Comprendre la candela et l’intensité lumineuse : comment la lumière est-elle dirigée ?

La candela apparaît principalement sur les fiches techniques des spots, projecteurs, luminaires sur rail et appareils d’éclairage extérieur. Elle complète le lumen en indiquant non pas la quantité totale de lumière produite, mais la manière dont cette lumière est concentrée dans une direction.

Deux projecteurs peuvent émettre exactement le même flux lumineux tout en présentant des intensités très différentes. Le premier diffuse largement sa lumière. Le second concentre la même quantité de lumière dans un faisceau étroit et produit une intensité beaucoup plus importante au centre.

Comprendre la candela permet de choisir une optique, d’anticiper la portée d’un projecteur et de comparer correctement des luminaires directionnels.

Qu’est-ce que l’intensité lumineuse ?

L’intensité lumineuse décrit la quantité de flux lumineux émise dans une direction donnée. Elle est représentée par la lettre I et exprimée en candelas, dont le symbole est cd.

La Commission internationale de l’éclairage définit l’intensité lumineuse comme la densité de flux lumineux par rapport à l’angle solide dans une direction déterminée.

De manière simplifiée :

Intensité lumineuse = flux lumineux dans une direction ÷ angle solide

L’intensité ne décrit donc pas toute la lumière produite par le luminaire. Elle décrit la concentration de cette lumière dans une direction précise.

Cette grandeur est particulièrement importante pour :

• les spots ;

• les projecteurs ;

• les downlights ;

• les luminaires sur rail ;

• les appareils d’éclairage extérieur ;

• les optiques destinées à l’éclairage d’accentuation ;

• les projecteurs installés à grande hauteur.

Qu’est-ce qu’une candela ?

La candela est l’unité du Système international utilisée pour mesurer l’intensité lumineuse dans une direction donnée.

Elle fait partie des sept unités de base du Système international, avec le mètre, le kilogramme, la seconde, l’ampère, le kelvin et la mole.

Son nom provient historiquement de la bougie, mais sa définition moderne repose sur une référence physique précise établie par le Bureau international des poids et mesures.

La candela ne doit donc pas être considérée comme une simple équivalence approximative avec une bougie. Elle constitue une unité scientifique définie et reproductible.

Quelle différence existe-t-il entre les lumens et les candelas ?

Le lumen mesure la quantité totale de lumière visible émise. La candela mesure l’intensité de cette lumière dans une direction particulière.

Prenons deux spots produisant chacun 1 000 lm :

• le premier possède un faisceau large de 60° ;

• le second possède un faisceau étroit de 10°.

Leur flux total est identique, mais le spot de 10° concentre ses lumens sur une zone beaucoup plus petite. Son intensité centrale exprimée en candelas sera donc nettement supérieure.

Les lumens répondent à la question :

Quelle quantité totale de lumière le luminaire produit-il ?

Les candelas répondent à la question :

Avec quelle intensité cette lumière est-elle envoyée dans cette direction ?

Quelle relation existe-t-il entre le lumen et la candela ?

L’intensité lumineuse correspond au flux lumineux distribué dans un angle solide.

La relation entre les deux unités est la suivante :

1 lumen = 1 candela × 1 stéradian

Le stéradian, noté sr, est l’unité utilisée pour mesurer un angle solide dans l’espace.

Un luminaire n’émet généralement pas son flux avec la même intensité dans toutes les directions. La relation entre lumens et candelas dépend donc entièrement de la distribution photométrique.

Il n’existe pas de conversion universelle entre lumens et candelas sans connaître l’angle et la forme du faisceau.

Qu’est-ce qu’un angle solide ?

Dans un dessin en deux dimensions, un angle permet de décrire l’ouverture entre deux lignes. Dans l’espace en trois dimensions, l’angle solide permet de décrire l’ouverture d’un cône.

Un spot directionnel distribue son flux dans un volume lumineux pouvant être assimilé à un cône. Plus ce cône est étroit, plus les lumens sont concentrés.

À flux identique :

• un angle solide réduit produit généralement davantage de candelas ;

• un angle solide important produit généralement moins de candelas dans chaque direction.

Cette notion explique pourquoi une petite optique peut produire une lumière intense sur une zone éloignée sans nécessairement posséder un flux lumineux très élevé.

Qu’est-ce que l’intensité au centre du faisceau ?

L’intensité au centre du faisceau correspond à la valeur de l’intensité lumineuse mesurée sur l’axe optique du luminaire.

