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Le Quizz Niveaux 2 et 3
Rubrique : Vivant
Auteur : JLC
Niveau : Débutant
Le Quizz
J'arrive toujours pas à placer ce quizz sur nanoZine aussi il faut faire un petit 'saut' sur le site microrecif.
Après le premier niveau, une petite mise en jambe, le deuxième teste votre connaissance du jargon technique. Le troisième vous fait découvrir la faune sous-marine de Koh Chang (Thaïlande). J'ai tenté d'identifier les animaux que j'ai photographiés. Essayez de les reconnaitre vous aussi et n'oubliez pas de me faire part de vos recherches si vous notez une erreur.
Graines de récif version 'lite'
Rubrique : Echange de boutures
Auteur : JLC
Niveau : Tous
Graines de récif est un projet dont le but est de faciliter l'échange de boutures entres récifalistes.
En attendant la mise en place d'une base de données intégrée au site FranceNanoRécif, il est possible de tester une version 'légère'. Cette version est basée sur un tableur proposé par Google sous le nom de 'Spreadsheet' équivalent à un tableur de type Excel. C'est un service gratuit, il ne nécessite pas d'installation de logiciel sur le PC, les documents sont très facilement partagés entre membres enregistrés. L'inconvénient est qu'il impose l'ouverture d'un compte 'Google' pour chaque membre FNR désirant participer au projet. Voici donc la procédure d'inscription si vous souhaitez participer :
Auteur : JLC
Niveau : Tous
Graines de récif est un projet dont le but est de faciliter l'échange de boutures entres récifalistes.
En attendant la mise en place d'une base de données intégrée au site FranceNanoRécif, il est possible de tester une version 'légère'. Cette version est basée sur un tableur proposé par Google sous le nom de 'Spreadsheet' équivalent à un tableur de type Excel. C'est un service gratuit, il ne nécessite pas d'installation de logiciel sur le PC, les documents sont très facilement partagés entre membres enregistrés. L'inconvénient est qu'il impose l'ouverture d'un compte 'Google' pour chaque membre FNR désirant participer au projet. Voici donc la procédure d'inscription si vous souhaitez participer :
- Ouverture du compte Si vous n'avez pas de compte GMail, le plus simple est de recevoir une invitation d'un membre disposant d'un compte. Vous pouvez me le demander par MP ou e-mail en précisant une de vos adresses e-mail. Vous suivez les étapes indiquées par le service Google (au passage vous disposez d'un compte et d'un espace disque de 3 Go, celui-ci peut être vu comme un disque virtuel grâce à l'outil de gestion GMail Drive). Choisissez un nom de compte XXX (XXX@gmail.com). Prennez un nom qui ressemble à votre pseudo FNR sinon on a un peu de mal à vous identifier lors des discussions en direct ('chat' appelé ici 'Discuss').
- Accès à Graines de Récif Une fois le compte ouvert, il faut ouvrir l'accès à l'adresse mail XXX@gmail.com. Le membre qui a envoyé l'invitation est aussi prévenu de l'ouverture du compte (généralement vous n'avez qu'à attendre sagement). Sinon il faut me prévenir et me demander d'ouvrir l'accès (toujours par MP ou e-mail en indiquant uniquement votre compte GMail sans votre mot de passe). En retour vous recevez une invitation de partage de documents.
C'est fini. Il ne vous reste plus qu'à vous connecter à votre compte :
https://www.google.com/accounts/LoginAinsi vous pouvez accéder aux divers services qu'offre votre compte dont 'Documents et Tableurs' et donc aux feuilles 'Graines de Récif'.
Le résultat (visible par tous en lecture seule) est ici :
http://spreadsheets.google.com/pub?key=pV5XxgGt7FobKKqfoUuPlcA
Pour une aide détaillée des fonctionnalités et de l'utilisation de Spreadsheet :
http://docs.google.com/support/spreadsheets/
Quelques conseils :
- L'accès en modification est total, aussi allez y prudemment, surtout au début. Actuellement il est impossible de 'geler' les cellules aussi ne changez pas les paramètres communs. Heureusement une touche 'undo' permet d'effacer les dernières commandes et l'historique des modifications est conservé.
