Courbe photométrique LED : comment lire le rapport

2026-10-20 · Guías técnicas

La courbe photométrique LED est le document qui explique le mieux comment un module va se comporter avant de le monter, et aussi celui qu'on lit le moins à l'atelier. Derrière ces lignes de couleur se trouve la réponse à la question : jusqu'où peut-on espacer les modules LED 12V à lentille grand angle 175° pour caissons lumineux et enseignes sans points chauds ni ombres sur la face avant ? Dans ce guide, nous lisons pas à pas le rapport de laboratoire réel affiché ci-dessus : la flèche rouge indique l'angle de faisceau moyen.

Module analysé dans ce rapport

Module LED haute intensité 140 lm/W – 4 diodes – 175° – 1,8 W – 12 V DC – IP67

252 lumens par module et lentille batwing de 175° pour espacer davantage les modules dans les enseignes et caissons lumineux de faible et moyenne profondeur, sans points chauds en façade.

Voir la fiche, le prix et le tableau d'installation →

Une courbe photométrique, ou diagramme de répartition de l'intensité lumineuse, montre combien de candelas une source de lumière émet dans chaque direction. Elle est obtenue en laboratoire avec un goniophotomètre et présentée sous forme de diagramme polaire accompagné de données comme l'angle de faisceau à 50 % et, souvent, d'un diagramme isolux. Savoir la lire permet de choisir l'espacement entre modules LED, de prévoir l'uniformité sur le diffuseur et de comparer les optiques de différents fabricants avec des données mesurées plutôt qu'avec des arguments commerciaux.

1. Comment obtient-on une courbe photométrique en laboratoire ?

Tout commence dans une salle obscure aux murs noir mat, où la seule lumière présente est celle du module testé. Le module est fixé sur le bras d'un goniophotomètre, un appareil motorisé qui le fait tourner sur deux axes avec une précision au dixième de degré pendant qu'un photomètre étalonné, placé à distance fixe, mesure l'intensité lumineuse à chaque position. Sur les appareils de type C, les plus courants pour les luminaires et modules LED, le parcours est organisé en plans verticaux (C0, C30, C60, C90…) et, dans chaque plan, en angles gamma de 0° (juste en face du module) à 180° (juste derrière). Avant la mesure, le module est alimenté par une alimentation stabilisée à sa tension nominale, ici 12 V DC, et laissé allumé jusqu'à stabilisation de sa température et de son flux, car une LED tout juste allumée émet plus de lumière qu'une LED qui fonctionne depuis une demi-heure. La distance de mesure est choisie plusieurs fois supérieure à la taille de la source pour que la loi de l'inverse du carré de la distance s'applique, et le logiciel de l'appareil convertit les lectures en candelas, calcule l'angle de faisceau et exporte les résultats dans des formats standard comme IES ou EULUMDAT (LDT), ensuite chargés dans des logiciels de calcul comme DIALux ou Relux. Les méthodes d'essai et de présentation des données sont décrites dans des normes comme IES LM-79 (essai des produits d'éclairage LED), CIE 121 (photométrie et goniophotométrie des luminaires) et EN 13032-1 (mesure et présentation des données photométriques), et les laboratoires de référence travaillent sous accréditation ISO/IEC 17025, qui vérifie leur compétence technique et la traçabilité de leurs étalonnages. C'est pourquoi, en comparant les rapports de différents fournisseurs, il faut toujours demander quel laboratoire a réalisé l'essai, avec quel équipement et selon quelle norme.

2. Que représente le diagramme polaire de répartition de l'intensité lumineuse ?

Le graphique de gauche, intitulé Luminous Intensity Distribution Diagram, est la courbe photométrique proprement dite. Il se lit comme une horloge vue de profil, avec le module au centre :

• Angles (0° à ±180°) : 0°, en bas, est la direction frontale du module ; ±90° est le plan horizontal, au ras de la base ; et ±180°, en haut, est l'arrière. La courbe n'occupe que la moitié inférieure car le module n'émet pas de lumière vers l'arrière.
• Cercles concentriques (0, 16, 32, 48, 64 et 80) : c'est l'échelle d'intensité en candelas, indiquée UNIT: cd. Plus la courbe s'éloigne du centre pour un angle donné, plus la lumière émise dans cette direction est importante.
• Quatre courbes de couleur : chacune correspond à un plan de mesure (C0/180, C30/210, C60/240 et C90/270), comme nous le verrons au point 3.

Pourquoi la courbe a-t-elle une forme d'aile de chauve-souris (batwing) ?

Une lentille classique concentre le maximum de lumière juste en face (0°). Ici, c'est l'inverse : dans l'axe central, la courbe atteint à peine le premier cercle, environ 16 cd, puis s'ouvre vers les côtés en deux lobes dont les pics, situés entre 65° et 70°, s'approchent du cercle extérieur : une lecture approximative du graphique donne 70–78 cd, quatre à cinq fois plus que dans l'axe. Cette silhouette est appelée répartition batwing ou en aile de chauve-souris.