Elle est parfois désignée par les expressions :

• intensité centrale ;

• intensité dans l’axe ;

• centre beam intensity ;

• CBCP, pour Center Beam Candlepower.

Cette valeur est particulièrement utile pour comparer des projecteurs directionnels.

Elle ne décrit toutefois que le centre du faisceau. Elle ne renseigne pas directement sur :

• la régularité de la lumière ;

• la douceur des bords ;

• la présence de plusieurs pics ;

• l’uniformité ;

• la lumière située en dehors du faisceau principal.

Une intensité centrale élevée peut être associée à un faisceau très étroit, mais également à une répartition irrégulière. La courbe photométrique reste donc indispensable.

Qu’est-ce que l’intensité maximale ?

L’intensité maximale, ou peak intensity, correspond à la plus grande valeur d’intensité lumineuse présente dans le faisceau optique.

Cette valeur n’est pas nécessairement située exactement sur l’axe central lorsque la distribution lumineuse est asymétrique.

C’est notamment le cas pour :

• les optiques wallwasher ;

• les projecteurs de voirie ;

• les luminaires de façade ;

• les appareils destinés aux chemins et circulations ;

• certaines appliques ;

• les optiques elliptiques ou asymétriques.

Pour une photométrie asymétrique, il faut donc connaître la direction dans laquelle l’intensité maximale est mesurée.

Comment l’angle du faisceau est-il défini ?

Selon la définition de la CIE, l’angle du faisceau correspond à l’angle compris entre deux directions dans lesquelles l’intensité lumineuse atteint 50 % de l’intensité mesurée au centre du faisceau.

Il s’agit de l’angle complet, et non d’un demi-angle.

Un projecteur annoncé à 20° possède ainsi un faisceau délimité par les deux directions où l’intensité atteint la moitié de la valeur centrale.

Cette définition permet de comparer les ouvertures, mais elle ne décrit pas toute la lumière émise. Une quantité de lumière reste présente en dehors de cet angle principal.

Quelle différence existe-t-il entre l’angle du faisceau et l’angle de champ ?

L’angle du faisceau est généralement défini au niveau où l’intensité atteint 50 % de sa valeur centrale.

L’angle de champ peut être utilisé pour décrire une ouverture plus large correspondant à un niveau d’intensité inférieur, souvent 10 % de la valeur centrale selon les conventions employées.

L’angle de champ permet de visualiser la lumière périphérique entourant le faisceau principal.

Deux projecteurs possédant le même angle de faisceau peuvent présenter des transitions très différentes :

• bord net ;

• dégradé progressif ;

• halo périphérique ;

• double contour ;

• irrégularités visibles.

Pour une prescription lumière exigeante, il faut examiner le faisceau complet et pas uniquement l’angle annoncé.

Pourquoi un faisceau étroit produit-il plus de candelas ?

Un faisceau étroit concentre le flux lumineux dans un angle solide réduit.

Si deux spots produisent le même nombre de lumens, celui qui possède l’optique la plus étroite envoie davantage de lumière dans chaque direction comprise dans son faisceau principal.

Son intensité centrale devient donc plus élevée.

Cette propriété permet notamment :

• d’éclairer un objet éloigné ;

• de créer un accent lumineux précis ;

• de travailler depuis une grande hauteur ;

• de produire un contraste important ;

• de limiter la lumière envoyée en dehors de la cible.

Une intensité élevée ne signifie toutefois pas que le luminaire produira davantage de lumière totale.

Un nombre élevé de candelas signifie-t-il qu’un luminaire éclaire mieux ?

Non. Un nombre élevé de candelas signifie principalement que la lumière est fortement concentrée dans une direction.

Cette concentration peut être pertinente pour :

• une sculpture ;

• une façade ;

• un élément architectural ;

• un arbre ;

• un objet dans une vitrine ;

• un éclairage à grande distance.

Elle peut être inadaptée pour :

• un éclairage général ;

• un bureau ;

• une circulation nécessitant de l’uniformité ;

• un plafond bas ;

• une grande surface à éclairer régulièrement.

Le bon niveau de candelas dépend de la distance, de la surface ciblée et de l’effet recherché.

Comment la distance influence-t-elle l’éclairement ?

Pour une source assimilable à une source ponctuelle, dirigée perpendiculairement vers une surface, l’éclairement au centre du faisceau peut être estimé avec la relation suivante :

Éclairement en lux = intensité en candelas ÷ distance²

Un projecteur possédant une intensité centrale de 10 000 cd produira théoriquement :

• 10 000 lx à 1 m ;

• 2 500 lx à 2 m ;

• 400 lx à 5 m ;

• 100 lx à 10 m.