- Ajoutez une offre immédiatement au-dessous de l'offre précédente. Chaque ligne correspond à une offre unique de bouture. Si vous en proposez plusieurs, utilisez plusieurs lignes cela clarifie les propositions.
- L'initiative reste au Donneur. Le Receveur ne propose pas de recevoir une bouture, il attend sagement une proposition qui lui convienne.
- Le copier-coller marche très bien et facilite beaucoup la saisie (inspirez-vous des offres et réponses postées en copiant-collant les cellules qui vont bien).
- Pour modifier le texte d'une cellule double-cliquez dans celle-ci.
- Un lien hypertexte (vers une image par exemple) est tout à fait possible. Une cellule contenant une adresse http fait qu'une une petite icône (flèche) apparait si on clique sur la cellule. Un clic sur l'icone permet d'accéder au lien. Il est même possible de réduire le texte affiché en utilisant la commande :
=hyperlik("http://img171.imageshack.us/img171/1673/img6698ja2.jpg","Lien photo")
dans ce cas seul le texte "Lien photo" est affiché. - Un 'chat' est dispo (appelé Discuss, ça ne s'invente pas), bien pratique pour dialoguer en direct. Cependant Graines de récif à tout prévu : Des cellules sont là pour laisser place au dialogue entre donneur et receveur.
- Les modifications apportées à la feuille sont sauvées automatiquement aussi ne vous souciez pas de cela. Visiblement les modifications simultanées sont très bien gérées.
- N'ajoutez pas de feuilles (bouton [add sheet]) sans raison. Une nouvelle feuille correspond à un besoin clairement identifié : Echange de matériel, de coraux durs, une région, etc. Pensez qu'il va falloir s'y retrouver...
- Une sauvegarde locale sur votre ordinateur est possible avec la fonction du menu FILE puis EXPORT, choisissez XLS si vous disposez d'Excel.
http://www.google-stories.com/article.php3?id_article=107
Voilà, j'espère que cela vous éclaire un peu. Acuellement la feuille boutures est orientée 'rencontre parisienne du 13 01 07', c'est un essai. Après quelques jours de rodage le classeur 'Graines de Récif sera mis en place. Il sera alors possible de faire des feuilles par régions, par type de corail, ... Et même des classeurs pour d'autres échanges, comme le matériel.
Toutes vos idées sont les bienvenues.
Projet Récifa-Liste
Rubrique : Astuce
Auteur : JLC
Niveau : Tous
Voici une liste de liens permettant aux débutants (et aux autres :-) de se constituer un petit Bookmark rapidement. Vous pouvez le télécharger en cliquant ICI Cette liste de liens peut être ajoutée très facilement à votre liste de favoris. Pour cela il faut Importer le fichier Bookmark.htm contenu dans l'archive Recifa-Liste.zip. Cette fonction est disponible dans le menu Fichier sous IE ou dans le menu Marques-pages sous FIREFOX. Il faut suivre les assistants en sélectionnant le bon fichier d'importation de favoris, c'est à dire bookmark.htm. Voici la procédure :
Auteur : JLC
Niveau : Tous
Voici une liste de liens permettant aux débutants (et aux autres :-) de se constituer un petit Bookmark rapidement. Vous pouvez le télécharger en cliquant ICI Cette liste de liens peut être ajoutée très facilement à votre liste de favoris. Pour cela il faut Importer le fichier Bookmark.htm contenu dans l'archive Recifa-Liste.zip. Cette fonction est disponible dans le menu Fichier sous IE ou dans le menu Marques-pages sous FIREFOX. Il faut suivre les assistants en sélectionnant le bon fichier d'importation de favoris, c'est à dire bookmark.htm. Voici la procédure :
Tout d'abord extraire de l'archive téléchargée Recifa-Liste.zip le fichier Bookmark.htm dans un répertoire, par exemple MES DOCUMENTS. Puis :
Avec INTERNET EXPLORER :
- Cliquer dans le menu FICHIER (en haut complètement à gauche)
- Cliquer dans IMPORTER ET EXPORTER
- Un assistant guide alors la procédure
- Choisir IMPORTER DES FAVORIS cliquer sur suivant
- Cliquer sur PARCOURIR et sélectionner le répertoire d'extraction (par exemple MES DOCUMENTS) et choisir le fichier Bookmark.htm, cliquer sur suivant
- Choisir le répertoire d'importation FAVORIS, cliquer sur suivant,
- Il ne reste plus qu'à cliquer sur terminer.
