VALEUR COMPARÉE DES DIFFERENTES UNITES DE LUMIERE

1903. Berlin. Zeitschrift fur Beleuchtungswescn, n°27, 30 septembre, t. IX, p. 293. 294. (D'après le D1' Bunte, de la Commission internationale de photomélrie, à Zurich.)

Etalons.

Lampe Ilefner

Bougie allemande...

Bougie anglaise ou

bougie décimale. .

Lampe Harcourt au

pentane

Lampe Harcourt de

10 bougies

Lampe Carcel

Lampe Hefner

à l'acétate d'amyle.

Kerze ou

bougie îllemande.

Candie ou bougie

anglaise ou bougie décimale.

Lampe Harcourt

au pentane.

Lampe Harcourt

de 10 bougies

Lampe Carcel

(3) Rouget et Dopter demandent que la surface du vitrage soit au moins égale à un dixième de la surface du plancher ou à un quarantième du cube du local. Rouget et Dopter, Hygiène militaire, p. 159, fasc. IX du Traité d'hygiène de Brouardel, Chantemesse et Mosny. Proust demande que l'ensemble des fenêtres d'une pièce de 25 mètres cubes couvre au moins 2 mètres carrés et 1 mètre carré de plus par chaque 30 mètres cubes de capacité en plus. En outre, la profondeur de la pièce ne doit pas dépasser une fois et demie sa hauteur.

climat, l'orientation, l'étage et la largeur des rues, la hauteur et même la couleur des maisons opposées.

Si on se place au seul point de vue de l'hygiène, on peut dire que, dans nos climats, on n'ajamaistropde lumière. On serait donc conduit à faire des pièces aussi peu profondes (pie possible et à vitrer la tolalité des façades, moins l'espace occupé par les planchers et les piliers de la construction. En fait, c'est la solution adoptée clans beaucoup d'immeubles luxueux pour bureaux et magasins, dans les grandes villes. Il serait désirable qu'elle se généralise. Même alors, cependant, on peut se demander si, à certaines heures et dans certaines parties des pièces éloignées des fenêtres, réclairement réalisé est suffisant pour la santé de ceux qui sont occupés du matin au soir dans ces conditions. En tout cas, il devrait être interdit de faire séjourner des employés et des ouvriers pour leur travail dans des locaux qui ne présentent pas, au point de vue de la dimension des pièces, des fenêtres et des rues, cours et courettes, destinés à les éclairer, les dimensions prescrites dans chaque localité pour les pièces destinées à l'habitation, telles que ces dimensions sont fixées parles règlements d'hygiène pris en application de la loi de 190*2 sur la santé publique. Si l'éclairement est artificiel en totalité ou en partie, ce n'est pas seulement l'intensité de l'éclairement qui est à considérer, mais la composition du spectre de la lumière employée. On manque d'observations précises et méthodiques, et encore plus d'expériences^ relativement à l'influence d'un éclairement insuffisant ou privé de certaines radiations sur la santé de l'homme et des animaux supérieurs; mais les faits curieux et certains constatés sur les végétaux permettent d'affirmer que cette influence existe, et il semble barbare de priver des êtres humains de la lumière « naturelle » pendant trois cents jours par an si ce n'est par une nécessité absolue de leur profession, comme dans les travaux souterrains et dans certaines industries photographiques.

Cependant une nombreuse population d'ouvriers et d'employés des deux sexes vivent dans des sous-sols tout le jour, simplement parce que la location de locaux convenables est chère dans les quartiers où ils travaillent. Nous citerons en particulier un grand nombre

En Allemagne, si aucune dimension d'une pièce n'est le double de l'une des autres, on conseille que le produit de la surface vitrée par sa hauteur soit égal à

au moins le — du cube à éclairer ; une autre règle porte que le rapport de la

surface vitrée à la surface du plancher à éclairer doit être :

1 , 1 Pour les salles d'exposition : - à - : 1 2 5

Pour un atelier très éclairé : - à - ; 3 5 '

Pour des magasins : - à — .

d'ateliers de la mode, dans les plus belles rues de Paris, et divers services des plus grands magasins de nouveautés de la capitale.