Lorsque la distance double, l’éclairement est approximativement divisé par quatre.

Cette relation doit être utilisée avec précaution. Elle suppose notamment :

• une source suffisamment éloignée pour être assimilée à un point ;

• une mesure sur l’axe ;

• une surface perpendiculaire au faisceau ;

• l’absence d’obstacle ;

• l’absence de contribution des réflexions.

Une étude photométrique reste préférable pour un projet réel.

Comment calculer le diamètre d’un faisceau ?

Pour un faisceau circulaire et symétrique, son diamètre approximatif peut être calculé à partir de la distance et de l’angle :

Diamètre du faisceau = 2 × distance × tangente de la moitié de l’angle

Cette formule permet d’obtenir un premier ordre de grandeur.

À une distance de 5 m :

• un faisceau de 10° couvre environ 0,87 m ;

• un faisceau de 20° couvre environ 1,76 m ;

• un faisceau de 40° couvre environ 3,64 m.

Ces valeurs décrivent l’ouverture associée à l’angle annoncé. Elles ne représentent pas nécessairement la totalité de la lumière visible autour du faisceau.

La candela permet-elle de calculer les lux ?

Oui, dans certaines conditions simplifiées.

Lorsque l’intensité dans la direction considérée est connue, l’éclairement peut être estimé en tenant compte de la distance et de l’orientation de la surface.

Sur l’axe et perpendiculairement au faisceau :

E = I ÷ d²

Avec :

• E : éclairement en lux ;

• I : intensité lumineuse en candelas ;

• d : distance en mètres.

Si la surface est inclinée, il faut également tenir compte de l’angle d’incidence. Dans un espace réel, les réflexions et les autres luminaires modifient également le résultat.

La candela mesure-t-elle la luminosité perçue ?

Pas directement.

La candela mesure l’intensité lumineuse dans une direction. La sensation de luminosité dépend également :

• de la surface apparente de la source ;

• de la luminance ;

• du contraste avec l’environnement ;

• de l’adaptation de l’œil ;

• de la distance ;

• de la couleur de la lumière ;

• de la taille de la zone éclairée.

Une petite source très intense peut paraître éblouissante. Une grande surface lumineuse produisant la même intensité globale peut sembler plus douce.

Pour étudier la lumière perçue par l’œil, la luminance exprimée en cd/m² devient une grandeur essentielle.

Quelle différence existe-t-il entre candela et candela par mètre carré ?

La candela mesure l’intensité lumineuse dans une direction.

La candela par mètre carré, notée cd/m², mesure la luminance d’une source ou d’une surface dans une direction donnée.

La luminance tient compte de la surface apparente. Elle aide à évaluer :

• la brillance d’un luminaire ;

• la luminosité d’un écran ;

• la perception d’une façade ;

• les contrastes ;

• certains phénomènes d’éblouissement.

Ces deux grandeurs sont liées, mais ne décrivent pas le même phénomène.

Quel est le rôle de l’optique ?

L’optique contrôle la répartition du flux et détermine en grande partie l’intensité lumineuse obtenue.

Elle peut utiliser :

• des lentilles ;

• des réflecteurs ;

• des diffuseurs ;

• des prismes ;

• des grilles ;

• des accessoires de défilement ;

• des volets coupe-flux ;

• des nids d’abeille.

Une bonne optique ne se contente pas d’augmenter les candelas. Elle doit produire une distribution adaptée, régulière et maîtrisée.

Selon le projet, l’optique peut rechercher :

• une concentration précise ;

• une diffusion large ;

• une forme elliptique ;

• une distribution asymétrique ;

• un éclairage rasant ;

• un effet wallwasher ;

• une réduction de l’éblouissement.

Comment lire une courbe photométrique ?

Une courbe photométrique représente l’intensité lumineuse du luminaire dans différentes directions.

La distance entre le centre du diagramme et la courbe correspond à la valeur de l’intensité dans la direction considérée.

La courbe permet d’identifier :

• un faisceau étroit ou large ;

• une distribution symétrique ;

• une distribution asymétrique ;

• une émission directe ;

• une émission indirecte ;

• une intensité maximale décalée ;

• une lumière latérale importante.

Les courbes sont fréquemment représentées dans plusieurs plans, notamment C0-C180 et C90-C270.

Lorsque les deux courbes sont identiques, la distribution est généralement symétrique autour de l’axe. Lorsqu’elles diffèrent, le faisceau peut être elliptique ou asymétrique.

Pourquoi certaines courbes sont-elles exprimées en cd/klm ?

