UGR (Unified Glare Rating)

L'UGR (Unified Glare Rating) est une formule unifiée d'évaluation de l'éblouissement définie par le rapport technique de la CIE 117-1995. Elle se substitue à la méthode sur la limitation de la luminance moyenne des luminaires définie à partir des abaques de Bodmann et Söllner.

Résumé du rapport technique de la CIE 117-1995
La tâche du comité technique TC 3-13 de la CIE était de déterminer un système pratique d'évaluation de l'éblouissement inconfortable.
La formule unifiée de l’éblouissement (formule UGR) qui est décrite dans ce rapport réunit des caractéristiques des formules d’Einhorn et de Hopkinson et inclut l’indice de position de Guth. Elle peut être considérée comme la synthèse des meilleures parties des formules les plus importantes en ce qui concerne la practicabilité et la familiarité avec les résultats de la prévision de l’éblouissement. La formule tient compte des effets de la position de l’observateur et de la direction de vue sur l’indice d’éblouissement.
Le rapport décrit également, dans les appendices, une méthode tabulaire utilisant des valeurs de référence et des conditions normalisées, et permets la production de tables simplifiées, similaires à celles établies pour les facteurs d’utilisation, pour l’usage dans les feuilles de données pour luminaires.
Une estimation approximative de l’éblouissement inconfortable est donnée par la méthode de courbe de limitation de la luminance (courbe UGR). Les appendices montrent également la manière dont les courbes peuvent être construites et utilisées.
Le rapport recommande un système pratique d’évaluation de l’éblouissement inconfortable pour l’usage dans la prochaine édition du Guide CIE de l’éclairage intérieur.

Concrètement et rigoureusement, l'éblouissement est une notion complexe (ce qui est bien traduit par la complexité de la formule) à modéliser et à mesurer et n'a de sens que dans une situation particulière, c'est-à-dire pour un observateur donné dans une pièce donnée avec des luminaires précis installés.
Cette formule de l'UGR est bien adaptée pour l'évaluation de l'éblouissement dans une pièce sans fenêtre mais ne peut pas prendre en compte par exemple la lumière naturelle qui complique encore la problématique. L’UGR, tout à fait valable pour des sources "normales" (c'est à dire directes et uniformes) dont la superficie est comprise entre 0,005 m2 et 1,5 m2, évalue les "petites" sources (<0,005 m2) trop sévèrement, et est trop tolérant pour les "grandes" sources (>1,5 m2).

ImportantL'évaluation de l'éblouissement d'un luminaire pris isolément n'a pas de sens : elle ne prend sens que dans une situation concrète, dans une pièce définie avec un observateur positionné. 
ImportantLa CIE 117-1995 ne traite que des sources simples, directes et de taille "standard" : pour un éclairage indirect, par un plafond lumineux, avec des sources spéculaires ou complexes, d'autres outils sont proposés par la CIE 147-2002. Il s'agit :
- soit de formules très simples comme par exemple pour un éclairage indirect uniforme ou un plafond lumineux de définir les seuils suivants : éclairement moyen <300lx => UGR<13, Em<600lx => UGR<16, Em<1000lx => UGR<19, Em<1600lx => UGR<22)
- soit de formules complexes non prises en compte dans les logiciels actuellement.

Définition

Formule UGR

Les différents termes correspondent à :
- Lb (cd/m²) : luminance de fond, c'est-à-dire la luminance uniforme de tout l’environnement du champ visuel de l'observateur (sans prendre en compte l'éclairement produit par les luminaires)
- L (cd/m²) : luminance des parties éclairantes de chaque luminaire dans la direction de l’œil de observateur
- ω (st) : angle solide des parties éclairantes de chaque luminaire dans la direction de l’œil de observateur
- p : indice de position de Guth de chaque luminaire qui est fonction du positionnement de chaque luminaire en fonction de la ligne de vue, → voir schéma ci-dessous.