Pour en revenir à l'intensité d'éclairement au-dessous de laquelle il ne faut pas descendre dans les ateliers et magasins, il semble qu'on peut au moins s'en tenir à celle qui est nécessaire pour une lecture facile et demander 20 bougies-mètres sur la table de travail ou l'établi ( 1 ).

Motais demande même 40 bougies-mètres : mais, d'après Proust, Erismann (de Moscou) a établi par des expériences que, quand le foyer lumineux est distant de 1 mètre, il faut pour lire un éclairage de 12 à 15 bougies-mètres et, pour des travaux plus délicats (dessin ou broderie), un éclairage de 20 bougies-mètres au minimum. Colin a inventé un instrument pour apprécier Téclairement des places de travail dans une salle et déclare inacceptable toute place qui à un éclairement inférieur à 10,5 bougies (2).

CHALEUR PRODUITE. ÉLOIGNEMENT NÉCESSAIRE. Cet éclairement de 20 bougies-mètres est généralement plus que réalisé dans la pratique, ainsi que l'indique le tableau suivant, ■d'après Reichenbach (3). On y trouve la distance à laquelle il faut éloigner les foyers lumineux pour ne pas être incommodé par leur rayonnement et l'éclairé ment correspondant, toujours supérieur à 20 bougies-mètres :

Eclairement.

de la surface Éloignement de travail

en en bougies-

centimètres, mètres.

Lampe modérateur de 10 lignes 36 27

Lampe à pétrole de 20 lignes 95 27

Lampe de 1 4 lignes 73 28

Bec de gaz Argand dit aussi Benghel (à trous). 100 26

D'après Wedding (cité par Proust), voici les quantités de chaleur dégagées par les divers éclairages pour produire l'unité d'intensité lumineuse (il s'agit de l'unité allemande) :

Calories par bougie.

Lampe à pétrole 32

Bec de gaz à trous (Argand dit aussi Benghel) 50

Bec Auer 10

Alcool par incandescence 10,6

Acétylène 8,9

Électricité (incandescence par filament de carbone) 2,59

Électricité (lampe à arc) 0,259

(1) Sur la quantité de lumière nécessaire, nous ne trouvons qu'un seul texte législatif qui se soit prononcé, c'est l'ordonnance anglaise du 21 novembre 1902, qui prescrit, dans son article 7, que tout fournil de boulangerie situé en sous-sol devra être éclairé par la lumière du jour de telle façon qu'une copie officielle de l'extrait de la loi industrielle puisse être lue de toutes les parties de la pièce entre onze heures et trois heures du soir.

(2) Rappelons que, dans une rue bien éclairée (la nuit), l'éclairement est de 2 bougies-mètres. On l'a trouvé de 12 bougies dans une salle de théâtre et de 25 dans •une salle de bal. Le jour, il est de 100 à 200 bougies-mètres dans un intérieur bien éclairé, de 10 000 au dehors, à midi en décembre, et de 150 000 en juin.

(3) Archiv fur Hygiène, 1898.

LES DIVERS ÉCLAIRAGES. —Lumière du jour. — Parmi les divers éclairages utilisés dans les ateliers, celui que fournit la lumière diffuse du jour est le meilleur quand il est suffisamment intense, et c'est heureusement le plus répandu. La disposition de toiture en dents de scie, connue sous le nom de shed, permet de couvrir économiquement de grands espaces en y admettant beaucoup de lumière: quand celle-ci est trop intense, on la modère facilement à laide de rideaux ou de stores transparents. Malheureusement, elle est plus souvent insuffisante qu'excessive, même avec de grandes fenêtres, notamment aux étages inférieurs des rues et cours trop étroites ; les maisons d'en face réfléchissent très peu de rayons si elles sont de couleur sombre, et la lumière diffuse du ciel frappe les vitres sous un angle trop ouvert. Une grande partie des rayons sont réfléchis au lieu de pénétrer dans la vitre (1). Ce qui la traverse tombe sur le plancher tout près de la fenêtre et ne concourt presque en rien à l'éclairement du fond de la pièce. On peut améliorer notablement cette situation par l'emploi de réflecteurs de divers systèmes et de verres à vitres à cannelures spéciales (2). De plus, tous les revêtements des murs doivent être de couleur claire, car les revêtements foncés absorbent sans profit une grande partie des rayons qui les frappent (3).