La notation cd/klm signifie candelas pour 1 000 lumens.

Elle normalise la distribution photométrique par rapport au flux du luminaire. Elle permet de comparer la forme des distributions indépendamment de leur flux total.

Pour obtenir une intensité réelle à partir d’une valeur en cd/klm, il faut tenir compte du flux effectif du luminaire.

Par exemple, une valeur de 2 000 cd/klm appliquée à un luminaire de 3 000 lm correspond théoriquement à :

2 000 × 3 = 6 000 cd

Cette lecture nécessite de vérifier que le fichier photométrique et le flux correspondent exactement à la référence étudiée.

Que contiennent les fichiers IES et LDT ?

Les fichiers IES et LDT contiennent les données photométriques permettant de représenter la distribution réelle d’un luminaire.

Ils indiquent notamment les intensités mesurées dans différentes directions.

Ces fichiers sont utilisés dans les logiciels d’étude d’éclairage pour calculer :

• les niveaux de lux ;

• les faisceaux ;

• l’uniformité ;

• les implantations ;

• les luminances selon les logiciels et les données disponibles ;

• certains indicateurs d’éblouissement.

Pour comparer deux spots, les fichiers photométriques sont souvent plus utiles que la seule valeur maximale en candelas.

L’intensité lumineuse influence-t-elle l’éblouissement ?

Une forte intensité dirigée vers les yeux peut augmenter le risque d’éblouissement. Elle n’est cependant pas le seul facteur.

L’éblouissement dépend également :

• de la luminance de la source ;

• de sa surface apparente ;

• de sa position dans le champ visuel ;

• du contraste avec l’environnement ;

• du nombre de luminaires visibles ;

• de la durée d’observation ;

• des accessoires optiques.

Un projecteur à forte intensité correctement orienté vers une façade peut être confortable pour l’observateur. Le même projecteur dirigé vers une circulation peut devenir très gênant.

L’orientation et le contrôle optique sont donc aussi importants que la valeur en candelas.

Comment comparer deux projecteurs ?

La comparaison doit porter sur des références possédant des conditions équivalentes.

Il faut vérifier :

• le flux sortant ;

• l’intensité centrale ;

• l’intensité maximale ;

• l’angle du faisceau ;

• l’angle de champ lorsqu’il est disponible ;

• la forme du faisceau ;

• la courbe photométrique ;

• la température de couleur ;

• l’IRC ;

• les accessoires ;

• la distance d’installation ;

• la taille de la zone ciblée ;

• le contrôle de l’éblouissement.

Un projecteur affichant davantage de candelas n’est pas nécessairement plus performant. Son optique peut simplement être plus étroite.

Les erreurs à éviter

Les erreurs les plus fréquentes consistent à :

• confondre lumens et candelas ;

• comparer uniquement l’intensité maximale ;

• ignorer l’angle du faisceau ;

• oublier la distance d’installation ;

• confondre angle du faisceau et angle de champ ;

• utiliser un faisceau trop étroit pour une grande surface ;

• choisir trop de candelas pour une faible hauteur ;

• négliger la lumière périphérique ;

• ignorer la forme réelle du faisceau ;

• oublier l’éblouissement ;

• comparer des valeurs en cd avec des valeurs en cd/klm ;

• utiliser un fichier photométrique ne correspondant pas à la référence exacte.

Les conseils de 8-48

Le choix de l’intensité lumineuse doit commencer par la surface à éclairer et non par la recherche du nombre de candelas le plus élevé.

Avant de choisir une optique, il faut connaître :

• la distance entre le luminaire et la cible ;

• les dimensions de la zone ;

• le niveau de lux recherché ;

• le contraste souhaité ;

• la hauteur d’installation ;

• la direction du regard ;

• les risques d’éblouissement ;

• les contraintes de réglage ;

• les surfaces environnantes ;

• l’ambiance lumineuse attendue.

Un faisceau bien choisi utilise efficacement le flux disponible et évite de multiplier inutilement les luminaires.

Conclusion

La candela mesure l’intensité lumineuse dans une direction donnée. Elle complète le lumen, qui mesure la quantité totale de lumière produite.

À flux identique, un faisceau étroit présente généralement une intensité plus élevée qu’un faisceau large. Cette intensité permet d’éclairer à distance, de créer des accents et de mettre en valeur des éléments précis.

La candela ne doit jamais être interprétée seule. Elle doit être associée à l’angle du faisceau, à la distance, à la photométrie, à la surface ciblée et au confort visuel.