Explications

Le principe fondamental est de sommer toutes les luminances des luminaires et de les comparer à la luminance de fond : en effet, pour une même quantité de lumière émise par un luminaire, l’œil sera plus ébloui si la luminance de fond est faible et donc le contraste de luminance important.

zoom-ugr-luminance_fond

Ensuite, l'angle solide et l'index de position de Guth sont des facteurs correctifs (dépendant de chaque partie éclairante de luminaire) qui permettent de prendre en compte le fait que l'observateur regarde "droit devant lui" et n'est pas censé regarder les luminaires dans les parties les plus éblouissantes.

Par exemple, plus un luminaire sera éloigné de la "ligne de vue" (d'un point de vue vertical et latéral, c'est-à-dire H et T élevés), plus l'index de Guth sera élevé donc moins l'UGR sera important (ce qui correspond au fait que par exemple un luminaire au dessus ou sur le côté de la direction de la vue "normale" d'un observateur ne l’éblouira pas), → voir ci-dessous.

Malgré la complexité apparente de cette formule, il est ainsi possible d'en dégager les grandes lignes :

zoom-ugr-formule_explication

Détails des calculs de la luminance de fond et de l'indice de position de Guth

- La luminance de fond est définie comme la luminance uniforme de tout l'environnement qui produit le même éclairement sur le plan vertical au niveau de l’œil de l'observateur que le champ visuel, ceci en excluant les sources lumineuses. Cette luminance de fond est définie par la relation Lb = Ei/π où Ei (en lux) est la composante indirecte de l’éclairement sur l’œil de l'observateur. Une possibilité pour calculer Ei est de calculer l'éclairement dû aux murs considérés comme sources lumineuses. Ces calculs ne sont pas très précis mais l'UGR est relativement peu sensible à la valeur de la luminance de fond, par exemple une erreur de 33% dans Lb  engendrera une erreur d'une unité de l'UGR.

- La luminance des luminaires est définie sur cette page.

- L'indice de position de Guth est trouvé par extrapolation de valeurs sur un tableau à double entrée après avoir calculé T/R et H/R, → voir ci-dessous. (R,T,H) forme un système de coordonnées à partir de l’œil de l'observateur.

Indice de Guth

zoom-ugr-schema

Il est recommandé de ne pas prendre en compte les luminaires pour lesquels le rapport T/R>3.
Les valeurs vides du tableau pour certaines valeurs de H/R correspondent à des luminaires masqués par les sourcils ou le front.

Utilisation pratique

ImportantUn UGR d'un luminaire noté sur un catalogue n'est valable que pour un type et une puissance de source définis et un système optique donné.
Autrement dit, tout changement de source (passage d'une tube fluorescent T5 de 14 à 24 W par exemple) ou de système optique peut modifier l'UGR.

Dans la pratique, il existe trois niveaux d'utilisation de cette formule, du plus détaillé au plus simple (i.e. du plus précis au plus grossier), → voir synthèse ci-dessous. Il est important dans tous les cas de bien comparer ce qui est comparable, c'est-à-dire des situations et des méthodes identiques. Ne pas confondre, par exemple, la classe photométrique et l'UGR, → voir tableau comparatif en bas de la page dédiée à la classe photométrique.

ImportantUne donnée importante du calcul de la luminance est la surface des parties éclairantes : plus celle-ci est importante, moins l'éblouissement sera fort.
La logique est la même pour les UGR : à paramètres équivalents (puissance de la source et répartition du flux), un luminaire ayant une grande surface éclairante éblouira moins qu'un luminaire équivalent avec une plus petite surface éclairante.
Autrement dit, la taille de la surface éclairante d'un luminaire est un important élément de confort.
ImportantPour diminuer l'UGR d'un luminaire, le fabricant peut :
- diminuer le flux lumineux des sources,
- augmenter la surface d'éclairement,
- modifier la répartition de l'éclairement (le rendre plus intensif).

