Conception et normes d'éclairage LED pour terrains de sport extérieurs

Meilleurs éclairages extérieurs pour terrains de sport

Répertoire :
1. Normes pour la conception de l'éclairage des terrains de sport extérieurs
2. Étude de cas sur la conception de l'éclairage des terrains de sport extérieurs pour un collège
3. Installation, fonctionnement et maintenance
4. Meilleurs éclairages extérieurs pour terrains de sport

Un terrain de sport extérieur moderne doit non seulement présenter une architecture attrayante et des installations sportives complètes , mais aussi offrir un éclairage adapté. Cela implique un éclairage constant et adéquat, une couleur de lumière optimale, une impression de profondeur et l'absence d'éblouissement . Il est essentiel que l'éclairage améliore l'expérience visuelle des spectateurs tout en répondant aux besoins des arbitres, des athlètes et aux exigences des événements, et en facilitant la diffusion télévisée.

Un éclairage efficace joue un rôle crucial dans les stades contemporains. Lors de la conception de  l'éclairage des terrains de sport extérieurs , trois facteurs principaux doivent être pris en compte :

L’éclairage doit répondre aux besoins visuels des athlètes pendant les compétitions, en minimisant tout impact négatif sur leurs performances.

Il doit répondre au confort visuel du public, en réduisant tout inconfort causé par l’éclairage pendant qu’il regarde l’événement.

L'éclairage doit répondre aux exigences des diffusions télévisées (en termes de couleur) pour améliorer la qualité de diffusion.

L'éclairage est essentiel aux exigences compétitives des événements sportifs et à l'expérience visuelle du public. Un terrain de sport extérieur dépourvu d'installations d'éclairage adéquates est considéré comme incomplet et peut considérablement entraver sa fonctionnalité.

1. Normes pour la conception de l'éclairage des terrains de sport extérieurs

Un stade d'athlétisme extérieur standard est divisé en un champ extérieur, un milieu de terrain et un champ intérieur. La limite est définie par la piste d'élan, qui fait office de milieu de terrain et se compose généralement de 9 à 10 couloirs, chacun mesurant entre 1,22 et 1,25 mètre de large. La zone à l'intérieur de la piste d'élan constitue le champ intérieur, qui comprend le court central utilisé pour les épreuves d'athlétisme ou les matchs de football. 

Les normes d'éclairage des pistes et terrains extérieurs portent principalement sur l'éclairage et la qualité de l'éclairage. Ces normes englobent des facteurs tels que l'éblouissement, la température de couleur de la source lumineuse, l'indice de rendu des couleurs, la directivité de la lumière et les exigences d'efficacité énergétique. Ces normes sont détaillées dans le tableau 1.

Tableau 1 : Normes de qualité de l'éclairage des terrains de sport extérieurs

2. Étude de cas sur la conception de l'éclairage d' un terrain de sport extérieur pour un collège

Prenant comme référence un terrain de sport extérieur universitaire , les exigences de contrôle de l'éclairage couvrent les entraînements et les compétitions amateurs, ainsi que les grands événements. Ce  terrain mesure 183 mètres de long, 100 mètres de large et couvre une superficie totale de 18 300 mètres carrés. Pour une distribution lumineuse uniforme, les mâts d'éclairage principaux sont conçus à 30 mètres de haut, chaque ensemble comprenant 40 unités de 400 watts chacune. Les mâts d'éclairage auxiliaires sont placés à 15 mètres de hauteur, chaque ensemble comprenant 8 unités de 200 watts chacune. 

Les projecteurs ont un angle de projection de 70 degrés, ce qui représente une puissance totale de 35 200 watts et un indice d'éblouissement d'environ 30. Cette configuration d'éclairage latéral offre une meilleure gestion de l'éblouissement et un éclairage vertical optimisé lorsque l'angle d'éclairage est réglé à 70 degrés par rapport à l'axe longitudinal du terrain. Bien qu'un angle plus élevé contribue à réduire l'éblouissement, il entraîne également une diminution de la composante verticale de l'éclairage.

L'angle d'élévation du projecteur situé près de la ligne de touche est défini par l'angle β. Pour maintenir un équilibre approprié entre l'éclairage horizontal et vertical, l'angle β ne doit pas dépasser 25°. Si les projecteurs situés en bordure du plafond de la tribune ne répondent pas à cette exigence, ils peuvent être installés sous le plafond ou d'autres méthodes peuvent être utilisées. Deux jeux de projecteurs sont positionnés le long du terrain. Lorsque l'angle β approche 25°, la hauteur des tours d'éclairage atteignant un angle de 70° devient comparable à une installation en quatre coins. 

