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 Notion sur la lumiere

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sylar
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MessageSujet: Notion sur la lumiere   Jeu 9 Juil - 12:08

Je ne compte pas à travers ce texte vous donner la solution pour éclairer votre bac, d’autant qu’il y a autant de solutions d’éclairage qu’il y a d’aquarium.
Le but est de mieux comprendre les bases de l’éclairage pour pouvoir ensuite sélectionner des luminaires adaptés selon le type de bac que l’on souhaite créer et les besoins de chacun.


Unités de mesures :
Le flux fumineux : S'exprimeenLumen.Une des grosses erreurs de aquariophiles est de confondre le flux lumineux avec la puissance d’une source lumineuse. En effet, on entend souvent dire qu’il faut 1 watt pour 1 à 2 litres d’eau pour un bac planté, cette notion est fausse

En fait les watts correspondent à la puissance consommée par la lampe mais pas au flux lumineux émis par cette dernière. Il faut donc absolument calculer en tenant compte du flux lumineux et non pas de la puissance pour ne pas faire d’erreur.
Le flux lumineux est donné par le fabriquant de la source lumineuse.
Prenons un exemple de calcul concret de l ‘efficacité lumineuse avec 3 lampes iodures métalliques ayant une température couleur et une puissance identiques :
Cas n°1 - lampe HQI 400W classique fabriquée par Osram produisant 32 000 lm :
32000 / 400 = 80 lm/W
Cas n°1 - lampe HQI 400W Scandium fabriquée par Radium produisant 45 000 lm :
45000 / 400 = 112.5 lm/W
Cas n°1 - lampe HQI 400W Super fabriquée par Radium produisant 48 000 lm :
48000 / 400 = 120 lm/W
On
s’aperçoit donc ici qu’entre une lampe HQI 400W Super fournit un éclairement supérieur de 33% par rapport à la lampe standard pour une consommation électrique équivalente, ce n’est tout d même pas
négligeable
Et là nous comparons des sources lumineuses identiques, ces valeurs seraient encore plus écartées si nous avions comparé un HQI a des tubes néons ou des HQL
A savoir que l’appellation de HQI couramment utilisé par les aquariophiles pour décrire les lampes aux iodures métalliques correspond a une marque déposée par Osram.
Chez d’autres fournisseurs la dénomination change. Elles sont par exemple nommées HRI chez Radium
L’éclairement : S'exprime en lux.
C’est le flux lumineux reçu par une surface. Cette valeur peut être mesurée avec un luxmètre.
La valeur d’éclairement dépend de plusieurs facteurs tels que le flux lumineux de la source lumineuse, la forme ainsi que la hauteur d’eau.


Mais celle ci peut également très bien dépendre de la position du réflecteur sur les axes x ; y ; et z (z étant la hauteur).
Cf le schémas ci dessous :
La luminance : S'exprime en Candela/m².
C’est la mesure de la luminosité de la surface éclairée telle qu’elle est perçue par l’observateur. Cette valeur définit la qualité visuelle perçue d’un éclairage car elle quantifie la sensation visuelle que perçoit l’œil humain d’un plan éclairé et donne l’impression de clarté
ou d’obscurité.
La température couleur (Tc) : S'exprime en degrè Kelvin
C’est la couleur apparente émise par une source lumineuse.
Elle s’exprime en degré Kelvin (0°K = - 273 °C) par référence au corps noir de Planck et se mesure avec un colorimètre.
- Les lumières de teinte chaude tirent sur le jaune-rouge et ont une Tc basse de 3000°k et moins.
- Les lumières de teinte froide tirent sur le bleu-violet et ont une Tc élevées de 5000°K et plus.
La lumière du jour correspond à 6 500 °K.
La courbe de Planck :
Il est possible de définir la Tc d’un corps incandescent en le comparant au corps noir de Planck qui imagina un radiateur thermique absorbant toutes les radiations et paraissant noir de extérieure.
Selon la courbe de Planck, plus la température du corps noir augmente, plus le
bleu est présent et le noir décroit.

Indice de rendu des couleurs Ra (ou IRC)
Indique la capacité d’une lampe a restituer les couleurs des objets qu’elle éclaire.
Cette valeur va de 0 à 100. IRC = 100 correspond à une lumière blanche avec un spectre complet et continu de longueurs d’onde que restitue toutes les couleurs.
Voici les appréciations que l’on peu tirer de la valeur d’un IRC :
- Ra 50 à 60 : mauvais
- Ra 60 à 70 : médiocre
- Ra 70 à 80 : passable
- Ra 80 à 90 : bon
- Ra 90 à 100 : très bon


La lumière en aquariophilie :
En fait ça dépend du bac, des plantes (ou coraux) et de leurs besoins.

