Lumen, lux, candela : les unités de la lumière expliquées sans maths

Sur la boîte d'une ampoule, un chiffre en lumens est imprimé en gros, les watts en petit. Sur la fiche d'un spot, on trouve des candelas ; dans une norme de bureau, des lux. Lumen, lux, candela : trois unités, plus une quatrième qu'on croise moins, et chacune répond à une question différente. Combien de lumière la lampe émet, dans quelle direction, combien en reçoit la table, et combien en voit l'œil.

Lumen, candela, lux, luminance : quatre questions

Ce sont les termes et les unités officiels du Système international¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.³3CIE, vocabulaire international de l'éclairage, 2020..

Une image aide à les distinguer, à condition de la prendre pour ce qu'elle est : une image. Le lumen, c'est toute l'eau qui sort d'un arrosoir. La candela, la force du jet dans une direction. Le lux, l'eau qui tombe sur chaque mètre carré de la plate-bande.

Des unités à la mesure de l'œil

Une lampe émet de l'énergie, qu'on pourrait mesurer en watts. Les unités de la lumière font autre chose : elles comptent cette énergie comme l'œil la perçoit. Le Bureau international des poids et mesures le dit en toutes lettres : la candela, le lumen et le lux incluent des coefficients physiologiques de pondération¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019..

L'œil n'est pas également sensible à toutes les couleurs. Le jour, il l'est surtout au vert-jaune²2NIST, la candela. ; sa sensibilité culmine à 555 nanomètres¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.. Un lumen n'est donc pas une quantité d'énergie : c'est de l'énergie comptée par un œil humain moyen.

Le lumen : toute la lumière qu'émet une lampe

Le lumen dit combien de lumière une source émet au total, dans toutes les directions²2NIST, la candela.. C'est le chiffre qui répond à la question qu'on se pose en achetant une ampoule : éclairera-t-elle assez ?

Longtemps, on a répondu en watts. Mais le watt mesure ce que la lampe consomme, pas ce qu'elle éclaire, et le rapport entre les deux dépend de la technologie. Une ampoule à incandescence produit environ 10 lumens par watt⁷7Commission européenne, liste des sources lumineuses., un halogène environ 20⁸8Agence internationale de l'énergie, 2026.. Les LED vendues aujourd'hui atteignent en moyenne près de 100 lumens par watt, et les meilleures jusqu'à 230⁸. Le même nombre de watts peut donc donner dix fois plus de lumière. L'ADEME le résume : pour choisir une ampoule, il faut se référer aux lumens⁶6ADEME, Bien choisir son éclairage, 2025..

La loi a suivi. Depuis le 1^er septembre 2021, dans l'Union européenne, l'emballage d'une ampoule doit afficher son flux lumineux en caractères au moins deux fois plus grands que sa puissance⁴4Règlement (UE) 2019/2020, écoconception des sources lumineuses.. Il doit aussi dire dans quel volume ce flux est mesuré : une sphère entière pour une ampoule classique, un cône de 120° ou de 90° pour un spot⁴.

Quand un fabricant annonce une ampoule « équivalente 60 W », il n'a pas le choix des chiffres : un règlement européen fixe la correspondance⁵5Règlement délégué (UE) 2019/2015, étiquetage énergétique..

La candela : une bougie devenue constante physique

La candela porte le nom latin de la chandelle²2NIST, la candela.. Avant 1948, chaque pays mesurait l'intensité de la lumière avec ses propres étalons, à flamme ou à filament¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.. Ils sont alors remplacés par une « bougie nouvelle », fondée sur la lumière d'un corps chauffé à la température de solidification du platine, et l'unité prend un nom international : la candela¹. En 1954, elle devient l'une des unités de base du Système international, « afin de reconnaître l'importance de la lumière dans la vie courante »¹.

Le platine en fusion s'est révélé difficile à maîtriser. Depuis 1979, la candela est définie par un rayonnement vert, de fréquence fixée, et par une constante : 683 lumens par watt¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.. La formulation a été revue en 2018, et le Système international actuel s'applique depuis le 20 mai 2019¹. L'ordre de grandeur, lui, n'a pas bougé : une source d'une candela paraît à l'œil aussi lumineuse qu'une bougie de cire²2NIST, la candela..

La candela mesure la lumière envoyée dans une direction¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.³3CIE, vocabulaire international de l'éclairage, 2020.. C'est ce qui la rend utile pour les spots : concentrez les mêmes lumens dans un faisceau plus étroit, et l'intensité au centre augmente. Voilà pourquoi l'emballage d'une source dirigée doit indiquer son angle de faisceau, en degrés⁴4Règlement (UE) 2019/2020, écoconception des sources lumineuses.. Cet angle est mesuré là où l'intensité tombe à la moitié de celle du centre⁴. L'intensité de crête, en candelas, figure dans la fiche du produit déposée dans la base européenne⁵5Règlement délégué (UE) 2019/2015, étiquetage énergétique..

Le lux : la lumière qui arrive sur une surface

Le lux mesure la lumière qui arrive : un lux, c'est un lumen réparti sur un mètre carré¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.³3CIE, vocabulaire international de l'éclairage, 2020.. Il ne dépend donc pas seulement de la lampe, mais de la distance. Pour une source ponctuelle, deux fois plus loin, la même surface reçoit quatre fois moins de lumière⁹9HyperPhysics, loi de l'inverse du carré.. C'est pour cette raison qu'une lampe de lecture se place près du livre.

Quelques ordres de grandeur, mesurés sur une surface horizontale sauf mention contraire :

Du plein soleil à la nuit étoilée, l'éclairement varie d'un facteur cent millions¹⁰10Spitschan et al., 2016. Scientific Reports.. Deux lignes du tableau méritent une remarque.

