Éblouissement de l'éclairage sportif

Éblouissement de l'éclairage sportif

Répertoire :
1. Compréhension de base de l'éblouissement
2. Normes de contrôle de l'éblouissement et méthodes d'évaluation
3. Conception de simulation de salle de basket-ball

Ces dernières années, l'émergence de l'éclairage vert a conduit à l'introduction de lampes plus écologiques et économes en énergie, qui remplacent progressivement les sources d'éclairage traditionnelles. Parallèlement, avec la pratique croissante d'un sport, les conditions d'éclairage des enceintes sportives suscitent une attention accrue. Pour créer un environnement lumineux confortable pour les athlètes et les spectateurs, la gestion de l'éblouissement des luminaires est cruciale. Historiquement, la conception de l'éclairage sportif se concentrait uniquement sur l'éclairage ambiant, ce qui est inadéquat pour l'éclairage sportif. Un éclairage sportif efficace doit prendre en compte non seulement l'éclairage, mais aussi l'éblouissement produit par les lampes à forte luminosité. Trouver des moyens de minimiser l'éblouissement tout en garantissant un éclairage uniforme et conforme aux normes d'éclairage constitue un domaine de recherche important.

Compte tenu de la diversité des algorithmes de gestion de l'éblouissement, chacun adapté à différentes enceintes sportives, cet article utilise l'éclairage d'une salle de basket comme étude de cas pour explorer les sources d'éblouissement. L'impact de l'éblouissement peut être atténué par la gestion des facteurs non liés à la lumière, notamment par une disposition stratégique des lampes, un réglage de leur puissance, un ratio de luminosité ambiante adapté et l'utilisation de matériaux à faible réflectivité. L'analyse des valeurs d'éblouissement pertinentes permet de développer une méthode de calcul de l'éblouissement adaptée aux enceintes sportives intérieures. Des simulations logicielles de l'éclairage intérieur sont ensuite réalisées, intégrant des points d'observation afin de déterminer la valeur maximale d'éblouissement dans l'enceinte.

1. Compréhension de base de l'éblouissement

1.1 Dangers de l'éblouissement

L'éblouissement résulte d'une répartition inégale de la luminosité dans le champ de vision. Un contraste important entre la luminosité d'une source lumineuse et celle de l'environnement peut également entraîner un éblouissement, notamment lorsqu'on regarde directement une source lumineuse de forte intensité.

L'éblouissement affecte principalement les yeux et peut transmettre une gêne au système nerveux . Il peut altérer gravement la fonction visuelle, et une exposition prolongée peut entraîner une fatigue oculaire. Pour les conducteurs, l'éblouissement peut distraire leur attention et entraîner des situations dangereuses. Travailler dans un environnement éblouissant peut être source d'inconfort ; les cas légers peuvent entraîner de l'irritabilité, tandis que les cas graves peuvent ralentir les temps de réaction et diminuer l'efficacité au travail. Dans les enceintes sportives, il est essentiel d'équilibrer la luminosité ambiante afin d'éviter que l'éblouissement ne nuise aux athlètes et aux spectateurs.

1.2 Prévention de l'éblouissement

Pour gérer la luminosité des lampes et la lumière pénétrant dans l’œil humain, trois méthodes principales sont généralement employées :

(1) Réduire la puissance des lampes pour éviter une luminosité excessive tout en répondant aux besoins d’éclairage ;

(2) Positionnez les lampes de manière appropriée pour vous assurer qu’elles sont protégées de la lumière directe pénétrant dans les yeux ;

(3) Ajustez la luminosité de la surface et l'intensité de réflexion des lampes pour améliorer la luminosité de fond de la source lumineuse, minimisant ainsi le contraste global de la luminosité environnementale.

L'éblouissement réfléchi désigne la perturbation causée par la réflexion de sources lumineuses intenses sur des matériaux ou surfaces brillants, affectant l'œil humain ou les objectifs d'appareil photo. Par exemple, les reflets des écrans d'ordinateur ou des surfaces vitrées peuvent créer un éblouissement important. Une exposition prolongée à un tel éblouissement peut entraîner inconfort et irritabilité.

Dans les enceintes sportives intérieures comme extérieures, il est essentiel d'équilibrer les sources lumineuses, les matériaux réfléchissants et les points de vue. Lors du choix des matériaux, il convient d'éviter ceux à forte réflectivité. De plus, l'éblouissement peut être atténué en augmentant la luminosité par le haut grâce à un éclairage semi-direct ou semi-indirect, ce qui permet de répartir la lumière uniformément dans l'espace. La mise en œuvre de ces stratégies permet d'obtenir une luminosité ambiante équilibrée et de réduire efficacement l'éblouissement.