Le flux lumineux :
Si l’on considère que le bac n’est pas planté ou bien qu’il s’agit d’un «fish only » la quantité de lumière importe peu, il suffira en fait de pouvoir observer les poissons et dans ce cas un simple tube néon suffit

Dans le cas d’un bac planté, il va falloir s’adapter aux besoins des plantes :
-
Un bac avec seulement quelques plantes peu exigeantes genre anubias par exemple se contentera très bien de 20 lm par litres d’eau.
- Un bac moyennement planté (ou peuplé de coraux mous en récifal) demandera 30 à 40 lumens par litres.
-
Un bac bien planté avec des plantes dites difficiles (ou des coraux dur en récifal) demandera quant à lui 60 à 80 lumens par litres d’eau.
Il s’agit ici d’une règle générale, c’est ensuite à chacun d’adapter la quantité de luminaires en fonction de ses besoins.

Durée d’éclairement :
De manière à s’approcher du milieu naturel, la durée de l’éclairement doit être comprise entre 10 et 12 heures par jour, comme sous les tropiques.
Cette durée doit être continue. pour un bac sans plantes ni coraux, cette dernière valeur peut être diminuée.

Les besoins des plantes :
Le principal objectif de l’aquariophile est de favoriser la croissance des plantes et limiter celle des algues. Les unes comme les autres se développent par le biais de la photosynthèse. Les feuilles captent la lumière et se servent de cette énergie pour changer l’eau et le dioxyde de carbone (CO2) en glucose et en oxygène (O2). Le glucose est ensuite transporté dans tout le végétal pour le nourrir.
Les plantes utilisent tout le spectre lumineux, notamment le rouge. Le problème est que l’eau filtre particulièrement les longues longueurs d’ondes et donc les rouges.
Les algues quant a elles utilisent surtout le bleu.
Il faut donc orienter ses choix de en fonction de cela.
Concrètement :disons que l’on choisi d’éclairer un bac planté avec des tubes ; nous allons nous orienter vers des tubes lumière du jour pour fournir le spectre complet aux plantes, puis on va souvent compléter ce spectre par des tubes dits horticoles qui sont en fait des tubes renforcés dans les longueurs d’ondes jaune et rouge pour corriger le manque de rouge due à la profondeur.
Je ne souhaites pas aller plus loin car il y a autant de solutions qu’il y a de bacs.
A chacun d’associer ses tubes de manière a obtenir une bonne croissance des plantes tout en ayant un
aspect visuel agréable qui permet de faire ressortir la couleur de ses poissons sans pour autant dénaturer le bac.
Attention : :
Un bon éclairage ne suffira pas a maintenir de belles plantes seul.
Elles doivent bénéficier d’un sol nutritif riche, d’une présence de CO2 suffisante et souvent d’un apport liquide pour fournir oligo-éléments, fer et autres éléments utiles à leur développement.



Les différentes sources lumineuses :
Les tubes fluorescents :

Ils sont le plus couramment employés et conviennent bien aux bacs ne dépassant pas 50 cm de haut.
Au delà une grande partie de la lumière sera perdue avant d’atteindre le fond de la cuve
Ils présentent l’intérêt d’être variés et de permettre une multitude d’associations qui correspondra à chaque utilisateur.
Les tubes fluorescents permettent aussi d’être utilisés dans un bac fermé .
La dimension du tube est fonction de sa puissance. Un tube de 25 watts aura une longueur de 75 cm alors qu’un tube de 30 watts atteindra 90 cm.

Les lampes aux iodures métalliques (HQI) :

Ces lampes permettent d’éclairer des bacs plus profonds et fournissent un flux lumineux généralement supérieur aux tubes fluorescents.
Elles sont idéales pour des bacs dépassant 60 cm de hauteur d’eau.
Ces lampes existent dans differentes puissances : 70W / 150W / 250W / 400W / 1000W / 2000W / 3500W en standard.
Elles ont besoin d’une platine composée d’un ballast, d’un amorceur et d’un condensateur de puissance identique à la lampe pour fonctionner et sont assez coûteuses à l’achat.
Mais en contrepartie elles s’amortissent dans le temps pour des gros bacs
En effet, une lampe HQI fournit + de 90 lm/W alors qu’un tube fournit généralement entre 45 & 65 lm/W seulement Cela équivaut a une économie d’énergie non négligeable sur l’année
D’autre part, lors de leur remplacement annuel il suffit de remplacer une lampe pour x tubes
Exemple concret :
Une lampe 150W HQI fournit en moyenne 14500 lm et un tube de 36W 3300 lm.
14500/3300 = 4.4
Il faut donc 4,5 tubes pour s’approcher du flux lumineux d’une lampe HQI, étant donné le coût des tubes aquariophiles la lampe HQI reviens moins chère lors de l’achat.
En eau douce on s’orientera vers des HQI tendant vers 5200 °K, cette valeur correspond à un ciel bleu intense avec quelques nuages blancs.
En eau de mer, on s’oriente plutôt vers des 10000°K qui correspondent à un ciel bleu très intense comme celui que l’on peu généralement rencontrer au dessus des barrières de corail.
Certains utilisent même des 14000°K
Mais ça semble dans ce cas plus pour un aspect visuel qu’utile pour les coraux à mon sens.
Il est souvent utile de casser la teinte des HQI par des tubes bleu pour donner un aspect visuel au bac plus agréable.