- Cliquer dans le menu MARQUE-PAGES
- Cliquer dans GERER LES MARQUES-PAGES (ouverture du gestionnaire)
- Cliquer alors dans le menu FICHIER
- Cliquer sur IMPORTER
- Dans la boîte de dialogue choisir DEPUIS LE FICHIER
- Sélectionner le répertoire d'extraction (par exemple MES DOCUMENTS) et choisir le fichier Bookmark.htm, cliquer sur OUVRIR
- Voilà le résultat :
Projet K2 - Suite -
Rubrique : Techno
Auteur : JLC
Niveau : Tous
Petit rappel : Le projet K2 est un développement d’un spot nano-récifal réalisé à partir de LED Luxeon K2, LED qui ‘sur le papier’ répondent aux critères nécessaires à la réalisation de nos éclairages récifaux. Il ne s’agit pas d’un complément bleu ou crépusculaire mais d’une rampe assurant la totalité de l’éclairage. Ce démonstrateur permettra de vérifier ‘in-situ’ l’utilisation possible de cette technologie. Actuellement, du fait de nos activités professionnelles, nous sommes principalement deux à travailler au développement : Stéphane (alias Coyote sur le forum francenanorecif) et Jean-louis (alias JLC sur le forum francenanorecif) mais le projet est ouvert et chacun peut participer.
Le point sur les étapes franchies : Un module maquette comportant 6 LED K2 sur substrat aluminium a été réalisé par Stéphane. Ce module intègre la régulation de courant définie dans le numéro de septembre de nanoZine. Les résultats sont positifs et Stéphane est passé à l’étape suivante : Définition du dissipateur, intégration mécanique, re-design du circuit imprimé pour accepter une source 24V par groupe de 6 LED et s’attèle actuellement au logiciel de la carte contrôleur (module assurant les diverses transitions lumineuses, la supervision du fonctionnement, réglage de l’heure par radio-pilotage, etc.). Pour ma part je m’occupe du module alimentation, je présente dans cet article la solution ‘PC’, et réalise la partie matérielle de la carte contrôleur. Si tout va bien le (ou les) premier(s) prototype(s) sera(ont) disponible(s) pour Noël.
L’alimentation du spot
Les caractéristiques de l’alimentation ont été listées dans le numéro précédent. La puissance nécessaire pour un spot 24 LED est de 100 W (120 W pour ne pas être ‘au taquet’). Ce n’est pas une petite puissance aussi la partie alimentation représente un poste à ne pas négliger.
Après divers échanges nous avons conclu que le spot pourra être alimenté par deux sources :
Modification d’une alimentation ATX – PC pour le spot LED K2
L’alimentation PC n’est, hélas, pas directement utilisable. En effet, pour réduire les pertes dans notre spot, trois LED sont mises en série. Avec la chute de ‘sense’ de la régulation nous avons vu qu’il est optimal d’avoir une source 13 Volts 1A pour chaque groupe de trois LED. La modification consiste simplement à régler la sortie 12V à 13V, les autres caractéristiques de l’alimentation PC étant largement supérieures à notre besoin.
Pourquoi une alimentation PC ?
Ce modèle d’alimentation est extrêmement utilisé et, de ce fait, très peu chère au vu de ses performances intrinsèques.
Le 5Vsb disponible permettra d’alimenter le module de contrôle indépendamment du 13V et du ventilateur du bloc alimentation.