Lumières artificielles. — Au point de vue théorique, une lumière artificielle doit satisfaire aux conditions suivantes :

1° Le spectre de la lumière doit être le plus possible semblable à celui de la lumière du jour ;

"2° La source lumineuse ne doit pas être placée dans le champ de la vision ;

3° On doit obtenir une diffusion suffisante et non excessive de la lumière ;

4° L'intensité lumineuse ne doit pas dépasser une certaine limite.

Examinons maintenant celles des lumières qui, en pratique, réalisent une partie de ces conditions.

Spectres des lumières artificielles. — En étudiant les spectres des diverses sources de lumières, on voit par quelles radiations elles diffèrent en plus ou en moins de la lumière du jour.

Meyer a comparé les intensités des radiations de même couleur pour diverses sources et a calculé que, si leurs radiations jaunes

(1) Si un rayon d'intensité 100 trappe une vitre sous un angle d'incidence inférieur à 40°, une partie du rayon la traverse et une partie est réfléchie. L'intensité de cette dernière est de 5 p. 100 et celle de la première de 95 p. 100. Quel que soit l'angle d'incidence de 0 à 40°, ces proportions se maintiennent ; mais, en approchant de l'incidence rasante, l'intensité du rayon réfléchi croît beaucoup. A 70°, elle est déjà de 16 p. 100 et de 67 p. 100 à 85°.

(2i On trouvera à cet égard d'intéressants renseignements dans le Bulletin de la Société scientifique et industrielle de Marseille, 1903, p. 53; dans Le Monde industriel, 1902, p. 35-86, numéro de septembre ; dans la revue, publiée à Genève, La machine du 10-25 janvier 1903.

(3) Rouget et Dopteu, Hygiène militaire, p. 159.

Lampe h

Lampe

Lumière

incandescence.

à arc.

Pétrole .

du jour.

avaient des intensités égales, les intensités des antres radiations auraient entre elles les rapports ci-après, l'intensité des radiations de chaque couleur dans la lumière du jour étant prise pour unité :

Électricité.

Lai Radiations. Gaz.

Rouges 4,07

Jaunes 1,00

Vertes 0,43

Bleues 0,23

Violettes 0,15 0,17 1,03 0,11 1

Il manque à ce tableau l'acétylène et la lampe à mercure. En ce qui concerne le premier mode d'éclairage, il se rapproche beaucoup de la lumière naturelle et contient une grande proportion de rayons violets et ultra-violets, peu de rouges ; il conserve la valeur exacte des couleurs.

Quant à la lampe Cooper-Hewitt, elle ne contient pas de rayons rouges, et elle est très riche en rayons violets et ultra-violets.

Les rayons rouges et infra-rouges sont accompagnés de radiations caloriques ; c'est pourquoi les becs de gaz et les lampes à pétrole, riches en rayons rouges, rayonnent beaucoup de chaleur.

Que doit-on penser, au point de vue de l'hygiène, de l'abondance des rayons chimiques dans le spectre des lampes à vapeur de mercure ? On sait que les milieux de l'œil absorbent une partie des radiations trop courtes (1) et, d'après Proust, les rayons ultraviolets exercent une action bienfaisante sur le développement des animaux et néfaste sur les microbes (2).