Les lampes à vapeur de mercure haute pression (HQL) :

Ces
lampes présentent l’intérêt de ne pas être coûteuses en comparaison aux HQI, que ce soit au niveau de la platine comme des lampes elles mêmes même si leur rendement est moindre.
Mais elles offrent un aspect visuel jaunâtre/verdâtre peu agréable à l’aquarium. Leur Tc oscille entre 3000 et 4000 °K
De ce fait elles sont de moins en moins utilisées mais elles gardent à mon sens un intérêt pour éclairer des bacs profonds avec un faible budget.

D’autres sources sont utilisables telles les tubes T5 ou certaines lampes fluocompactes sur des petits bacs


Les reflecteurs :
S’il est un produit dont on parle peu, c’est le réflecteur ! Pourtant le rôle de ces derniers est très important .
Pour exemple, un tube fluorescent équipé d’un réflecteur permet de gagner près de 30% de flux lumineux par rapport a un tube n’en étant pas munis.
Cette valeur a été mesurée pour un bac ayant un capot avec sa face intérieure teintée en blanc

Dans le cas ou le capot est noir, la perte est bien plus importante
En effet, dans le cas d’utilisation d’un tube sans réflecteur, une grosse partie du flux lumineux est dirigé sur les cotés et vers le haut.
Dans le cas ou le capot du bac est blanc on récupère toute de même une bonne partie de la lumière émise vers le haut par réflexion mais celle qui est dirigée sur les cotés est en grande partie perdu même si elle esten partie réfléchie par les vitres du bac.
Plus grave encore, la lumière qui arrose les vitres du bac augmente considérablement l’apparition d’algues sur ces dernières

Dans le cas de lampes HQI/HQL sur des bacs profonds, le rôle du réflecteur est encore plus importante !

Les reflecteurs peuvent être intensifs ou extensifs
Le réflecteur permet d’orienter la lumière de manière intensive ou extensive.
Prenons l’exemple de 2 bacs illuminés chacun par un seul projecteur HQI.
Le premier bac a pour dimensions 50x50x70 de haut.
Il devra être équipé d’un réflecteur intensif qui aura pour rôle de diriger la plus grande partie de la lumière vers le fond de la cuve et très peu sur les cotés.


Le second bac a pour dimensions 120x50x70 de haut.
Il devra être équipé d’un réflecteur extensif (aussi dénommé « grand angle ») qui permettra
cette fois d’orienter la lumière sur toute la surface du bac.


Un réflecteur permet aussi d’orienter la lumière verticalement ou avec un angle.
L’utilisation d’un réflecteur asymétrique peut être pratique dan certains cas de figure et permet de décaler la lumière latéralement par
rapport à la source

Une petite astuce au passage :
Les réflecteurs du commerce me semblent mal étudiés car la lumière qui part verticalement revient taper sur la lampe.
Ceux utilisés sur certains luminaires d’éclairage public pallient à ce problème et il est intéressant de s’en inspirer :


ps: l'auteur de cette article n'est pas moi mais squale du site aquascale

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Dernière édition par sylar le Dim 15 Aoû - 15:12, édité 2 fois
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MessageSujet: Re: Notion sur la lumiere   Jeu 9 Juil - 12:28

merci sylar c'est super interessant!
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MessageSujet: Re: Notion sur la lumiere   Sam 14 Aoû - 23:44

Très bon article !

Juste une chose à rajouter que pas mal de personnes se posent comme question.

- 1 watt pour 1 litre d'eau -> éclairage très intense
- 1 watt pour 2 litres d'eau -> éclairage intense
- 1 watt pour 3 litres d'eau -> éclairage moyen
- 1 watt pour 4 litres d'eau -> éclairage faible
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MessageSujet: Re: Notion sur la lumiere   

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