1.3 Conception des lampes anti-éblouissantes

L'éblouissement résulte principalement de l'exposition directe à des sources lumineuses non protégées. Pour atténuer ce phénomène, les sources lumineuses sont enfermées dans une lampe, souvent dotée d'un abat-jour. L'abat-jour est essentiel pour réduire l'éblouissement ; sans lui, la lumière non protégée peut atteindre directement les yeux, rendant la lecture difficile. L'ajout d'un abat-jour limite la lumière dirigée vers le haut, permettant ainsi de concentrer l'éclairage sur la zone de travail prévue.

Les grilles lumineuses anti-éblouissement sont conçues pour minimiser l'éblouissement grâce à des grilles qui contrôlent efficacement l'angle d'éclairage, empêchant ainsi la vue directe sur la source lumineuse exposée. Généralement, ces grilles sont installées au plafond, surmontées de réflecteurs. Cette configuration utilise la réflexion et la réfraction pour créer une zone d'éclairage plus large, assurant une distribution lumineuse plus uniforme et réduisant considérablement la présence de points lumineux intenses, diminuant ainsi l'éblouissement.

1.4 Rapport optimal de luminosité ambiante

Une exposition prolongée à des environnements très lumineux peut atténuer l'éblouissement perçu, même en cas de forte luminosité. Par exemple, s'il est inconfortable de regarder directement les phares d'une voiture la nuit, cette observation est généralement tolérable de jour. Il est donc essentiel qu'une conception efficace vise une répartition uniforme de la luminosité dans un espace, évitant ainsi les variations importantes de la luminosité ambiante. En réduisant le ratio de luminosité ambiante, les effets néfastes de l'éblouissement peuvent être minimisés.

2. Normes de contrôle de l'éblouissement et méthodes d'évaluation

2.1 Normes de contrôle de l'éblouissement

Les normes de contrôle de l'éblouissement varient selon l'emplacement, ce qui entraîne des exigences différentes quant aux niveaux d'éblouissement acceptables selon les lieux. Cet article se concentre sur le contexte spécifique des stades de basket-ball en salle et vise à établir des limites d'éblouissement appropriées. Le tableau 1 présente les valeurs d'éblouissement maximales recommandées par la Commission internationale de l'éclairage (CIE) pour différents environnements, valeurs à ne pas dépasser lors de la conception de l'éclairage.

Tab.1 Normes de contrôle de l'éblouissement de la CIE

2.2 Techniques d'éclairage pour les installations sportives

Il existe différentes techniques d’éclairage utilisées dans les installations sportives :

(1) Les éclairages sont répartis uniformément au-dessus de la zone. L'inconvénient de cette configuration est son faible éclairage, ce qui la rend adaptée aux espaces de formation générale ;

(2) Les éclairages sont placés au-dessus et sur les côtés de la zone, permettant ainsi un éclairage horizontal et vertical. Cette configuration est la plus courante ;

(3) Les lumières sont installées au-dessus de la salle, ce qui est idéal pour les espaces aux plafonds hauts. Cette méthode offre un contrôle optimal de l'éblouissement.

L'éclairage sportif englobe bien plus que ces techniques. Chaque sport nécessite des solutions d'éclairage spécifiques , et chaque site possède sa propre approche. Les méthodes mentionnées ci-dessus sont principalement utilisées sur les terrains de basket-ball intérieurs et extérieurs.

2.3 Technique d'évaluation fondamentale de l'éblouissement

2.3.1 Approche de l'indice d'éblouissement (GR)

La formule utilisée pour calculer l'indice d'éblouissement lumineux est

Dans ce contexte, L représente la luminosité produite par la lumière de la lampe qui atteint directement les yeux, tandis que Le désigne la luminosité de la zone éclairée qui impacte directement les yeux. En éliminant les constantes et les termes inutiles, la formule peut être simplifiée comme suit :

Remplacez Lvi par « luminosité générée par la lampe » et Lve par « luminosité du site éclairé », car le site ne produit pas sa propre luminosité, mais la reçoit de l'éclairage de la lampe. On peut donc conclure que

GR prend en compte l'arrière-plan de la zone éclairée, en particulier la surface de travail, tout en ignorant les autres sources de lumière réfléchie comme les panneaux d'affichage muraux.

