En savoir plus sur la lumière

UNE AUTRE MESURE DE LA LUMIERE : LE PAR


Mise à Jour en Bleu

Par Fabrice POIRAUD-LAMBERT

Jusqu'ici, la majorité des distinctions qui ont pu être faites entre les lampes utilisés par les aquariophiles étaient basées sur la température de la couleur (en degrés Kelvin), la puissance (W), voire les Lux. Même The Reef Aquarium (1994) ne déroge par à la règle.


Il semble qu'une nouvelle unité de comparaison soit de plus en plus utilisée, plus proche de nos préoccupations : le PAR (Photosynthetically Active Radiation, ou Radiation Photosynthétique Active). Cette unité est mentionnée (entre autres !) dans The Modern Coral Reef Aquarium (1996) de Nilsen et Fossa, plus récent que le livre de Delbeek et Sprung (en tout cas dans sa version anglaise), et dans des articles publiés par Albert THIEL (www.athiel.com) que je vous propose ci-dessous. Je vais essayer de traduire ces textes au fur et à mesure, et de vous donner les autres informations que j'ai pu trouver à ce sujet. Merci à Albert THIEL d'avoir autorisé MARS à traduire et publier ses articles en Français. Merci à ceux qui disposent d'informations complémentaires de nous les faire parvenir afin que nous puissions compléter ces textes.

Dans le texte ci-dessous, l'unité utilisée est simplifiée par µE, mais il s'agit en fait de µE/m2/s.

COMPRENDRE SON SYSTEME D'ECLAIRAGE


PARTIE 1

Par Albert THIEL, suite à une interview de Dana Riddle, Las Vegas, 19 juillet 1997.

Cette interview va permettre de faire le point sur les découvertes réalisées durant plus de deux ans de recherche, et la plupart sont révélées pour la première fois ici.

Les divers composants d'un système d'éclairage sont : la lampe, le ballast, le réflecteur, le matériau du réflecteur, et un écran filtre sous la lampe.

Les recherches ont été menées à l'aide d'un Lux mètre Dawson, un Quantum mètre (pour mesurer les PAR), et un UV mètre équipé d'électrodes pour UVA et UVB. PAR signifie Photosynthetically Active Radiation, ou Radiation Photosynthétique Active. Cette unité diffère des Lux en cela que les Lux mesurent l'énergie lumineuse principalement dans la partie du spectre visible pour nos yeux (principalement la partie verte). Les PAR mesurent les radiations entre 400 et 700 nm, ce qui inclut les radiations bleues et rouges que la plupart des plantes et des Zooxanthelles utilisent pour la photosynthèse. Le PAR est seulement une meilleure estimation de l'énergie lumineuse que les lux. Les PAR sont mesurés en micro Ensteins (µE). Comme point de référence, le plein soleil est mesuré à environ 2000 µE sous des latitudes tempérées.

Comment la recherche a été menée :


Les capteurs des appareils de mesures ci-dessus ont été montés sur une plaque de plastique de 6,35 cm2. Une boite noire a été construite, avec un système de grille permettant de déplacer le capteur partout dans la boite. La surface totale de la boite était de 60 cm par 120 cm, décomposés en carrés de 7,5 cm de coté. Toutes les lampes ont été placées à 24 cm du capteur. Les variations sont détaillées en fonction des cas.

Etude 1 : 4 tubes fluorescents de 110 W, sans réflecteurs : La lecture maximale a été de 1000 µE/m2/s, décroissants selon une courbe oblongue recouvrant la longueur total de l'aquarium de 120 cm. L'énergie diminue au niveau des connecteurs et la plus grande lumière est mesurée au centre du bac.


Etude 2 : 4 'Power Compact' de 96 watts. Le fabricant annonce que ses lampes éclairent plus que des tubes fluorescents de 110W, et c'est le cas (environ 1100 µE/m2/s). L'éclairage n'est pas maximal au centre, mais le point maximum est légèrement décalé sur le coté. Le support de la lampe bloque virtuellement toute lumière dans la zone qui est dessous.