La lune. On lit souvent qu'une pleine lune donne 1 ou 2 lux. C'est faux : même dans les meilleures conditions, elle ne dépasse pas 0,3 lux environ¹³13Kyba et al., 2017. Astronomy & Geophysics..

Le soir. Un bureau conforme vise 500 lux sur le plan de travail¹⁴14INRS, fiche ED 85, 2019, d'après NF EN 12464-1. ; les mesures faites dans des logements, le soir, tournent autour de 30 lux au niveau de l'œil¹⁶16Brown et al., 2022. PLOS Biology.. Les deux ne se mesurent pas au même endroit, mais l'écart est net : à la maison, le soir, on vit dans une lumière bien plus faible qu'au bureau.

Le lux compte la lumière comme la voit l'œil. Les chercheurs qui étudient l'horloge biologique utilisent une autre mesure, qui dépend aussi du spectre de la source¹⁶16Brown et al., 2022. PLOS Biology..

La luminance : ce que l'œil voit vraiment

Le lux mesure la lumière qui arrive sur une surface. La luminance, en candelas par mètre carré, mesure celle qu'une surface envoie vers l'œil, qu'elle l'émette ou la renvoie¹1BIPM, brochure du Système international d'unités, 2019.³3CIE, vocabulaire international de l'éclairage, 2020..

La différence se voit tous les jours. Sous le même éclairement, un mur blanc paraît clair et un mur sombre ne l'est pas : la luminance dépend de la part de lumière que la surface renvoie¹⁷17Cornell University, cours sur l'éclairage.. Une feuille de papier blanc éclairée à 500 lux a une luminance d'environ 130 cd/m²¹⁷. La clarté que l'on ressent est encore autre chose : une sensation, que la Commission internationale de l'éclairage distingue de la mesure³3CIE, vocabulaire international de l'éclairage, 2020..

La luminance explique surtout l'éblouissement. En éclairage intérieur, on admet qu'une luminance supérieure à 10 000 cd/m² dans le champ de vision provoque toujours un éblouissement d'inconfort¹⁸18ANSES, rapport sur les LED, 2010.. Or une puce LED de moins de deux millimètres de côté, qui émet 100 lumens en blanc chaud, atteint environ 11 millions de cd/m²¹⁸. La lumière est la même, mais concentrée sur une surface minuscule.

D'une ampoule claire à une ampoule dépolie, la luminance passe d'environ un million à cinquante mille cd/m²¹⁸18ANSES, rapport sur les LED, 2010.. C'est tout le rôle d'un diffuseur : étaler la lumière sur une plus grande surface. Un dôme en verre opalin, un abat-jour ou un verre dépoli ne créent pas de lumière, ils la rendent regardable. L'INRS recommande d'ailleurs d'éviter les LED nues directement visibles¹⁹19INRS, Éclairage à LED, 2022..

Mesurer chez soi

Le lux se mesure avec un luxmètre, la luminance avec un luminancemètre¹⁹19INRS, Éclairage à LED, 2022.. Des applications de smartphone promettent de remplacer le premier ; les études invitent à la prudence. Une équipe de l'université de Manchester a trouvé une bonne concordance avec un appareil de laboratoire, mais une sous-estimation aux fortes valeurs, et juge qu'un téléphone a peu de chances d'égaler un luxmètre étalonné²⁰20Gardasevic et al., 2022. Clocks & Sleep.. Une autre étude, sans calibration, relève des écarts de 28 à 38 % au-dessus de la valeur réelle²¹21Rodriguez et al., 2024. Ergonomics in Design.. Une application donne un ordre de grandeur : assez pour comparer deux emplacements, pas pour vérifier une norme.

En résumé

• Le lumen dit combien de lumière une lampe émet en tout. C'est le chiffre à lire sur une ampoule, pas les watts.
• La candela dit combien de lumière part dans une direction. Elle compte surtout pour les spots, avec l'angle de faisceau.
• Le lux dit combien de lumière arrive sur une surface. Il dépend de la distance à la lampe.
• La luminance dit combien de lumière une surface envoie vers l'œil. Elle explique pourquoi une petite source nue éblouit, et pourquoi un diffuseur ne l'éblouit plus.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre lumen et lux ?

Le lumen mesure la lumière que la lampe émet ; le lux, celle qui arrive sur une surface, par mètre carré¹. La même lampe donne beaucoup de lux sur une table proche et peu sur un mur éloigné.

Combien de lumens pour remplacer une ampoule de 60 W ?

806 lumens : c'est la correspondance fixée par le règlement européen pour une ampoule classique⁵. Pour 40 W, 470 lumens ; pour 100 W, 1 521 lumens.

Pourquoi une LED de quelques watts éclaire-t-elle autant qu'une ampoule de 60 W ?

Parce qu'elle transforme bien mieux l'électricité en lumière : près de 100 lumens par watt en moyenne pour une LED actuelle⁸, environ 10 pour une ampoule à incandescence⁷.

Combien de lux faut-il pour lire ?

La norme européenne des lieux de travail demande 500 lux pour lire et écrire au bureau¹⁴. Nous n'avons trouvé aucune norme équivalente pour le logement.

Une candela, c'est vraiment une bougie ?

À peu près : une source d'une candela paraît aussi lumineuse qu'une bougie de cire². Mais depuis 1979, l'unité ne repose plus sur une flamme : elle est définie par une constante physique¹.

Pour choisir une lampe, deux unités suffisent la plupart du temps : les lumens, pour savoir combien elle éclaire, et un coup d'œil à la source, pour savoir si elle éblouit.