3. Conception de simulation de salle de basket-ball

3.1 Création du modèle

Pour commencer, créez une maquette de la salle de basket-ball intérieure. Utilisez la méthode des points pour dessiner le plan du terrain intérieur et ajustez les dimensions pour un espace pouvant accueillir trois terrains. Les dimensions standard sont de 40 mètres de longueur, 65 mètres de largeur et 12 mètres de hauteur.

3.2 Conception de l'éclairage

La conception d'éclairage est réalisée à l'aide du logiciel DIALux.

3.3 Configuration d'éclairage pour un seul terrain

Dans un premier temps, installez l'éclairage sur deux rangées pour un terrain. Adaptez le nombre de luminaires par rangée afin d'obtenir des niveaux d'éclairage proches des exigences standard, puis ajoutez des luminaires ponctuellement pour améliorer l'éclairage des zones manquantes. Ensuite, organisez l'éclairage pour chaque terrain, en ajustant la hauteur et l'angle afin de respecter les critères d'éclairage. Compte tenu de la symétrie du terrain et du fait que les joueurs regardent vers le haut pendant les tirs, les luminaires doivent être orientés vers le bas plutôt qu'en biais. L'affichage en pseudo-couleur et l'analyse des courbes de niveau indiquent que l'éclairage au centre du terrain est homogène, respectant la norme de 300 lux pour l'éclairage des salles de basket, tandis que l'éclairage mural atteint 150 lux, garantissant un environnement relativement uniforme et minimisant l'éblouissement.

3.4 Disposition des points d'observation GR

Une fois les conditions d’éclairage satisfaisantes, des points d’observation GR doivent être établis pour évaluer les niveaux d’éblouissement. 

Une fois les points d'observation GR définis, un logiciel permet de calculer la valeur GR de chaque point. Ces valeurs sont ensuite comparées aux valeurs standard de la CIE afin de déterminer si le terrain conçu répond aux critères de la CIE. Les valeurs GR enregistrées sont présentées dans le tableau 2.

Tab.2 Calcul des valeurs GR

Le tableau 2 indique que la valeur d'éblouissement maximale pour cette conception est de 11, ce qui est pleinement conforme aux normes de conception du stade. Ensuite, les lampes seront disposées dans les trois stades, et l'indice d'éblouissement (GR) et les niveaux d'éclairement seront calculés.

3.5 Conception globale du stade

Les lampes seront positionnées les unes au-dessus des autres dans les deux stades supplémentaires. La création d'isolignes permet de maintenir un niveau d'éclairement de 300 lx dans les trois zones du stade, tandis que l'éclairement global dépasse 2001 lx. L'éclairage au sol est supérieur à 200 lx et celui des murs, supérieur à 1001 lx. Cette configuration permet de réduire le contraste ambiant et de diminuer l'éblouissement.

Selon les données présentées dans le tableau 3, la valeur GR la plus élevée enregistrée dans le stade est de 11, ce qui satisfait aux normes de contrôle de l'éblouissement pour la conception de l'éclairage.

Tab.3 Points GR pour l'ensemble du stade

La figure 7 présente la carte d'éclairement ponctuel de l'ensemble du stade, permettant d'évaluer les niveaux d'éclairement de chaque zone. Toutes les sections du stade respectent la norme requise d'environ 300 lx, sans variation significative.

La figure 8 présente la carte d'iso-éclairement du plafond, où l'éclairage est maintenu au-dessus de 1001 lx. Cela permet de minimiser le contraste entre la luminosité de fond et la lumière ambiante, réduisant ainsi efficacement l'éblouissement en gérant le rapport de luminosité ambiante. Le plafond sert de toile de fond à l'éclairage ; un éclairage trop faible peut provoquer un éblouissement lorsque l'on lève les yeux. Maintenir un certain niveau de luminosité au plafond permet de limiter la différence entre celui-ci et la source lumineuse, ce qui atténue considérablement les effets d'éblouissement.

Fig.7 Carte d'éclairement ponctuel

Fig.8 Éclairage du plafond

La conception par simulation nous permet d'identifier clairement les facteurs contribuant à l'éblouissement. En gérant ces facteurs contrôlables dès la conception, nous pouvons obtenir des conditions d'éclairage conformes aux besoins réels. Les principaux critères de conception incluent la puissance des lampes, la répartition lumineuse et la réflectivité des matériaux. De plus, il est important de garantir un éclairage aussi uniforme que possible tout en respectant les normes d'éclairage en vigueur . Cet article utilise un terrain de basket-ball intérieur comme étude de cas pour calculer l'indice d'éblouissement (IR) et développer un algorithme adapté à cet environnement spécifique.

4. Produit associé

Feu de sport A02

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Quel est l’indice d’éblouissement de l’éclairage sportif ?

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