Etude 3 : HQI de 400 W monté horizontalement. Notez ce phénomène : la géométrie de la lampe crée deux zones de lumière réduite, une de bonne taille devant la lampe, l'autre d'une taille plus petite créée par le creux à la fin de la lampe. Une incertitude existe sur le fait que cela soit créé par la réflexion ou la réfraction à l'intérieur de la lampe. Ainsi, si la lampe est montée parallèlement à la longueur de l'aquarium, vous créerez une ombre dans votre aquarium. Pour éviter ce phénomène et maximiser l'efficience de votre éclairage, le mieux serait de mettre les lampes perpendiculaires à la vitre avant. L'ombre sera alors projetée dans votre salon et non sur vos coraux (il n'est pas OBLIGATOIRE de faire cela pour avoir un bac qui marche, cela optimise seulement votre éclairage).

Dans ce cas, en utilisant un réflecteur, le PAR révèle des points lumineux plus intenses que le soleil (2000 µE/m2/s). Ceci diminuera rapidement, mais un HQI 400 W monté horizontalement donnera une assez bonne distribution de la lumière sur l'aquarium.

Etude 4 : HQI 400 W vertical (même lampe que dans l'étude 3) : il y a maintenant des pointes à 4000 µE/m2/s dans de petites zones, soit le double de la lumière solaire. Puis, un cercle de 38 cm de diamètre est éclairé avec la même intensité que le soleil. Donc, si vous utilisez des 400 W pendants, vous aurez besoin de deux lampes pour un bac de 1,20 m de long. Vous devriez pouvoir héberger n'importe quel animal avec ceci.

Il faut noter que deux lampes de la même puissance ne fourniront pas nécessairement la même quantité de lumière.

Radiations UV, mesurées en µW/cm2/s. Les UVA sont dans l'intervalle 320-400 nanomètres, et les UVB entre 280 et 320 nm. Les UVA ne sont pas très bons pour vos coraux, mais les UVB sont nettement pire.

Etude 5 : HQI Iwasaki 400 W 6500 K, sans réflecteur. Les UVA mesurés sont la moitié de ce que l'on trouve au soleil. Ce qui est bien.
Etude 6 : Power Compacts : Ces lampes ont des pointes d'UV à la fin des ampoules (il est intéressant de constater que ce n'est pas là où elles produisent le plus de Lux). Les lampes Daylight produisent le plus d'UV, particulièrement vers les extrémités. Les UVB sont mesurés à 35 µW/cm2/s, ce qui n'est pas très élevé, mais cela montre que les tubes fluorescents créent des UV.


A partir d'études réalisées ici, il n'apparaît pas que la coloration des coraux soit liée aux radiations UV. En conséquence, si vous utilisez des lampes aux iodures métalliques (HQI), et si vous ne filtrez pas les UV en espérant colorer vos coraux, vous êtes susceptibles de blesser vos coraux avec les UV.

Etudes en fonction des matériaux de réflexion


Les UVA ont été testés avec l'utilisation de 4 types de réflecteurs : blanc, aluminium, miroir et rien du tout. Il n'y avait aucune différence du tout entre l'utilisation d'un réflecteur blanc et pas de réflecteur. Ceci a été testé plusieurs fois tellement c'était surprenant. L'aluminium et le miroir refléchissent les UVA aussi bien l'un que l'autre. Avec les UVB, chacun réfléchit différemment, l'aluminium réfléchissant plus d'UVB. En termes de PAR, le miroir est ressorti de peu comme étant le meilleur réflecteur, suivi par l'aluminium qui se positionne bien, et le réflecteur blanc.

Changement des lampes :


Durant les deux premières semaines, votre lampes actinique perd entre 10 et 15% de sa lumière. Puis cela se stabilise et recommence à décroître régulièrement mais rapidement pendant plus de 6 mois. Vous devriez donc changer ces lampes tous les 5 mois. Les UV mesurés semblent aussi décroître proportionnellement.