En pratique, deux tours de chaque côté peuvent également être utilisées efficacement. Les projecteurs sont disposés de manière quasi continue, avec des bandes lumineuses dépassant la ligne de fond du court afin d'assurer un éclairage adéquat aux deux extrémités et d'éclairer verticalement les athlètes près des lignes de touche. Augmenter cet angle permet de réduire l'éblouissement des athlètes se dirigeant vers la ligne de fond tout en améliorant l'éclairage vertical. L'augmentation maximale autorisée de l'angle dépend de la hauteur sous plafond des tribunes et des ombres sur le court qui obstruent la lumière des lampes.

(1) Norme d'éclairage

Les normes d’éclairage de ce projet sont conformes aux exigences des terrains de sport de classe III.

(2) Uniformité de l'éclairage

Compte tenu de la grande superficie du terrain de sport, des distances considérables à parcourir et de l'amplitude des mouvements du ballon, il est essentiel d'obtenir une répartition uniforme de la lumière sur le terrain. Les normes nationales imposent un rapport entre l'éclairage horizontal minimal et maximal d'au moins 0,5 et un rapport entre l'éclairage vertical minimal et maximal d'au moins 0,4. De plus, le rapport entre l'éclairage vertical et horizontal ne doit pas être inférieur à 0,25, et l'éclairage vertical des tribunes du public doit être au moins égal à 0,25 de celui du terrain.

(3) Limitation de l'éblouissement

Un éclairage sportif efficace doit non seulement fournir un éclairage horizontal et vertical adéquat, mais aussi minimiser l'éblouissement pour créer un environnement lumineux et confortable. L'éblouissement a un impact significatif sur la qualité de l'éclairage. La gestion de l'éblouissement implique des considérations telles que la hauteur d'installation des projecteurs, leur direction de projection, les trajectoires des athlètes et les angles de vision du public. Par conséquent, l'angle d'élévation de la partie la plus basse visible du luminaire au centre du terrain de sport doit être supérieur à 30°. Il existe des normes nationales et internationales de contrôle de l'éblouissement ; en général, l'indice d'éblouissement (CF) pour les grandes enceintes de compétition ne doit pas dépasser 50, tandis que l'indice d'éblouissement (GF) pour les enceintes d'entraînement ne doit pas dépasser 60.

(4) Température de couleur et rendu

La température de couleur et le rendu des couleurs de la source lumineuse sont des facteurs cruciaux dans la conception de l'éclairage des enceintes sportives, car ils déterminent l'adéquation de la lumière aux différentes applications. La Commission internationale de l'éclairage spécifie que la température de couleur doit être comprise entre 3 000 et 6 000 K. En général, les matchs se déroulent de l'après-midi au crépuscule, période durant laquelle la température de couleur du ciel est comprise entre 4 000 et 6 000 K. Une température de couleur supérieure à 4 000 K est donc nécessaire. 

Un indice de rendu des couleurs (IRC) élevé indique une meilleure précision des couleurs, ce qui améliore la reproduction des couleurs pour les retransmissions télévisées. Par conséquent, des exigences spécifiques en matière d'IRC sont applicables : pour les compétitions et événements internationaux nécessitant une retransmission télévisée, l'IRC doit être compris entre 80 et 90 ; pour les compétitions nationales et internationales et les sites d'entraînement, il doit être compris entre 60 et 80 ; et pour les sites d'entraînement, il doit être compris entre 40 et 60. Selon les normes,  l'éclairage des terrains de sport extérieurs doit avoir un IRC d'au moins 80.

(5) Lampes à source lumineuse

L'éclairage artificiel des installations sportives utilise généralement des lampes halogènes au tungstène, des lampes aux halogénures métalliques, des lampes LED, des lampes à vapeur de mercure haute pression et des lampes au sodium. Parmi ces lampes, les LED sont privilégiées pour leur compacité, leur contrôle précis du faisceau lumineux, leur rendement élevé, leur excellent rendu des couleurs, leur longue durée de vie et leurs faibles coûts d'exploitation. 