Les autres sorties, et plus particulièrement le 5V, sont disponibles pour d’autres équipements. En effet le 5V (qui va passer à 6V environ après la manip) pourra alimenter les ventilateurs de refroidissement du spot (et oui, il va falloir ventiler le spot... Ca chauffe des LED ultra-puissantes...) mais cela sera fait, avec cette tension 6V, dans un appréciable silence… en utilisant des ventilateurs 12V ou en asservissant les ventilateurs de façon à ne pas faire plus de bruit que nécessaire.
Autre avantage : Une alimentation à découpage type PC a un excellent rendement (entre 80 et 90%) ce qui limite les pertes suplémentaires.
Exemple de forum de discussion à propos des alimentations PC est disponible ICI
Choix de l’alimentation.
Le plus simple est d'utiliser une marque connue pour que chacun puisse disposer du même modèle, le générique (no-name) risquant de ne pas présenter exactement les mêmes caractéristiques. J'ai choisi le modèle AIKUO PH-430(G). Ce n’est pas le moins cher mais pour 25 euro il est particulièrement silencieux. D’autres modèles de la marque ou de concurrents utilisent exactement les mêmes schémas électroniques et sont donc ‘compatibles’ avec la modification proposée. Pour info la documentation AIKUO est ICI
Auteur : JLC
Niveau : Tous
Petit rappel : Le projet K2 est un développement d’un spot nano-récifal réalisé à partir de LED Luxeon K2, LED qui ‘sur le papier’ répondent aux critères nécessaires à la réalisation de nos éclairages récifaux. Il ne s’agit pas d’un complément bleu ou crépusculaire mais d’une rampe assurant la totalité de l’éclairage. Ce démonstrateur permettra de vérifier ‘in-situ’ l’utilisation possible de cette technologie. Actuellement, du fait de nos activités professionnelles, nous sommes principalement deux à travailler au développement : Stéphane (alias Coyote sur le forum francenanorecif) et Jean-louis (alias JLC sur le forum francenanorecif) mais le projet est ouvert et chacun peut participer.
Le point sur les étapes franchies : Un module maquette comportant 6 LED K2 sur substrat aluminium a été réalisé par Stéphane. Ce module intègre la régulation de courant définie dans le numéro de septembre de nanoZine. Les résultats sont positifs et Stéphane est passé à l’étape suivante : Définition du dissipateur, intégration mécanique, re-design du circuit imprimé pour accepter une source 24V par groupe de 6 LED et s’attèle actuellement au logiciel de la carte contrôleur (module assurant les diverses transitions lumineuses, la supervision du fonctionnement, réglage de l’heure par radio-pilotage, etc.). Pour ma part je m’occupe du module alimentation, je présente dans cet article la solution ‘PC’, et réalise la partie matérielle de la carte contrôleur. Si tout va bien le (ou les) premier(s) prototype(s) sera(ont) disponible(s) pour Noël.
L’alimentation du spot
Les caractéristiques de l’alimentation ont été listées dans le numéro précédent. La puissance nécessaire pour un spot 24 LED est de 100 W (120 W pour ne pas être ‘au taquet’). Ce n’est pas une petite puissance aussi la partie alimentation représente un poste à ne pas négliger.
Après divers échanges nous avons conclu que le spot pourra être alimenté par deux sources :
- Une source continue obtenue à partir d’une alimentation standard à la norme Intel 1.3 ATX-PFC PC
- Une source alternative obtenue par un simple transformateur 220 / 24 V environ (l’alimentation n’ayant pas besoin d’être régulée).
Modification d’une alimentation ATX – PC pour le spot LED K2
L’alimentation PC n’est, hélas, pas directement utilisable. En effet, pour réduire les pertes dans notre spot, trois LED sont mises en série. Avec la chute de ‘sense’ de la régulation nous avons vu qu’il est optimal d’avoir une source 13 Volts 1A pour chaque groupe de trois LED. La modification consiste simplement à régler la sortie 12V à 13V, les autres caractéristiques de l’alimentation PC étant largement supérieures à notre besoin.