Etude avec un aquarium possédant un renfort supérieur : L'aquarium testé avait un renfort supérieur de 2,5 cm en plastique noir. Cela supprimait absolument la lumière au centre de l'aquarium. Cependant, NE COUPEZ PAS ce type de renfort, car cela permet de renforcer l'aquarium. Il en va de même si vous avez un bac en Plexiglas avec un couvercle acrylique au dessus : maintenez le propre ou il réduira sensiblement la transmission de la lumière. Faites en une maintenance régulière.


Question : Si vous démarriez un nouveau bac de grand volume, quel système d'éclairage utiliseriez vous ?

Réponse : Pour des coraux SPS (durs à petits polypes), j'utiliserai une lampes de 400 W pendue verticalement tous les 60 cm. Et je protégerais les animaux contre les UV avec une plaque de Plexiglas.


Question : A t-on un point noir lorsque l'on utilise les HQI 400 W pendues verticalement ?

Réponse : Oui. Le point noir est un peu décalé, pas juste en dessous de la lampe.


Question : Avez vous trouvé un niveau particulier de lumière qui permette de maintenir la coloration de coraux ?

Réponse : Pour les coraux pourpre, c'est environ de 500 ou 600 µE/m2/s, et j'ai vu des couleurs rouges à 250 µE/m2/s. Il semble que chaque couleur à un seuil de lumière différent.


Question : Existe t-il une solution, pour les amateurs, qui permette de détecter une baisse de lumière ?

Réponse : Chaque amateur devrait avoir un Lux mètre et devrait faire des tests en immersion. Je suis stupéfait que les amateurs possèdent des pH mètres et des Redox mètres coûteux mais pas de Lux mètre.


Question : Vous n'utilisez pas les lampes 10 000 ou 20 000 K ?

Réponse : Non, mais j'en ai eu. Si je me base sur ce que j'ai vu, vous aurez de meilleurs résultats avec des 5500 ou 6500 K.

Merci à Anita Amussen d'avoir réalisé ce résumé pour que je puisse le publier sur le Web.




NdT 1 : Nilsen et Fossa rapportent une information intéressante dans leur livre : alors que le PAR mesuré en surface de récif se situe entre 2100 et 2500 µE/m2/s, des flashs de plus de 4000 µE/m2/s sont mesurés entre 1 et 3,5 fois par seconde (Falkowski et al. 1990) en dessous de la surface, en raison de l'effet de lentille optique créé par les vagues !

NdT 2 : Selon les données publiées le 05/04/98 par Dana Riddle et Andy Amussen sur le site d'Aquatic Wild Life, il est possible d'estimer le PAR des lampes en applicant aux lux mesurés un coefficient qui varie entre 0.47 et 0.57 en fonction des lampes. Par exemple :: - Coralife 250 W 10 000 K : 0,53; - Coralife 400 W 10 000 K : 0,49; - Iwasaki 400 W 6 500 K : 0,57; - Osram 150 W 5 600 K : 0,55; - Radium 400W 20 000 K : 0,48


NdT 3 : Selon Richard Harker, ("An inexpensive Light Meter and Its Application to Reefkeeping", AquariumFrontiers online), un lux mètre 'économique' permettrait sans problème d'estimer les PAR avec les informations du NdT 2, et serait même dans certains cas plus performant à ce sujet que les Lux mètres professionnels qui intègrent des paramètres de compensation normalisés par la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE). Sans cette compensation, les jaunes et les verts ne sont pas avantagés par rapport aux bleus émis par la lampe, et le spectre n'a donc qu'une influence limitée sur le mesure des lux et donc l'estimation des PAR.

Richard Harker annonce quelques données comparatives, à une distance donnée des lampes :: - Coralife 175 W 6 500 K : 26,5 PAR; - Coralife 175 W 10 000 K : 24,9 PAR; - Coralife 250 W 10 000 K : 28,9 PAR; - Coralife 400 W 10 000 K : 63,9 PAR; - Iwasaki 250 W 6 500 K : 39,8 PAR; - Iwasaki 400 W 6 500 K : 97,5 PAR; - Hamilton 175 W 10 000 K : 26,0 PAR; - Radium 400W 20 000 K : 32,5 PAR; - Venture 250 W 5500 K : 45,6 PAR; - Lampe Belge 175 W 14 000 K : 24,0 PAR