LA LUMIERE

Source de vie sur Terre

I) Aspect qualitatif :

La lumière est une radiation visible. Cette radiation est variable en fréquence, c’est-à-dire en nombre de cycles par seconde (Hertz) et en longueur d’ondes (distance qui sépare deux ondes consécutives).

Le soleil nous délivre une lumière blanche dont les radiations visibles s’étalent de l’ultraviolet jusqu’à l’infrarouge ( 380 nm à 780 nm longueur d’ondes) " spectre lumineux ".

Ce sont ces radiations qui nous permettent de voir les choses en excitant notre oeil.

Le soleil émet une lumière d’une qualité équivalente sur l’ensemble du spectre visible contrairement aux lumières artificielles.

La qualité des sources lumineuses sera donc distinguée par deux indications :

- la température de couleur

- l’indice de rendu des couleurs.

1) La température des couleurs :

Définition :

La température de couleur est la couleur apparente d’une source lumineuse, mesurée en degré Kelvin ( 0 K= -273°C), par référence au corps noir de planck, chauffé jusqu’à ce qu’il émette la même lumière.

Les lumières dites de teintes chaudes, tirant sur le jaune-rouge ont une température de couleur basse (3000K et moins).

Les lumières dites de teintes froides, tirant sur le bleu-violet ont une température de couleur haute (8000K et plus) .

Comme on peut le constater, la répartition de la qualité de lumière par longueur d’onde est différente suivant la température de couleur.

La lumière solaire à une température de couleur de 6500 K.

2) L’indice de rendu des couleurs : (IRC)

Cet indice varie de 0 à 100.

Il est donne une indication sur la capacité d’une source lumineuse à restituer les différentes couleurs. L’indice 100 correspond à la lumière naturelle. Attention une lampe ayant un bon IRC ne restitue fidèlement les couleurs que si son spectre est équilibré pour l’ensemble des longueurs d’ondes.

3) Règle élémentaire de l’éclairage qualitatif :

Règle de KRUITHOF

Plus une lumière apparente est chaude (2700 K) plus son niveau d’ éclairage doit être faible. A l’inverse plus une lumière est froide (6500 K) plus son niveau d’éclairement doit être fort.

Nous voyons donc que le niveau d’éclairement est intimement lié à la température de couleur de la lumière.

4) Absorption de la lumière par l’eau :

a) L’eau absorbe de la lumière et modifie sa température de couleur avec l’augmentation de la profondeur.

Ainsi plus la profondeur augmente, plus les radiations rouge, orange et verte sont absorbées.

A une certaine profondeur, il ne reste plus que la lumière bleue.

A titre d’exemple, nous pouvons dire que dans l’eau de mer (qui est plus dense que l’eau douce) absorbe une grande quantité de lumière: à partir de 15m la teinte prédominante est le bleu clair et à partir de 30 m c’est le bleu profond.

5) Spectre de la photosynthèse :

Le spectre de la photosynthèse nous donne les longueurs d’ondes propices à la croissance des végétaux.

Nous voyons que certaines couleurs favorisent la photosynthèse : l’orange-rouge et dans une moindre mesure le bleu.

Les sources d’éclairage appropriées vont donc présenter des pics de couleurs dans ces longueurs d’ondes. L’éclairage résultant sera donc de teinte chaude (basse TC 3500K- 4500 K)

Il faut noter qu’en eau de mer les radiations rouges-orangées étant vite absorbées, la lumière reçue est bleutée. Les organismes pratiquant la photosynthèse (coraux hématypiques,algues) se sont adaptés et nécessitent une lumière avec un pic de couleur bleu, l’éclairage résultant sera donc de teintes froides (TC 5000K-10000 K ).

A noter également que les organismes marin nécessite un spectre équilibre et se rapprochant de la lumière solaire.

6) Spectre de QCQ sources lumineuses pour l’aquariophilie:

II) Aspect qualitatif :

1) Lux et Lumens :

- La quantité lumineuse se mesure en Lumen = l

-L’intensite lumineuse se mesure en Lux: c’est la quantité de lumière émise pour une surface donnée L = l Lux.

- A titre d’exemple le soleil de midi nous délivre 100000 lux

c’est à dire 100000 lumen par mètre carre. 

