Le confort optique

La perception visuelle est assurée par l’oeil. Cet organe sensoriel permet à l’être humain de prendre conscience de l’espace et de distinguer les couleurs. L’oeil capte le flux lumineux qui le pénètre et transforme l’énergie lumineuse absorbée par la rétine en influx nerveux. C’est ensuite le cerveau qui interprète le signal du nerf optique pour reconstituer la scène observée. L’anatomie de l’oeil lui confère des capacités d’adapta-tion excepd’adapta-tionnelles grâce, entre autres, au contrôle de la sensibilité par l’ouverture de la pupille et au contrôle de la focale par la courbure du cristallin. Le confort optique est atteint lorsque les occupants peuvent distinguer nettement les objets de l’espace dans lequel ils évoluent, sans impliquer une sensation de fatigue [Reiter et Herde,2004]. Nous présentons dans ce chapitre les indices et les critères de confort optique les plus connus présents dans la bibliographie.

I.2.2.1 Les indicateurs du confort optique

Plusieurs grandeurs physiques impactent le confort optique. Nous avons regroupé ici les principaux indicateurs trouvés dans la bibliographie.

L’éclairement L’éclairement (noté E) est la densité de flux lumineux reçu par unité

de surface. Son unité est le lux (lx). L’éclairement est une grandeur ponctuelle et orientée. On parlera généralement d’éclairement vertical ou horizontal.

La luminance La luminance (notée L) est l’intensité lumineuse émise par une source

dans une direction par unité de surface apparente. C’est la seule grandeur perceptible par l’oeil. Son unité est le candela par mètre carré (cd/m2). Dans le cas des surfaces diffusantes, nous pouvons exprimer la luminance émise en fonction de l’éclairement reçu :

L = ρπE

Avec ρ le coefficient de réflexion de la surface diffusante.

Le contraste des luminances Le contraste des luminances dans le champ visuel

permet de mettre en valeur l’homogénéité de la lumière dans l’espace et dans le temps. La présence de zones très sombres ou très lumineuses (contraste spatial) provoque un inconfort visuel important puisque l’oeil n’arrive pas à s’adapter. De la même manière,

le passage d’un environnement très lumineux à un environnement sombre (contraste temporel) nécessite un temps d’adaptation généralement inconfortable.

Le spectre lumineux Le spectre lumineux d’une source correspond au flux

énergé-tique rayonné en fonction de la longueur d’onde. La caractérisation du spectre lumineux est utilisée pour décrire les sources artificielles. Deux indices permettent de caractériser le spectre lumineux :

– la température de couleur, qui est la température à laquelle il faudrait chauffer un corps noir pour que son spectre de rayonnement soit similaire au spectre considéré ;

– l’Indice de Rendu des Couleurs (IRC), qui est la capacité d’une source à restituer les différentes couleurs du spectre visible.

La lumière ayant le spectre le plus riche est évidemment la lumière du jour qui offre par conséquent un confort accru par rapport à la lumière artificielle.

L’éblouissement L’éblouissement est dû à la présence dans le champ visuel d’une

source très lumineuse et peut provoquer une réduction importante des capacités vi-suelles. Un constrate élevé peut aussi engendrer un éblouissement important.

(a) (b) (c)

Figure I.9 – Exemples d’éblouissements provoqués par le soleil (a), par une réflection (b) et par un fort contraste (c)

I.2.2.2 L’évaluation du confort optique

Pour évaluer le confort optique, il faut comparer les indicateurs de confort à des références d’ambiances confortables. Comme pour le confort thermique, ces références de confort ont été obtenues à l’aide de statistiques sur des resultats d’études

expéri-Les indices d’éblouissement Il existe de nombreux indices d’éblouissement (bien répertoriés dans [Dubois, 2001]). Les indices les plus courants sont le Daylight Glare Index DGI [Chauvel et al., 1982], le New Daylight Glare Index DGI_N [Nazzal, 2005], le Unified Glare Rating UGR [CIE, 1992]. . . Tous ces indices d’éblouissement sont des formules empiriques obtenues à partir d’expérimentations. Les variables importantes utilisées dans la plupart de ces indices sont :

– la luminance de la source potentiellement éblouissante ; – l’angle solide de la source vue par l’occupant ;

– la position de la source dans le champ visuel de l’occupant ;

– la luminance moyenne dans le champ visuel de l’occupant (luminance de fond). Le niveau d’éblouissement fourni par ces indices peut ensuite être comparé à une échelle d’éblouissement pour déterminer si son effet est imperceptible, acceptable, génant ou intolérable.

L’éclairement moyen recommandé Une représentation simple du confort optique

est de fixer un niveau d’éclairement recommandé. Dans les bureaux, ce niveau d’éclai-rement est généralement défini sur le plan de travail en fonction de la fonctionnalité de la pièce et de l’activité qui doit y être exercée (voir Table I.1). On retiendra que pour un bureau d’entreprise, il faut assurer un éclairement moyen d’au moins 500 lux. La grande majorité des normes se basent sur des données d’éclairement car elles sont facilement mesurables ; la mesure des luminances est nettement plus difficile.

Fonctions du bureau E_m UGR IRC

Classement, transcription 300 19 80

Ecriture, Lecture, PC 500 19 80

Dessin industriel 750 16 80

Postes de travail CAO 500 19 80

Salles de conférence et de réunion 500 19 80

Réception 300 22 80

Archives 200 25 80

Table I.1 – Exemple de recommandations issues de la norme [^{NF EN 12464-1, 2011]}

Les écarts de luminance L’étude de l’impact des écarts de luminance dans le champ

visuel a permis de proposer le Luminance-Ratio [Rea, 1993] comme critère de confort. Ce critère ne permet pas d’évaluer le confort mais plutôt le niveau d’inconfort (ce qui, indirectement, est équivalent). Pour ne pas provoquer d’inconfort, il faut s’assurer que les écarts de luminance sont respectés (voir Table I.2).

Zones de champ visuel Luminance-Ratio

Tâche visuel/entourage 3/1

Tâche visuel/périphérie 10/1

Sources lumineuses/parois 20/1

Ensemble de l’espace intérieur 40/1

Table I.2 – Rapports de luminance maximaux recommandés

En optique, pour créer une atmosphère confortable, nous retiendrons qu’il faut uti-liser en priorité la lumière naturelle qui a un spectre très riche. De plus, il faut prévenir les variations trop intenses de luminance car elles sont à l’origine d’éblouissements.