💡 L'efficacité lumineuse des lampes : lumens par watt
Une vieille ampoule à incandescence, c'est surtout un petit radiateur qui éclaire un peu ! Compare cinq lampes qui éclairent autant (ou qui consomment autant), regarde où part la puissance électrique, et fais les comptes : la LED coûte plus cher à l'achat… mais pour combien de temps ?
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- À flux lumineux égal, toutes les lampes ont le même halo, mais l'ampoule à incandescence consomme environ 8 fois plus que la LED : sa barre est bien plus haute.
- Dans chaque barre, la partie jaune est la lumière visible et la partie rouge la chaleur perdue : plus de 90 % pour l'incandescence et l'halogène, environ 60 % pour la LED.
- À puissance égale, la LED brille beaucoup plus que l'ampoule à incandescence : c'est la même efficacité lumineuse η = Φ / P, vue autrement.
- Sur une longue durée, le prix d'achat compte peu : c'est l'électricité qui coûte cher. Les lampes qui durent peu doivent être rachetées souvent (partie grise).
- Aucune lampe ne peut dépasser K lumens par watt de lumière : au-delà, elle fabriquerait de la lumière à partir de rien !
Expériences à faire
- Quelle puissance de LED remplace une ampoule à incandescence de 60 W ? Et de 100 W ?
- Au bout de combien d'heures la LED devient-elle plus rentable que l'ampoule à incandescence ? Et si le kWh coûte 0,10 € ou 0,50 € ?
- À puissance égale, combien de fois plus de lumière la fluocompacte donne-t-elle que l'halogène ?
- Quel flux faut-il pour éclairer une cuisine de 12 m² à 300 lux ? Quelle lampe consomme alors le moins ?
- Avec « ✏️ Ma lampe », entre le flux, la puissance, la durée de vie et le prix d'une ampoule de chez toi : tout est écrit sur la boîte.
La physique derrière l'animation
- Le flux lumineux Φ, en lumens (lm), mesure la quantité de lumière émise, telle que l'œil la perçoit. L'efficacité lumineuse d'une lampe est η = Φ / P, en lumens par watt (lm/W), où P est la puissance électrique consommée.
- Valeurs typiques : incandescence ≈ 13 lm/W, halogène ≈ 18 lm/W, fluocompacte ≈ 60 lm/W, LED ≈ 100 lm/W (les meilleures dépassent 150 lm/W). Une ampoule de 806 lm remplace l'ancienne « 60 W ».
- Conservation de l'énergie : P = Plumière + Pchaleur. Une lumière blanche idéale donne au mieux K ≈ 250 à 300 lm par watt de lumière (683 lm/W pour un vert pur à 555 nm) ; d'où Plumière ≈ Φ / K et le rendement r = Plumière / P ≈ η / K.
- Énergie consommée : E = P × Δt (en kWh si P est en kW et Δt en h) ; coût = E × prix du kWh. Nombre de lampes à acheter : Δt divisé par la durée de vie, arrondi à l'entier supérieur.
- Éclairement moyen d'une surface S : Ev = Φ / S, en lux (lx). Ordres de grandeur : 300 à 500 lx sur un bureau, 100 lx dans un couloir, 100 000 lx en plein soleil. Valeurs des lampes typiques et arrondies, toutes modifiables.
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