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 Flux lumineux et rendement énergétique dans nos aquariums

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david33

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MessageSujet: Flux lumineux et rendement énergétique dans nos aquariums   Flux lumineux et rendement énergétique dans nos aquariums EmptyJeu 23 Aoû - 2:01


Flux lumineux et rendement énergétique dans nos aquariums.


Ou comment y voir plus clair…


Attention : cet article à pour vocation de mettre en évidence la différence entre une puissance électrique consommée et la quantité de lumière émise par une source.
Cela fait partie des choses à savoir lors du choix des sources, pouvant équiper nos aquariums.
Mais il ne faut pas oublier, tous les autres paramètres fondamentaux tel que : La température couleur, la spectrométrie, etc… de ces sources. Le but étant de trouver les meilleures caractéristiques, en fonction de l’utilisation que nous allons en faire…


Suite à une discussion sur le forum aqua33 avec Manimal, Kingdoudou et  sous l’impulsion de celui-ci, est né la volonté de rédiger un article faisant apparaître certaines informations  concernant la quantité d’énergie consommée pour une quantité de lumière restituée.
Cela à pour conséquence, de nous orienté vers une approche tout autre, concernant la lecture de la puissance d’éclairage dans nos aquarium.

A l’heure où chaque geste énergétique compte pour la sauvegarde à terme de notre espèce, il nous semblait important d’apporter
quelques éléments de réponse sur ce thème. Et ainsi , prendre de nouvelles habitudes de réflexion.

Il est vrai que l’aquariophile depuis de nombreuses années utilise le Watt/ Litre pour calculer la quantité de lumière qu’il va devoir mettre en place dans son aquarium.
Ceci peut s’expliquer par le fait, qu’à l’époque, l’offre en terme de source lumineuse application aquariophile, était assez limité, mais surtout très homogène.

C’est pour cela qu’aujourd’hui encore, le rapport puissance en watt et quantité de lumière émise, est acquis dans le milieu aquariophile, en ce qui concerne les tubes fluos.

Cet acquis vient des différentes littérature à ce sujet, mais aussi, des conseils des fabriquants et vendeurs de ces tubes et de l'expérience de chacun.
On reste donc dans du standard, qui est, depuis de nombreuses années, validé et utilisé.

Mais si on y regarde de plus prêt, on va pouvoir s’apercevoir qu’avec les nouveaux modèles de tube, ainsi que toutes les nouvelles sources utilisables en aquariophilie, la donne n’est plus la même. D’où la nécessité de décortiquer le processus d’émission lumineuse pour faire la part des choses

A tout type de source lumineuse, il existe un dénominateur commun.

Il s’agit de l’énergie de départ, l’énergie de base qui va lancer le processus d’émission lumineuse, L’électricité !

L’électricité, la lumière, des choses simples de la vie de tous les jours, au quel on ne fait plus attention et qui pourtant  font intervenir d’innombrable
réactions physique complexes au sein même de la matière, au sein même de l’atome.

Sans rentrer dans tous ces détails, car la n’est pas le but, il faut admettre malgré tout quelque principe simple.

Dans celui qui nous intéresse, c'est-à-dire l’émission lumineuse,
L’énergie électrique va être le facteur déclenchant d’une réaction en chaîne à l’échelle moléculaire.

Que ce sois différents type de filament, ou de gaz rare équipant nos tubes et lampes, notre bonne fée électricité va avoir la faculté d’aller exciter la structure moléculaire de ceux-ci, au point de pouvoir, déplacer et faire sauter les électrons de l’atome de matière concerné, d’une orbite à une autre.

C’est ainsi, que d’un saut à l’autre, l’électron libère de l’énergie, cette énergie c’est un flux de photon !! Notre fameuse lumière !!

Nous voilà devant une bien belle transformation ! Oui mais…

Cette transformation à un prix et pour avoir un flux de photon, il y a eu bien d’autres transferts d’énergie au passage, sous forme de rayonnements (domaine de la lumière invisible), (rayonnement magnétique), (rayonnement HF radio) mais surtout rayonnement thermique.