Une bonne prescription lumière ne recherche pas l’intensité maximale, mais l’intensité adaptée au projet.

FAQ sur la candela et l’intensité lumineuse

Qu’est-ce qu’une candela en éclairage ?

La candela est l’unité du Système international utilisée pour mesurer l’intensité lumineuse dans une direction précise. Elle indique la concentration du flux lumineux dans cette direction. Elle est particulièrement utile pour décrire les spots, projecteurs et luminaires directionnels.

Quelle différence existe-t-il entre lumen et candela ?

Le lumen mesure la quantité totale de lumière émise. La candela mesure l’intensité de cette lumière dans une direction. Un spot peut produire peu de lumens mais beaucoup de candelas s’il concentre son flux dans un faisceau très étroit.

Quelle différence existe-t-il entre candela et lux ?

La candela mesure l’intensité lumineuse émise dans une direction. Le lux mesure la lumière reçue par une surface. L’éclairement en lux dépend de l’intensité en candelas, de la distance et de l’orientation de la surface.

Peut-on convertir directement les lumens en candelas ?

Non, car la conversion dépend de la distribution du flux et de l’angle solide. Il faut connaître l’angle et la forme du faisceau. Deux luminaires possédant le même flux peuvent présenter des intensités très différentes.

Un projecteur avec plus de candelas porte-t-il plus loin ?

À photométrie et conditions comparables, une intensité plus élevée permet généralement de maintenir davantage de lux à grande distance. Il faut cependant contrôler l’angle, la régularité du faisceau, l’orientation et l’éblouissement.

Pourquoi un faisceau étroit possède-t-il plus de candelas ?

Il concentre le flux lumineux dans un angle plus réduit. La quantité de lumière envoyée dans chaque direction du faisceau principal devient donc plus importante. Cette concentration augmente l’intensité sans nécessairement augmenter les lumens.

Comment calculer les lux à partir des candelas ?

Sur l’axe d’une source ponctuelle et pour une surface perpendiculaire, l’éclairement peut être estimé avec la formule : lux = candelas ÷ distance². Les installations réelles nécessitent toutefois une étude tenant compte de la photométrie et des réflexions.

Que signifie CBCP sur une fiche technique ?

CBCP signifie Center Beam Candlepower. Cette valeur correspond à l’intensité lumineuse mesurée au centre du faisceau. Elle permet de comparer la concentration de plusieurs projecteurs, à condition d’examiner également leur angle et leur distribution photométrique.

Que signifie cd/klm ?

La notation cd/klm signifie candelas pour 1 000 lumens. Elle permet de normaliser une courbe photométrique par rapport au flux. Pour obtenir l’intensité réelle, il faut multiplier la valeur normalisée par le flux du luminaire exprimé en milliers de lumens.

Qu’est-ce que l’angle du faisceau ?

L’angle du faisceau est généralement délimité par les directions dans lesquelles l’intensité atteint 50 % de sa valeur centrale. Plus l’angle est réduit, plus la lumière est concentrée. Il ne décrit pas toute la lumière périphérique.

Comment choisir entre un faisceau de 10°, 20° ou 40° ?

Le choix dépend de la distance et de la taille de la zone. Un faisceau de 10° convient à un accent précis ou à une grande distance. Un faisceau de 20° offre un accent plus large. Un faisceau de 40° couvre une surface plus importante.

Combien de candelas faut-il pour éclairer une façade ?

Il n’existe pas de valeur universelle. Le besoin dépend de la hauteur, du recul, des matériaux, de la pollution lumineuse, du niveau recherché et de la photométrie. Un calcul d’éclairage permet de déterminer l’intensité réellement nécessaire.

Les candelas permettent-elles d’évaluer l’éblouissement ?

Elles fournissent une information utile sur la direction et la concentration de la lumière, mais ne suffisent pas. L’éblouissement dépend également de la luminance, de la surface apparente, de la position du luminaire et du contraste environnant.

Une intensité élevée signifie-t-elle une consommation élevée ?

Pas nécessairement. L’intensité dépend fortement de l’optique. Un luminaire de faible puissance peut produire beaucoup de candelas en concentrant son flux dans un faisceau étroit. La consommation doit être vérifiée séparément en watts.

Pourquoi consulter le fichier IES ou LDT ?

Le fichier photométrique présente les intensités dans toutes les directions utiles. Il permet de connaître la forme réelle du faisceau et de réaliser une simulation. Il est plus complet qu’une seule valeur maximale exprimée en candelas.

En savoir plus

Consulter le Guide de l’éclairage 8-48 >