D'autre part, il paraîtrait que l'éducation de l'œil a été faite pour une certaine relation entre les intensités des rayons jaunes et violets de sorte qu'il n'est pas adapté pour se défendre contre une lumière où les rayons violets dominent. Une lumière de ce genre ne fait pas contracter suffisamment l'iris, et les rayons violets, arrivant sur la rétine avec une intensité trop grande, la fatiguent.

Même avec une composition de lumière normale, il faut que l'intensité d'éclairement ne soit ni trop grande ni trop faible. « En réalité, dit Mackenzie, l'iris s'accommode de presque toutes les lumières ; toutefois cette accommodation a des limites : quand il y a trop peu de lumière et que Tirisest entièrement ouvert, l'organe visuel souffre et s'affaiblit; au contraire, quand la lumière est trop intense, bien que l'iris se contracte jusqu'à la dernière limite, un excès de lumière atteint la rétine et fatigue les cellules nerveuses. 11 faut donc que l'intensité d'éclairement soit suffisante pour éviter une trop

(1) Arthus, Éléments de physiologie, 1902, p. 97. ^2) Proust, Traité d'hygiène, p. 520 et 891.

grande dilatation de l'iris et assez faible pour en empêcher la contraction extrême (1). »

Viciation de l'air par les lumières artificielles. — Les lumières produites par une combustion, c'est-à-dire toutes sauf les lampes à incandescence, consomment de l'oxygène et produisent de l'acide carbonique.

D'après Haldane ('2), un bec ordinaire de 16 à 17 bougies produit par volume de gaz brûlé :

Acide carbonique 0,54

Vapeur d'eau 1,19

Oxygène consommé 1,14

La consommation d'oxygène est naturellement moindre pour les becs à incandescence et pour l'acétylène.

Ce qui est plus grave, c'est que presque toutesles flammes produisent une certaine quantité d'oxyde de carbone. La quantité est minime et difficile à doser, mais, telle quelle et à cette dose minime, elle suffit à produire les méfaits ordinaires de ce dangereux toxique. Le léger mal de tête qu'on ressent si facilement après une séance de travail à la lumière n'a pas d'autre cause. Il y a lieu de noter enfin qu'un certain nombre d'usines s'éclairent avec du gaz à l'eau; dans ces conditions, les moindres fuites dégagent plus d'oxyde de carbone qu'avec le gaz de houille (3).

Disposition et répartition des foyers de lumière. — Lorsqu'on a décidé l'emploi d'un système d'éclairage, il ne reste plus qu'à placer les sources lumineuses en les espaçant d'après l'intensité d'éclairement désiré et en disposant ces sources autant que possible en dehors du champ de vision.

Lorsqu'il est impossible de placer la source lumineuse hors du champ de vision, il faut la munir d'un abat-jour qui, convenablement choisi et bien disposé, a l'avantage d'empêcher une certaine déperdition de lumière vers le plafond, d'arrêter une partie des radiations caloriques directes et de concentrer la lumière sur la surface utile.

Sauf pour les lampes à éclat très vif, il faut éviter l'emploi des globes en verre dépoli, en verre opale, etc., qui ont l'inconvénient grave d'absorber jusqu'à la moitié de la lumière émise.

On trouve dans le commerce un système de globes diffuseurs très avantageux, dits « holophanes », qui ne causent qu'une déperdition insignifiante. Ces globes sont des surfaces de révolution creusées de

^1) Extrait d'une communication faite à l' Institution of electrical engineers et reproduite par la Revue des éclairages.

(2) Ventilation of factories and workshops, 1902, p. 97.

(3) On trouvera dans le rapport de M. Williams d'intéressants renseignements au point de vue des impuretés abandonnées à l'air par l'éclairage au gaz (Report of the chief inspector of factories, 1902, p. 201).

canelures à section triangulaire à l'intérieur et à l'extérieur. A l'intérieur, les arêtes des canelures épousent les méridiennes de la surface ; à l'extérieur, elles suivent les parallèles.