La raison est géométrique. La lumière qui sort en biais parcourt plus de distance jusqu'au diffuseur et arrive inclinée, elle éclaire donc moins par unité de surface. En renforçant l'émission latérale, la lentille compense ces pertes : la zone juste devant le module n'est pas suréclairée et l'espace entre deux modules voisins reçoit plus de lumière. Résultat : une façade sans points chauds avec moins de modules au mètre carré.

Que signifie « Average Beam Angle (50 %) : 175,3° » ?

C'est la valeur indiquée par la flèche rouge. L'angle de faisceau à 50 % (critère FWHM, full width at half maximum) est l'ouverture totale entre les deux directions où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur maximale. Avec des pics d'environ 75 cd, le seuil se situe vers 37 cd, et la courbe ne descend pas sous cette valeur avant de frôler le plan horizontal. C'est pourquoi l'ouverture moyenne atteint 175,3° : le module répartit une lumière utile sur pratiquement tout l'hémisphère avant.

Une nuance importante : avec une lentille batwing, l'angle de faisceau seul ne décrit pas l'uniformité. Deux modules peuvent annoncer 175° et répartir la lumière de manière très différente. Il faut donc toujours regarder la forme de la courbe photométrique, et pas seulement le chiffre du catalogue.

3. Que sont les plans C0, C30, C60 et C90 d'une courbe photométrique ?

Le goniophotomètre mesure la répartition sur plusieurs coupes verticales tournées autour de l'axe du module. La légende du diagramme indique, pour chaque plan, son angle de faisceau à 50 % :

La moyenne des quatre valeurs, (172,7 + 178,5 + 178,4 + 171,6) / 4, donne exactement les 175,3° indiqués sous le graphique. L'écart entre le plan le plus ouvert et le plus fermé n'est que de 6,9°, et les quatre courbes se superposent presque entièrement : l'émission est pratiquement symétrique autour de l'axe. En pratique, le module se comporte de la même façon quelle que soit son orientation dans le caisson, ce qui simplifie la pose en zigzag.

4. Comment lire le diagramme isolux du plan C0 ?

Le graphique de droite, C0 Plane Isolux Diagram, traduit l'intensité de la courbe photométrique en éclairement (lux) sur une surface. Ses axes sont :

• MH (m), axe vertical : hauteur de montage (mounting height), de 10 à 50 mètres.
• S (m), axe horizontal : distance latérale depuis la verticale du module, de 0 à 34 mètres.
• Courbes de couleur : lignes d'égal éclairement, de 0,0910 lx (rouge) à 0,0046 lx (orange).

Des valeurs aussi faibles ne signalent pas une erreur : le logiciel du laboratoire applique par défaut une échelle prévue pour l'éclairage public et les projecteurs, et à 10–50 mètres un module de 1,8 W ne produit que des fractions de lux. Ce que l'isolux apporte vraiment, c'est la forme des courbes : elles montent vers la droite, ce qui confirme que l'éclairement se maintient loin de l'axe, en cohérence avec l'émission batwing de la courbe photométrique polaire.

Comment passer des candelas aux lux à l'échelle d'un caisson lumineux ?

La relation est la loi de l'inverse du carré avec correction angulaire : E = I(θ) · cos³θ / h², où E est l'éclairement en lux, I(θ) l'intensité en candelas dans cette direction et h la distance perpendiculaire au diffuseur en mètres. Avec les 16 cd de l'axe et une façade à 80 mm, un seul module apporte 16 / 0,08² ≈ 2 500 lx juste devant. En ajoutant la lumière qui arrive en biais des modules voisins, le résultat correspond à l'ordre de grandeur des 3 000–4 200 lx que le fabricant indique pour cette profondeur dans le tableau suivant. C'est une estimation théorique : le diffuseur, la couleur intérieure du caisson et les réflexions modifient la valeur finale.

5. Que signifie cette courbe photométrique lors de l'installation du module dans un caisson lumineux ?

Une ouverture de 175° avec répartition batwing permet un espacement entre modules (Dm) supérieur à la profondeur du caisson (P). Le tableau d'installation du fabricant pour le module de ce rapport le montre clairement :

Dans les caissons peu profonds, l'espacement atteint 2,25 fois la profondeur (90 mm pour 40 mm de fond), et reste au-dessus de 1,5 fois même à 120 mm. C'est la traduction pratique de la courbe photométrique : moins de modules au mètre carré, moins de consommation et moins de connexions pour la même façade uniforme. Pour vos dimensions exactes, combien de modules faut-il à votre caisson lumineux ? Le calculateur de modules LED par profondeur et dimensions vous répond en quelques secondes à partir de la largeur, de la hauteur et de la profondeur de votre enseigne, avec la consommation totale et l'alimentation recommandée. Une fois le nombre de modules fixé, découvrez comment connecter des modules LED en série avec un maximum de 20 par ligne pour qu'ils brillent tous de façon homogène.