63 \times 100 = \mathbf{6\,300 \text{ W}}\).
Tube fluo T5 : \(\dfrac{100\,000}{2\,600} \approx 38{,}5\), soit 39 luminaires. Puissance : \(39 \times 28 = \mathbf{1\,092 \text{ W}}\).
LED panneau : \(\dfrac{100\,000}{4\,400} \approx 22{,}7\), soit 23 luminaires. Puissance : \(23 \times 40 = \mathbf{920 \text{ W}}\).
La LED est la solution la plus economique : 23 luminaires pour 920 W au total, contre 63 halogenes pour 6 300 W !
Le cout de l'electricite est de 0,18 €/kWh. Le showroom est eclaire 10 heures par jour, 300 jours par an.
Calculer le cout annuel d'electricite pour l'eclairage LED et pour l'eclairage halogene. Quel est le gain annuel ?
LED : Energie annuelle = \(0{,}920 \times 10 \times 300 = 2\,760\) kWh. Cout = \(2\,760 \times 0{,}18 = \mathbf{496{,}80 \text{ €/an}}\).
Halogene : Energie annuelle = \(6{,}300 \times 10 \times 300 = 18\,900\) kWh. Cout = \(18\,900 \times 0{,}18 = \mathbf{3\,402 \text{ €/an}}\).
Gain annuel : \(3\,402 - 496{,}80 = \mathbf{2\,905 \text{ €/an}}\). L'eclairage LED permet d'economiser pres de 2 900 € par an en electricite.
Sophie doit presenter sa recommandation au fabricant de meubles. Rediger un court paragraphe (4 a 5 lignes) justifiant le choix de la LED panneau 4 000 K pour le showroom, en utilisant au moins trois criteres parmi : efficacite lumineuse, IRC, temperature de couleur, cout energetique, duree de vie.
La LED panneau 4 000 K est la solution la plus adaptee pour le showroom de mobilier. Son efficacite lumineuse de 110 lm/W est la plus elevee, ce qui reduit la consommation electrique a seulement 920 W pour tout le showroom (contre 6 300 W en halogene). Son IRC de 92 garantit un excellent rendu des couleurs, permettant aux clients de percevoir fidelement les teintes du bois. Sa temperature de 4 000 K (blanc neutre) offre une ambiance confortable et naturelle. Enfin, sa duree de vie de 50 000 heures (contre 2 000 h pour l'halogene) reduit considerablement les couts de maintenance.
Le fabricant souhaite ajouter des spots d'accentuation sur les pièces les plus prestigieuses (chêne massif teinté). On lui propose des LED « expert color » avec IRC = 97 mais un flux par luminaire de 1 800 lm seulement (40 W). Pour éclairer 8 zones de 6 m² (chacune à 800 lux), combien de spots faut-il ? Et pourquoi privilégier l'IRC = 97 plutôt que 92 sur ces zones ?
Flux requis par zone : \(800 \times 6 = 4\,800\) lm. Nombre de spots par zone : \(\lceil 4\,800 / 1\,800 \rceil = 3\). Total : \(3 \times 8 = \mathbf{24 \text{ spots}}\) (puissance : \(24 \times 40 = 960\) W). Sur les pièces prestigieuses, un IRC = 97 restitue mieux les nuances fines (veines du bois, reflets du vernis) qu'un IRC = 92, ce qui valorise le produit auprès des clients haut de gamme.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Spectres d'émission), §2 (Température de couleur et IRC) et §3 (Efficacité lumineuse et choix d'une source) de la leçon Ch06.