Un système d'éclairage excellent, mais qui ne laisse pas que d'être coûteux, consiste à placer sous de puissantes lampes des réflecteurs en forme de cône renversé, qui rejettent les faisceaux lumineux sur le plafond et sur les murs. Les yeux ne subissent pas d'éclat blessant, mais rencontrent partout un éclairement d'une égale intensité. Au point de vue de l'hygiène et du bien-être, dit Motais, aucune autre disposition n'est comparable.

On fait usage aussi d'un système mixte d'éclairage, qui paraît très bon et qui consiste à éclairer modérément la salle ou le plafond par des lampes d'une certaine puissance, puis à placer à côté de chaque ouvrier ou employé une source lumineuse plus modeste, dont les rayons sont concentrés au moyen d'un abat-jour sur la surface occupée par son travail.

A moins que la lumière soit assez diffuse pour ne pas produire d'ombres appréciables, elle devra toujours être prépondérante d'un seul côté, le gauche pour les travaux d'écriture et de dessin.

Éclairage par l'électricité. — L'éclairage électrique existe actuellement sous la forme de lampes à arc, de lampes à incandescence, de la lampe Nernst et de la lampe à vapeur de mercure.

Lampes à arc. — On en trouve dans le commerce deux systèmes : les lampes à arc libre et les lampes à arc closes. Les premières, qui sont les plus anciennes, ont subi de nombreuses modifications, dont la plus importante consiste dans l'imprégnation des charbons de substances permettant la formation d'une flamme de nuances diverses. Ces lampes, dites arc à flamme, sont d'un entretien assez coûteux et réclament le remplacement des charbons après dix heures de combustion.

Lampes à incandescence. — La lampe à incandescence à filament de carbone dans le vide est encore la plus employée; mais elle parait appelée à disparaître pour faire place à la lampe à filament métallique, qui ne diffère en rien de l'ancienne lampe comme usage, mais qui est beaucoup plus économique, tout en présentant une fixité plus grande et une lumière plus blanche. La lampe à filament de tantale possède ces propriétés à un degré élevé, mais elle ne peut être employée économiquement qu'en courant continu, à cause de l'espèce de désagrégation que produisent dans le fil les courants alternatifs (durée : 700 heures en courant continu et 250 en courant alternatif). Il existe aussi des lampes à filament de tungstène, d'osmium; la première ne réclame, dit-on, que 1 watt un quart par bougie et peut être alimentée sans inconvénient par un courant alternatif.

Lampe Nernst. — Dans la lampe Nernst, le fil de carbone ou de

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tantale est remplacé par une tige d'oxydes des terres rares déjà employée pour les manchons à incandescence par le gaz ; cette tige n'étant pas attaquée par l'oxygène est laissée à l'air libre. A partir de 600°, elle devient conductrice et supporte de telles températures qu'avec une même intensité de courant on obtient une quantité de lumière double de celle émise par la lampe à filament de carbone.

L'inconvénient de la lampe Nernst réside précisément dans ce fait qu'il faut chauffer au préalable le fil jusqu'à 600° pour qu'il devienne éclairant. On a réalisé cet allumage par divers procédés.

La lampe Nernst est particulièrement appropriée aux tensions un peu supérieures à 200 volts. Chaque lampe est indépendante.

Lampe à vapeur de mercure. — La lampe à vapeur de mercure est constituée par un tube en verre placé verticalement ou obliquement et dont l'extrémité inférieure contient un peu de mercure, dans lequel plonge une tige de platine reliée au pôle négatif d'un réseau à courant continu. L'extrémité supérieure est traversée par un fil de platine terminé par une coupelle en fer et relié au pôle positif. Le vide est fait dans le tube.

Lorsque le courant est établi, la vapeur de mercure devient lumineuse.

D'après une communication faite le 8 février 1907 à la Société d'encouragement pour l'industrie nationale par M. de Recklinghausen, la consommation de cette lampe serait seulement de 5 watts par carcel de 10 bougies décimales pour le type K, de longueur lmm,360, avec 110 volts et 3,5 ampères.