C’est alors qu’il faut comprendre que pour une quantité d’énergie électrique de départ, nous n’avons eu qu’une infime partie de cette même énergie restitué sous forme de lumière visible.

A ce stade nous pourrions presque commencer à parler de rendement.

Mais avant cela, il faut aborder d’autres facteurs qui vont venir compléter notre réflexion.

D’abord, comment quantifier la lumière émise par notre source.

Il est à ce moment là ,fortement préférable de s'orienter vers une quantification physique appropriée de la lumière.

On y arrive ,on va rentré dans le vif du sujet, le domaine de la photométrie visuelle.

Il faut savoir que l'échelle physique utilisée pour quantifier la lumière dans ce domaine, n'a jamais été le WATT. (je ne parle pas du WATTsr exposant -1, car ici nous n’allons pas parler de photométrie énergétique).

Et voilà… je le savais… toute vos certitudes s’écroule d’un seul coups !
Revenons à nos moutons, euh… à nos watts, pardon.

Le watt est l'unité de puissance, de flux énergétique et de flux thermique. (par exemple :Un watt est la puissance d'un système énergétique dans lequel est transférée uniformément une énergie de 1 Joule pendant 1 seconde.
En électricité, le Watt représente la puissance exprimé par la formule, P= UxI /P= Watt/ u= la tension en volt/ I = l'intensité en Ampère).

Par contre, Les valeurs physiques employer généralement pour quantifier la lumière sont : le lux, le Candéla, le lumen, le PAR etc…
Chacune de ces unités exprime une chose particulière.

Le Lux :

1 lux correspond à l'éclairement d'une surface recevant d'une manière uniforme,
un flux lumineux de 1Lumen par M².

Le Candela :

Ça c’est une veille histoire… fût une époque ou pour quantifier la lumière on parler en bougie (oui , oui la bougie, le truc en cire avec une mèche !)

Encore aujourd’hui, on considère que 1 Candela correspond à  l’intensité lumineuse de 1 Bougie.

Le Lumen :

Il est l’unité de mesure pour quantifier un flux lumineux. Sans rentrer dans les détails (1 lumen = 1cd.sr), il est le marqueur idéal, concernant la photométrie visuelle qui nous intéresse et des plus accessible de part les données constructeur des sources lumineuse en vente sur le marché.

L’indice P.A.R :

Ça c’est une longue histoire que je vais aborder très brièvement.

Le P.A.R, exprime la quantité de photon émise par longueur d’onde donnée.

Vous me voyez venir ?

Non ?

Et si je vous parler de photosynthèse ?

Et oui, je pense à nos chers bacs plantés ! Vous imaginez les incidences sur l’activité photosynthétique et chloropylienne ?

J’aurais peut être l’occasion d’en reparler dans un prochain article « zone verte »…

A présent, nous avons les éléments nous permettant de comprendre le rapport entre, rendement et flux lumineux.

A savoir ,le Watt électrique (P=UxI), c’est bien ce Watt là que l’on paye sur notre facture d’électricité et le Lumen , qui en photométrie visuelle,nous permet de quantifier le flux lumineux.

En prenant exemple sur quelques sources utilisées en aquariophilie, nous allons très vite nous rendre compte que 1 Watt consommé ne restitue pas forcement la même quantité de lumens et donc de flux lumineux.

L’idéal étant bien sur d’avoir une source qui obtienne le maximum de lumens pour le minimum de Watt consommé.

