Éclairage sportif LED : rénovation d’un terrain de football

L’éclairage sportif LED en extérieur est un domaine très technique. Chaque installation est un travail sur-mesure. Parlons-en en nous appuyant sur un exemple concret : la rénovation de l’éclairage d’un terrain de football.

Performances à atteindre en éclairage sportif extérieur

Étudions ensemble un cas concret d’un terrain de football et sa rénovation de l’éclairage sportif LED pour l’extérieur. Comment passer des lampes à décharge aux iodures métalliques, dite « IM » à des LED ?

Une question se pose lors d’un projet, y-a-t-il une volonté de « classer » le terrain ? Autrement dit, l’installation sera-elle conçue pour être reconnue dans un cahier des charges d’une fédération sportive, avec des objectifs précis à atteindre ? Évidemment, plus le classement souhaité sera haut, plus les objectifs seront importants, et les surveillances et contrôles de ces objectifs aussi.

Les principaux objectifs peuvent être :

• éclairement moyen horizontal à la mise en service,
• éclairement moyen horizontal à maintenir,
• uniformité générale d’éclairement, rapport entre la valeur la plus faible d’éclairement et la moyenne, dit « uniformité U2 »
• rapport entre la valeur la plus faible d’éclairement et la plus forte, dit « uniformité U1 »,
• éclairement moyen vertical à maintenir,
• éblouissement et indice GR (Glare rating),
• indice minimal de rendu des couleurs,
• axe optique maximum des projecteurs…

Par exemple, la Fédération Française de Football, pour son niveau E3 (Championnat de national), indique les quelques performances suivantes :

• Des contraintes géométriques nombreuses : recul des mâts, hauteur minimale de feu…
• éclairement moyen horizontal à la mise en service : 400 lux,
• éclairement moyen horizontal à maintenir : 320 lux,
• uniformité générale d’éclairement : supérieur ou égal à 0,7,
• rapport entre la valeur la plus faible d’éclairement et la plus forte : supérieur ou égal à 0,5,
• indice GR : aucune valeur supérieure à 50 selon un maillage de points précis,
• indice minimal de rendu des couleurs : 65 et bien d’autres…
• avec des contrôles tous les ans.

Une trame de points existe pour la mesure d’éclairement horizontal (la trame dite des « 25 points et bis »). Même chose concernant l’indice GR avec une trame spécifique, ou encore une trame pour l’éclairement vertical (réservé aux classements de terrains les plus hauts).

Il est à noter que la norme récemment révisée NF EN 12193 définit aussi les méthodes pour établir des trames de points de calcul (Maillage).

Auparavant équipé de sources à décharge « IM », notre stade de football va être rénové par un éclairage sportif LED.

Ci-dessous la vue de notre terrain, avec quatre mâts, 9 projecteurs par mât.

Comparaison de scénarios iodures métalliques et LED

Le guide AFE « Eclairage sportif » paru en 2018 propose de comparer des scénarios (par exemple, ci-dessous, avant rénovation et après rénovation) en utilisant entre autres le critère de la puissance surfacique : combien de W/m² pour obtenir une valeur d’éclairement en lux à maintenir. Comparons alors :

La puissance surfacique avec le même nombre de projecteurs est réduite significativement avec le projet LED. De plus, le flux total est supérieur de 30 000 lm avec l’éclairage sportif LED. En ce qui concerne la puissance, une différence de 500 W (Hors appareillage) par projecteur, au total près de 20 000 W.

Pour synthétiser : nous faisons mieux en éclairage sportif LED avec moins d’énergie monopolisée. Mieux en efficience énergétique, en durée de vie, en coût d’exploitation et de maintenance, et aussi en adaptation « sur mesure » de l’éclairage (voir la dernière la partie de cette page).

Pour autant, le gain en nombre de projecteurs ne sera pas spectaculaire, tant les niveaux exigés sont parfois importants. L’idée est surtout de rénover en augmentant la qualité de l’éclairage, et en économisant les coûts d’exploitation et de maintenance de l’installation (abonnement, consommation, changement des sources…)

A noter : limitations maximales des températures de couleur à 2 700 K ou 2 400 K dans les parcs nationaux, réserves naturelles et périmètres de protection abordés dans l’article 4 de l’arrêté du 27 décembre 2018 sur les nuisances lumineuses.