Par conséquent, les lampes LED constituent le choix idéal pour les terrains de sport extérieurs . L'efficacité énergétique de l'éclairage est également un critère crucial dans les conceptions modernes, nécessitant le choix de sources lumineuses offrant un rendement élevé, un rendu des couleurs supérieur et une longue durée de vie. Après avoir évalué et comparé différentes options d'éclairage adaptées aux terrains de sport extérieurs , les lampes LED ont finalement été retenues.

(6) Emplacement du lampadaire

Les lampadaires de 30 mètres sont positionnés à l'intersection du centre du terrain et de la ligne de touche, à un angle de 15°, ainsi qu'à l'intersection du centre longitudinal du terrain et de la ligne de touche, à un angle de 5°. Les lampadaires de 15 mètres sont situés de part et d'autre des tribunes, parallèlement à celles-ci, pour un éclairage d'appoint.

(7) Hauteur du mât d'éclairage

La hauteur du mât d'éclairage a un impact significatif sur l'éclairage et l'éblouissement du terrain de sport extérieur . Pour minimiser l'éblouissement, la hauteur du mât est réglée entre 22° et 25°, en fonction de l'angle de projection vers le centre du terrain. Cette configuration s'est avérée efficace, car elle réduit le nombre de sources lumineuses visibles pour les athlètes et les spectateurs, diminuant ainsi l'éblouissement. 

(8) Résultats des calculs

Après avoir déterminé les niveaux d'éclairement, l'indice d'éblouissement, l'emplacement et la hauteur du mât d'éclairage, le nombre de lampes ainsi que les besoins d'éclairement horizontal et vertical sont déterminés selon une méthode point par point. La figure 5 illustre le schéma de cette méthode de calcul. 

Au total, 96 jeux de lampes ont été sélectionnés pour le lieu, à raison de 40 jeux montés sur chaque mât de 30 m et de 8 jeux sur chaque mât de 15 m. L'éclairement horizontal moyen est mesuré à 1,255 lx, l'éclairement vertical à 1,298 lx et l'éblouissement à 30.

(9) Consignes d'installation

Pour minimiser l'éblouissement, le positionnement des lampadaires hauts doit garantir que les poteaux sont inclinés de 10° à 12° à l'extérieur de la ligne inférieure et de 5° à 8° à l'extérieur de la ligne latérale, ce qui donne un angle de projection supérieur à 25°. 

L'emplacement des lampadaires ne doit pas gêner la vue du public. En général, la hauteur des lampadaires sur les terrains de sport extérieurs dépasse 25 mètres. Si les éclairages sont installés sur la passerelle, celle-ci doit mesurer au moins 30 mètres de haut.

(10) Mesure de l'éclairement

Choisissez une zone représentative ou mesurez l'ensemble du site. Pour les sites dotés d'un éclairage symétrique, mesurer seulement la moitié ou le quart de la surface est suffisant. L'emplacement des points de mesure d'éclairement doit être conforme aux spécifications du site. Consultez la figure 8 pour un schéma de l'emplacement des points de mesure et la figure 9 pour un plan quadrillé des points de mesure du terrain de sport.

(11) Calcul de l'éblouissement

L'éblouissement a un impact significatif sur la qualité de l'éclairage . Selon la norme CIE n° 83 « Éclairage des sites sportifs pour les systèmes de télévision couleur », l'indice d'éblouissement maximal (IR max) dans le site doit être inférieur à 50. Un indice d'éblouissement inférieur indique un meilleur contrôle de l'éblouissement. Lors du calcul de l'éclairement, l'indice d'éblouissement (IR) dans différentes directions doit être évalué, un IR inférieur à 50 étant acceptable. 

Pour limiter l’éblouissement, il est essentiel de sélectionner, d’installer et de disposer soigneusement les lampes, ainsi que d’améliorer l’éclairage de fond du terrain de sport extérieur .

3. Installation, fonctionnement et maintenance

Après avoir installé les projecteurs réglables , marquez les positions de projection pour faciliter la maintenance ultérieure. Il est conseillé de ne pas modifier le point de visée des projecteurs d'origine lors d'autres événements sportifs, tels que les lancers ou les épreuves d'athlétisme, car la réinitialisation du point de visée peut être longue et coûteuse. Il est recommandé d'installer deux systèmes d'éclairage distincts , chacun contrôlé selon ses besoins spécifiques.

4. Meilleurs éclairages extérieurs pour terrains de sport

Éclairage de court extérieur SL03

Éclairage de court extérieur SL04