En rapportant le rendement seulement sur la colonne lumineuse, c'est-à-dire en négligeant les pertes de courant dans le rhéostat de réglage et les électrodes, on arrive à un rendement encore plus élevé avec une consommation de 3 watts par carcel.

Ainsi, plus la colonne lumineuse est longue, plus le rendement commercial est élevé.

Les lampes du type H, de 70 centimètres de longueur, placées deux en série sur un courant de 110 volts et 3,5 ampères, consomment 6 watts par carcel ; au contraire, la dépense pour une lampe ayant une longueur de plus de 2 mètres pour 200 volts tomberait à 3,7 watts par carcel (rendement commercial) (1).

La lampe à mercure possède malheureusement une lumière d'un

(1) Voy. au sujet du rendement de la lampe à vapeur de mercure un article de Freudenberger paru dans le numéro du 25 juin 1904 de YElecirical world and Engineer, New- York, p. 1194. Cet article est accompagné d'un graphique :

Lampe à arc à l'air libre 11 watts

Lampe à incandescence 40 —

— — tantale 20 —

— Nernst 25 —

192 LECLERG DE PULLIGNY ET BOULIX. — HYG. INDUSTRIELLE)

vert bleuâtre désagréable, qui modifie les couleurs autres que le vert, mais à laquelle ou s'habitue facilement.

Éclairage par le gaz. — Par comparaison avec les lampes à incandescence courantes (à filament de carbone), le gaz possède encore, au point de vue économique, de l'avantage sur l'électricité. A Paris, l'éclairage au gaz de houille coûte environ trois fois moins cher que l'éclairage électrique par lampes à incandescence.

Éclairage par le pétrole. — Le pétrole continuera encore longtemps d'être employé dans les locaux industriels ou commerciaux, dans les bureaux, etc., là où le gaz et l'électricité font défaut, et même là où ces moyens d'éclairage existent, à cause du bon marché.

Avec les manchons à incandescence, l'essence de pétrole peut donner un bon éclairage, très économique ; mais on ne s'en sert que lorsqu'il s'agit de grands foyers lumineux et pour l'éclairage des chantiers en plein air.

Éclairage par l'acétylène. — D'après ]& Bévue de l'éclairage, on compterait en France 40 000 installations particulières d'éclairage à acétylène, et plus de 150 villes l'auraient adopté pour l'éclairage public.

Des recherches sont faites actuellement pour appliquer à ce mode d'éclairage le principe de l'incandescence, qui diminuerait encore le prix de revient de la bougie décimale de près de moitié (1).

INTENSITÉ, CONSOMMATION HORAIRE ET PRIX DE REVIENT DES DIVERS SYSTÈMES D'ÉCLAIRAGE. — Pour choisir entre les divers systèmes d'éclairage, il est important de comparer leur consommation horaire et leur prix de revient. On trouvera cette comparaison dans le tableau ci-contre.

(1) D'après une circulaire ministérielle du 6 décembre 1904, les installations privées d'éclairage à l'acétylène ne sont soumises à aucune formalité. Au contraire, celles dont le gaz est fabriqué soit pour la vente au public, soit pour l'éclairage d'un établissement industriel ou commercial, sont des établissements classés, soumis à l'autorisation.

Les installations dont le volume de gaz approvisionné n'atteint pas 1 mètre cube sont comprises dans la troisième classe : au delà de \ mètre cube dans la deuxième classe.

Pour les établissements de troisième classe, les formalités sont les suivantes :

1° Adresser au préfet ou au sous-préfet une demande en double expédition, dont l'une sur papier timbré ;

2° Joindre le plan des locaux à éclairer avec le plan des tenants et des aboutissants et du local contenant les appareils, le tout en triple expédition et à l'échelle de 5 millimètres par mètre;

3° Un plan des lieux dans un rayon de 100 mètres à 1 échelle de — — ;

4° Un dessin de l'appareil générateur.

Les plans peuvent être de simples croquis établis de façon sommaire.

DÉSIGNATION

DES SOURCE S de lumière.