Quelques exemples :

TUBES FLUOS :

4000°K

-JBL Solar Tropic 36 Watts / 2350 Lumens        soit  65,27 Lumens/ Watt

-Osram Lumilux   36 Watts / 2250 Lumens        soit  62,5 Lumens/ Watt

-Philips TLD 90.940 36 Watts / 2800 Lumens    soit  77,77 Lumens/ Watt


6500°K

-Osram Biolux 36 Watts / 2300 Lumens              soit  63,88 Lumens/ Watt

9000°K

-JBL Solar Natur 36 Watts / 2000 Lumens        soit  55,55 Lumens/ Watt


LAMPES FLUOS COMPACT :

6500°K

-Ecolite 210Watts / 9870 Lumens                     soit 47 Lumens / Watt


LAMPES HQI :

 5200°K

-Osram HQI TS 150W/D    150Watts / 11000 Lumens  soit 73,33 Lumens / Watt

-Sylvania Metalarc HSI TD 150W/D    150Watts / 11000 Lumens  soit 73,33 Lumens / Watt

-HITLITE BLV  HIT DE 150W/DW    150Watts / 11000 Lumens  soit 73,33 Lumens / Watt

Une autre Liste de caractéristique commune aux différentes sources :
http://nanozine.blogspot.com/2006/07/les-tubes-t8-de-8-30-watts-disponibles.html

Ces quelques exemples, montrent bien les disparité en terme de nombre de lumens par Watt et donc de rendement, en fonction des différentes sources utilisées.

Par exemple :

Si on considère, un utilisateur ayant porté son choix sur une température couleur comprise entre 5000 et 6500°K, considérant également que la spectrométrie affiché par les différents produits cités ci-dessous, conviennent à cet utilisateur :

-Osram Biolux 36 Watts / 2300 Lumens              soit  63,88 Lumens/ Watt

-Ecolite 210Watts / 9870 Lumens                     soit 47 Lumens / Watt

-Sylvania Metalarc HSI TD 150W/D    150Watts / 11000 Lumens  soit 73,33 Lumens / Watt

Il est évident que son choix devra se porter vers la source HQI qui affiche un rendement de 73,33 Lumens / Watt.

Pour information, quel est le critère principal qui fait une telle différence de rendement ?

Et bien, rappelez vous, nous avons survolé plus haut, la réaction qui permet l’émission d’un flux de photon, avec pour incidence, des pertes énergétique, induite par cette réaction.
Dans la comparaison du rendement entre une source HQI et une source « Tube Fluo » la perte de rendement n’est peux être pas là ou l’on pense.
La perte en énergie, ne ce fait pas essentiellement, au niveau thermique dans ces cas là.
Certes une hqi va dépenser bcp d'énergie dans son émission luminescente, celle ci se traduit par une forte thermie.
Mais, le mécanisme physique qui engendre un photon (ionisation d'un gaz), possède lui un très gros rendement.
Ce n'est pas le cas des tube écolite ou fluo ou fluo compact éco.
Même si le principe de réaction physique est parent, il fait intervenir une réaction photo luminescente d'un revêtement qui se trouve sur les parois interne des tubes... et c'est la que l'on perd notre précieux rendement...

Nous le voyons bien ici, nous ne pouvons plus parler comme naguère, de watt par litre d’eau !

Mais de LUMENS / Litre d’eau !

Ma propre expérience en aquarium planté ainsi que différentes littératures sur le sujet, converge vers une quantification de l’ordre de 40 à 50 Lumens / Litres.

C’est l’une des choses à retenir, bien que je n’aime pas l’annonce de valeurs moyennes qui veulent tout et rien dire…

Chaque bac est unique, chaque bac à ces propres caractéristiques, chaque bac va donc avoir ses propres besoins spécifiques.

A vous de trancher, A vous de faire la synthèse et l’analyse des différents paramètres caractérisant l’éclairage de vos bac, à savoir,
- Température Couleur °K
- Spectrométrie (quelles gammes de longueur d’onde, va avoir besoin votre Biotope ?)
- Le rendu des couleurs IRC
- le flux lumineux en LUMENS
Ce dernier nous donnant une très bonne indication sur le rendement électrique de l’ensemble, histoire de ne pas jeter …de la lumière par les fenêtre…


Cordialement,      David.

                                                                                    © H2Oprocess/David.M
Pour les commentaires & débats c'est ICI:
http://www.aqua33.net/Vos-aquariums-et-ecailles-c1/Materiel-f5/Commentaires-Debats-ARTICLE-Flux-lumineux-et-re-t3168.htm
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