La maîtrise de l’éblouissement : un gage de qualité. L’éblouissement est défini normativement par les termes suivants : « conditions de vision dans lesquelles on éprouve de l’inconfort ou une réduction de l’aptitude à distinguer des détails ou des objets, par suite d’une répartition défavorable des luminances ou d’un contraste excessif » selon la norme NF EN 12665, juin 2018.

On distinguera alors deux grandes catégories d’éblouissement que sont :

• l’éblouissement d’inconfort est caractérisé par une sensation « désagréable » sans forcément troubler la vision des objets,
• l’éblouissement d’incapacité est à contrario le trouble de la vision des objets mais sans forcément provoquer cette même sensation « désagréable ».

Aussi, plusieurs indices existent. Par exemple, pour caractériser l’éblouissement d’incapacité, l’indice « Fti » est présent la norme NF EN 13201-2. Eu égard à la définition de l’éblouissement d’incapacité donnée précédemment, cet indice caractérisera « l’augmentation en pourcentage du contraste d’un objet qui est nécessaire pour le maintenir au seuil de visibilité en présence d’un éblouissement d’incapacité ». Si sa valeur est supérieure à 30 % en éclairage routier, il est par exemple considéré comme « intolérable ».

Concernant le sportif en extérieur, l’indice GR « Glare Rating » (traduit dans le texte par « note d’éblouissement ») permettra de juger l’éblouissement d’inconfort. Un logiciel d’éclairagisme établira le calcul suivant plusieurs méthodes (Simplifiée ou méthode dite CIE 112 de 1994). Là encore, les canevas des fédérations sportives peuvent préciser les modalités relatives à ce calcul. Par exemple en football, la FFF communique le maillage des points à retenir, la hauteur de calcul, le facteur de réflexion moyen de la surface de jeu, l’ouverture du cône de vision et les directions retenues pour les calculs.

In fine, aucune valeur ne devant dépasser 50 . D’autres fédérations sportives vont pouvoir tolérer des valeurs maximales de 55.

Pour un même point de calcul, 8 résultats devront être calculés. Exemple pour un même point de calcul de quelques résultats :

Pour le même point de calcul, résultat à deux directions : 0° et 45°, résultats à 34 et 31. Et ainsi de suite, pour chaque point du maillage, et pour chaque point dans l’ensemble des directions retenues.

Scénarios d’éclairage sportif LED sur mesure

Un avantage indéniable est la modularité offerte en éclairage sportif LED. Ainsi, il sera aisé d’appliquer le bon scénario d’éclairage au bon moment.

Des systèmes de plus en plus modernes permettent d’adapter les scénarios au besoin recherché. Les surplus d’investissement liés à ces systèmes devront faire l’objet d’un calcul économique afin d’en vérifier l’utilité.

Retournons sur notre exemple, auparavant aucun système ne permettait d’adapter l’éclairage, on était dans le « tout ou rien » :

Maintenant, avec des scénarios sur mesure, uniquement possible avec le scénario LED dans notre cas :

• stade ouvert 45 semaines par an,
• 5 entrainements par semaine de 2 heures, allumage pendant 4 heures : 900 heures par an, gradation à 50 % du niveau maximal,
• 1 match toutes les 2 semaines, allumage pendant 4 heures : environ 100 heures par an, pas de gradation les soirs de match.

Une étude en coût global doit permettre d’appréhender l’opportunité d’installer une solution de pilotage.

Il est important de noter qu’un éclairage sportif LED n’affranchit pas de réaliser de la maintenance : nettoyage à pratiquer régulièrement (une fois par an pour les sites soumis à beaucoup de poussière, plus espacé dans le temps ailleurs) afin de maintenir le rendement des sources.

Enfin, il est à noter que les installations LED de grande ampleur permettent aussi d’assurer « une mise en scène » lors des entrées des joueurs, etc. L’avantage majeur étant un délai immédiat de rallumage. Bon nombre d’animations dans les stades se pratiquent désormais grâce à l’éclairage sportif LED.

A suivre…

Éclairage LED sportif : études des mâts et électricité pour la rénovation d’un terrain de football

Approfondir le sujet

• L’essentiel des normes utiles en éclairage et électricité
• LUX 274 : stades et arénas, un dossier synthétique
• UCPA Bordeaux de NP2F : éclairage indirect pour les sports

Photo en tête d’article : stade de Kiewit, Hasselt, Belgique – club de football RC Hades – Luminaire : Philips OptiVision LED gen2 © Signify