Comment mesure-t-on la brillance ?

Un brillancemètre (ou brillance-mètre) est un instrument utilisé pour mesurer la réflexion spéculaire (la brillance) d'une surface. On mesure la brillance en dirigeant un faisceau lumineux d’une intensité et à un angle déterminés sur une surface, et en quantifiant la lumière réfléchie à un angle égal mais opposé.

Comment mesurer la brillance

Il existe un certain nombre de géométries disponibles pour mesurer la brillance, chacune dépendant du type de surface à mesurer. Pour les surfaces non-métalliques, comme les revêtements et les plastiques, la quantité de lumière réfléchie augmente avec l'angle d'illumination car une partie de la lumière pénètre dans le matériau et est soit absorbée, soit diffusée, selon la teinte de la couleur. La réflexion des surfaces métalliques a un indice nettement plus élevé et ne dépend donc pas autant de l'angle d‘illumination.

De nombreuses normes internationales sont disponibles et définissent la méthode d'utilisation et les spécificités de plusieurs types de brillancemètres utilisés sur divers matériaux, y compris la peinture, la céramique, le papier, les métaux et le plastique. De nombreuses industries utilisent des brillancemètres dans le cadre de leur contrôle qualité afin de mesurer la brillance des produits et d'assurer la régularité de leur processus de fabrication. L'industrie automobile est un consommateur majeur de brillancemètres pour des applications de l'usine jusqu‘au garage.

Construction d'un brillancemètre

Un brillancemètre classique consiste en un assemblage mécanique fixe comprenant une source lumineuse standardisée projetant un faisceau lumineux parallèle sur la surface test à mesurer, ainsi qu'un détecteur filtré situé de manière à capter les rayons réfléchis par la surface, cf. : Illustration 1. La méthode ASTM indique que l'illumination devrait être définie de manière que la combinaison détecteur-source soit corrigée du point de vue du spectre, afin de donner l’efficacité lumineuse de la CIE, V(l), avec l’illuminant C de la CIE[i].

Un certain nombre d'instruments, disponibles à la vente, sont conformes aux normes ci-dessus en termes de géométrie de mesure. Les instruments sont calibrés à l'aide de standards de référence établis à partir d’un étalon de verre noir, plane et hautement poli, d'un indice de réflexion de 1,567 pour la raie D du sodium, auxquels est attribuée une valeur de brillance de 100 pour chaque géométrie[ii].

Choisir le bon angle pour mesurer la brillance

L'angle de mesure est l'angle entre la lumière incidente et la lumière réfléchie. Trois angles de mesure (20°, 60° et 85°) sont indiqués afin de couvrir la majorité des applications de revêtements industriels. L'angle est déterminé à partir de la gamme de brillance attendue, comme indiqué dans le tableau suivant.

Gamme de brillance	Valeur 60°	Notes
Haut brillant	>70 UB	Si la mesure dépasse 70 UB, modifier l’angle de mesure du test à 20°.
Moyen brillant	10 - 70 UB
Bas brillant	<10 UB	Si la mesure est inférieure à 10 UB, modifier l’angle de mesure du test à 85°.

Par exemple, si la mesure prise à 60° est supérieure à 70 UB, l'angle de mesure devrait être réduit à 20° pour optimiser la précision de la mesure. Trois types d'instruments sont disponibles à la vente : des instruments à angle unique de 60°, une combinaison de 20° et 60° et un type combinant 20°, 60° et 85°.

Deux angles supplémentaires sont utilisés pour d'autres matériaux. Un angle de 45° est indiqué pour mesurer la céramique, les films, le textile et l'aluminium anodisé, tandis qu'un angle de 75° convient pour le papier.

Comprendre les unités de brillant

L'échelle de mesure d‘un brillancemètre, l'unité de brillant (UB), est établie à partir d’un étalon de référence en verre noir hautement poli, d’indice de réfraction défini et de réflectance spéculaire de 100 UB à un angle donné. Cette référence est utilisée pour établir un point maximal de calibrage de 100, avec le point minimal établi à 0 pour une surface parfaitement mate. Cette échelle est adaptée pour la plupart des revêtements et matériaux non-métalliques (peinture et plastique), qui tombent généralement dans cette gamme. Pour les autres matériaux, d'apparence hautement réfléchissante (miroirs, composants en métal plaqué ou brut), des valeurs plus élevées peuvent être atteintes, allant jusqu'à 2 000 UB. Pour les matériaux transparents, ces valeurs peuvent également être supérieures du fait de multiples réflexions à l’intérieur du matériau.

Standards de brillancemètre

Deux surfaces à brillance élevée peuvent présenter la même mesure avec un brillancemètre standard tout en étant visuellement très différentes.  Des instruments permettent de quantifier la peau d'orange en mesurant la distinction de l'image (DOI) ou la qualité de l'image réfléchie (RIQ) et la diffusion.

Applications d'un brillancemètre

Un brillancemètre s'utilise dans de nombreuses industries allant de la papeterie à l'automobile, aussi bien par le fabricant que par le consommateur.

Quelques exemples :

• Peintures & revêtements
• Revêtements poudre
• Additifs
• Encres d'imprimerie
• Plastiques
• Revêtements pour bois
• Fabrication de yachts
• Conception et finitions automobiles
• Industrie aérospatiale
• Polissage de pierres et métaux
• Fabrication du verre
• Appareils électroniques de consommation
• Métaux anodisés

Plus d'informations concernant la théorie des brillancemètres disponible ici :

• Pourquoi mesurer la brillance ?
• Comment mesure-t-on la brillance ?
• Quelle norme de brillance dois-je utiliser pour mesurer la brillance ?