La méthode complète par logiciel dédié

Cette méthode est la plus rigoureuse et demande un logiciel de calcul spécifique. Il est possible effectivement de paramétrer la pièce (dimensions, coefficient de réflexion des sol/murs/plafond), de positionner tous les luminaires (qui peuvent être de différents types) et de positionner différents observateurs dans différents lieux et dans différentes positions (assis ou debout par exemple). Ensuite, un calcul - qui peut être long - est lancé. Les résultats sont les plus précis possibles mais demandent du paramétrage et un calcul dans chaque pièce du bâtiment. C'est là une méthode rigoureuse mais lourde et donc peu utilisée en pratique.

La méthode tabulée : référence à un tableau de valeurs

Des valeurs d'UGR sont calculées pour des situations standards (dimensions et coefficients de réflexion d'une pièce rectangulaire, espacement des luminaires, positions de l'observateur) et compilées dans un tableau de données. Dans un cas simple, il est possible en s'appuyant sur un tel tableau d'estimer une valeur d'UGR, en procédant éventuellement à des corrections.

Détails de la méthode

L'observateur est placé dans les cas les plus défavorables, c'est-à-dire au milieu d'un des petits côtés et au milieu d'un des grands côtés d'une pièce rectangulaire.
X et Y sont définis de manière à ce que Y soit toujours parallèle à l'axe de vision de l'observateur.

zoom-ugr-methode

A partir de ces éléments, un tableau est établi en donnant l'UGR pour :
- un luminaire donné,
- un type d'implantation,
- des coefficients de réflexion des sols/murs/plafonds,
- une dimension d'une pièce rectangulaire définie à partir de H, la hauteur de montage au dessus des yeux de l'observateur,
- un espacement entre luminaires pris à 0,25H (cette valeur est particulièrement faible mais est une base de calcul intéressante pour travailler avec une luminance uniforme ; en effet, si les espacements entre luminaires sont importants, l'UGR dépendra sensiblement de la position de l'observateur, voir les corrections possibles ci-dessous)
- deux observateurs placés comme ci-dessus.

réflectance :
plafond 0,7 0,7 0,5 0,5 0,3 0,7 0,7 0,5 0,5 0,3
murs 0,5 0,3 0,5 0,3 0,3 0,5 0,3 0,5 0,3 0,3
table de travail 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
dimensions de la pièce : vue transversale vue longitudinale
x=2H y=2H 14,4 15,4 14,6 15,6 16,0 13,5 14,5 13,7 14,7 15,1
y=3H 14,3 15,3 14,6 15,5 15,8 13,3 14,3 13,6 14,5 14,8
y=4H 14,2 15,1 14,5 15,3 15,6 13,2 14,1 13,5 14,3 14,6
y=6H 14,0 14,8  14,4 15,1 15,4 13,0 13,8 13,4 14,1 14,4
y=8H 14,0 14,8  14,4 15,1 15,4 13,0 13,8 13,4 14,1 14,4
y=12H 14,0 14,8  14,3 15,0 15,4 13,0 13,8 13,3 14,0 14,4
x=4H y=2H 14,4 15,3 14,7 15,5 15,8 13,6 14,5 13,9 14,7 15,0
y=3H 14,3 15,1 14,6 15,3 15,7 13,4 14,2 13,7 14,4 14,8
y=4H 14,1 15,0 14,5 15,2 15,7 13,2 14,1 13,6 14,3 14,8
y=6H 14,1 14,7 14,6 15,1 15,6 13,2 13,8 13,7 14,2 14,7
y=8H 14,0 14,6 14,6 15,0 15,5 13,1 13,7 13,7 14,1 14,6
y=12H 14,0 14,6 14,6 15,0 15,5 13,1 13,7 13,7 14,1 14,6
x=8H y=4H 14,0 14,6 14,6 15,0 15,5 13,1 13,7 13,7 14,1 14,6
y=6H 14,0 14,5 14,5 14,9 15,3 13,1 13,6 13,6 14,0 14,4
y=8H 13,9 14,3 14,4 14,7 15,3 13,0 13,4 13,5 13,8 14,4
y=12H 13,9 14,3 14,4 14,6 15,3 13,0 13,4 13,5 13,7 14,4
x=12H y=4H 14,0 14,6 14,6 15,0 15,5 13,1 13,7 13,7 14,1 14,6
y=6H 13,9 14,3 14,4 14,7 15,3 13,0 13,4 13,5 13,8 14,4
y=8H 13,9 14,3 14,4 14,6 15,3 13,0 13,4 13,5 13,7 14,4
Variations minimum et maximum suivant la position de l'observateur dans les cas où les espacements entre les luminaires S sont importants :
S=1H +0,9/-2,1 +0,8/-1,5
S=1,5H +2,2/-7,9 +2,6/-12,1
S=2H +4,0/-16,0 +4,0/-22,9
Corrections pour d'autres luminaires du même type :
 1 x 18W : +2,4  1 x 36W : 0  1 x 58W : -0,8