1 ampoule standard de 40 W : 430 lux

1) Calcul :

Pour calculer une intensité lumineuse nous avons donc besoin de deux éléments : la surface et la quantité de lumière.

ex : On veut éclairer un aquarium de 120 x 40 contenant des plantes. L’intensité lumineuse moyenne doit être de 4000 lux.

Soit S la surface S = 1,2 x 0,4 = 0,48 m2

L = 4000 lux

l = L x S = 4000 x 0,48 = 1920 lumens. Nous allons donc éclairer avec une source lumineuse qui approchera des 1920 lumens.

Ceci est un mode de calcul simpliste car en fait nous devons faire intervenir la hauteur d’eau et le facteur d’éclairement.

-Le facteur d’éclairement est en réalité l’ensemble des pertes lumineuses dues à la rampe d’éclairage et éventuellement à l’usage d’un couvercle en verre (10% de perte)

ex : rampe en bois peinte en blanc : F = 0,5

rampe avec réflecteurs: F = 0,6

rampe avec réflecteurs inox : F = 0,7

rampe réflecteurs : F = 0,35

rampe peinte en noir: F = 0,40

-La hauteur d’eau et sa pollution influence également la déperdition lumineuse, on a :

Ce tableau indique le % de lumière restant disponible à une certaine profondeur.

La formule globale est :

W = H x S

--------- Watts

A x F x C

W = nombre de watts nécessaires

H = intensité désirée

S = Surface de l’aquarium

A = rendement lumineux de la source choisie

F = facteur d’éclairement

C facteur de pollution

ex :

S = 1,2 x 0,4 = 0,48 m2

H = 4000 lux intensité désirée

A = 64 lm / W

F = 0,7 galerie avec réflecteurs inox

C = 0,78 eau propre hauteur 50 cm

Choix de tube biolux

On a :

W = 4000 x 0,48

-------------- = 55W

64 x 0,7 x 0,78

Il nous faudra : 1 tube de 36W + 1 tube de 20W biolux

pour obtenir l’intensité lumineuse désirée de 4000 lux

(sachant qu’un biolux 36w délivre 2300 lumens)

2) QCQ valeurs :

intensité zone animaux ou plantes

10-100 lux ombre animaux nocturne

algues grasses

100-1000 lux diatomées

cryptocoryne,anubias

éclairement modéré bacopa, echinodorus

1000-3000 lux

3000-5000 lux éclairement normale caulerpa

cabomba,eleocharis

limnophila,hygrophila

5000-6500 lux éclairement fort 1er coraux, algues

calcaires

valonia,eichornia

vallisnerie,sagittaire

6500-10000 lux + éclairement très fort coraux durs, azolla, nuphar

3) La durée :

Les animaux que nous hébergeons vivent pour la plupart sous les Tropiques, là où la durée du jour égale celle de la nuit. L’éclairage théorique que nous distribuerons sera d’environ 12 H. Cependant, quand nous y regardons de plus près, nous ,nous apercevons que dans le milieu aquatique, l’intensité lumineuse varie avec l’avancée de la journée.En effet la surface de l’eau se comporte comme un miroir suivant l’angle d’incidence des rayons solaires.

L’éclairement maximum n’a donc lieu qu’à 12H.

De 9h à 15h (soit 6h) l’éclairement est amoindri 70% environ pénètre la surface de 06h à 9h et de 15h à 18h soit 6h l’éclairement est négligeable 50% pénètre la surface.

Nous pouvons en tirer comme conclusion que l’éclairage de nos aquariums doit être progressif et que l’intensité maximum doit durer 7h.

-Mais attention en pratique :

Pour l’eau douce, les eaux étant moins profondes et l’éclairement habituel par tubes fluo sans commune mesure avec l’éclairement naturel, on adopte un cycle de 12h avec un pic lumineux de 10 à 11h.

Pour l’eau de mer, les paramètres doivent se rapprocher de la réalité c’est-à-dire un cycle de 12h avec un très fort pic lumineux de 7h.

Ainsi, on favorise le développement des organismes vivants et leur bien être par un éclairage non stressant et progressif.

En conclusion : les équipements existants aujourd’hui nous permettent de satisfaire au besoin lumineux de nombreuses espèces dont nous nous devons d’assurer la pérennité.

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