Il est souvent nécessaire dans ce cas de procéder à deux éventuelles corrections :
- si les luminaires sont espacés d'au moins 1 H (rappel : la valeur par défaut est prise à S=0,25 H), l'UGR ne sera pas uniforme et dépendra sensiblement de la position de l'observateur, les valeurs minimum et maximum sont présentées ici
- la correction du flux lumineux si le tableau de données a été calculé pour 1000 lm avec la formule UGR(Φ) = URG(1000) + 8 log (Φ/1000), Φ étant le flux lumineux total sortant du luminaire (en lumen).

Une fois ces corrections appliquées, la valeur la plus défavorable est retenue.

La méthode rapide : prise en compte de conditions standards

Les fabricants de luminaires ne savent pas dans quelles situations seront utilisés leurs luminaires. Afin d'avoir des éléments de comparaison, il est pertinent de convenir de conditions standards établies à partir de la méthode ci-dessus. Conventionnellement, il est courant de trouver les caractéristiques suivantes d'une pièce et d'une installation standard des luminaires :
- pièce de dimensions 4H/8H, H étant la hauteur de montage au-dessus des yeux de l'observateur,
- espacement entre luminaires S=0,25 H,
- coefficients de réflexion des sols/murs/plafonds respectivement de 20/50/70%,
- deux positions d'observateur les plus défavorables comme les décrivent les schémas ci-dessus (cliquer sur détails de la méthode dans le paragraphe précédent et prendre les valeurs soulignées), ce qui contraint les luminaires à avoir une double symétrie à 90°.

A noterCette méthode est de loin la plus utilisée en pratique.
Elle permet aux fabricants de luminaires de donner a priori un UGR à tous les luminaires possédant une double symétrie.

Synthèse

Avantages Inconvénients Commentaires
Méthode rapide 4H/8H Résultat immédiat car ne nécessite pas de calcul
Valeur notée sur les catalogues des fabricants
Permet de comparer les luminaires des différents fabricants
Pas très précise
Ne peut prendre en compte que des luminaires avec double symétrie
De loin, la méthode la plus utilisée.
Méthode tabulée Précision moyenne Demande du calcul facile mais "manuel"
Ne peut prendre en compte que des luminaires avec double symétrie
Il s'agit d'un compromis pas très satisfaisant entre les deux autres méthodes.
Méthode logiciel Grande précision Les paramétrage sont nombreux, notamment la (ou les) position(s) de l'observateur
Le temps de calcul peut être long
Il est indispensable d'avoir un logiciel dédié.

Ordres de grandeur

Les valeurs d'UGR inférieures à 13 correspondent à un éblouissement négligeable et supérieures à 28, un éblouissement intolérable, voir également la définition des classes de qualité.

ImportantPlus un UGR est faible, moins l'éblouissement est important.

Voici quelques valeurs préconisées par la norme d'éclairage intérieur NF EN 12 464-1, → voir également quelques exemples ici :

UGR Exemples de type de tâche à exécuter
 <16  Travail de précision, salle de soin
 16<...<19  Bureau classique
 19<...<22  Salle de repos, cantine
 22<...<25  Vestiaire, salle de bain, local technique, magasin
 25<...<28  Zone de circulation et couloirs
 >28  Dangereux, non utilisable

 

mise à jour : 22 octobre 2015