Pourquoi une alimentation PC ?
Ce modèle d’alimentation est extrêmement utilisé et, de ce fait, très peu chère au vu de ses performances intrinsèques.
Le 5Vsb disponible permettra d’alimenter le module de contrôle indépendamment du 13V et du ventilateur du bloc alimentation.
Les autres sorties, et plus particulièrement le 5V, sont disponibles pour d’autres équipements. En effet le 5V (qui va passer à 6V environ après la manip) pourra alimenter les ventilateurs de refroidissement du spot (et oui, il va falloir ventiler le spot... Ca chauffe des LED ultra-puissantes...) mais cela sera fait, avec cette tension 6V, dans un appréciable silence… en utilisant des ventilateurs 12V ou en asservissant les ventilateurs de façon à ne pas faire plus de bruit que nécessaire.
Autre avantage : Une alimentation à découpage type PC a un excellent rendement (entre 80 et 90%) ce qui limite les pertes suplémentaires.
Exemple de forum de discussion à propos des alimentations PC est disponible ICI
Choix de l’alimentation.
Le plus simple est d'utiliser une marque connue pour que chacun puisse disposer du même modèle, le générique (no-name) risquant de ne pas présenter exactement les mêmes caractéristiques. J'ai choisi le modèle AIKUO PH-430(G). Ce n’est pas le moins cher mais pour 25 euro il est particulièrement silencieux. D’autres modèles de la marque ou de concurrents utilisent exactement les mêmes schémas électroniques et sont donc ‘compatibles’ avec la modification proposée. Pour info la documentation AIKUO est ICI
L’alimentation AIKUO dans la série des 430 WattsSur l’étiquette d’identification, les caractéristiques et le brochage standard :
- Fil ORANGE = 3.3 Volts 28 Ampères
- Fil ROUGE = 5 Volts 31 Ampères
- Fil JAUNE = 12 Volts 14 Ampères
- Fil VIOLET = 5 Volts 2 Ampères (permanent)
- Fil BLEU = -12 Volts 0.8 Ampères
- Fil BLANC = -5 Volts 0.5 Ampères
- Fil GRIS = POWER GOOD (les tensions sont OK)
- Fil NOIR = REFERENCE DES TENSIONS
- Fil VERT = COMMANDE ON si relié à la REFERENCE DES TENSIONS
Relier le fil VERT à un fil NOIR permet de démarrer l’alimentation. Attention cependant certains modèles ne peuvent pas réguler si leur sortie 5V n’est pas suffisament chargée et il faut mettre une résistance de quelques dizaines d’Ohms pour démarrer correctement (10 Ohms 2 Watts par exemple). L’AIKUO démarre, elle sans, sans problème, bien que la régulation 5V ne soit pas parfaite.
Etiquette d’identification
La manip :
Ouvrir l’alimentation fait perdre la garantie… A vous de voir, mais pour 25 euro… Il suffit de découvrir le sceau Aikuo et de dévisser les quatre vis pour accéder aux circuits imprimés.
Quatre vis à ôter...L’alimentation ouverte il suffit de repérer le circuit assurant le découpage. Vérifier qu'il s’agit du circuit, largement utilisé, SYSTEM GENERAL SG6105. La datasheet de ce composant, incluant la note d’application (dont l’Aikuo s’inspire disons… beaucoup) est disponible ICI. La modification proposée est validée avec ce composant. Si vous avez un doute écrivez-moi.
Identification du circuit de régulation SG6105La régulation de tension est faite en comparant les broches IN à une valeur de référence (le SG6105 dispose d’une source de référence interne). Agir sur le niveau de la broche 17 (IN) permet d’ajuster les sorties 5 Volts et 12 Volts simultanément (mais sans perturber le 5 VSB). Si vous vous rapporter page 9 de la datasheet (note d’application 2) le réglage est obtenu en usine en ajustant le potentiomètre VR3 (pour pallier la dispersion des composants). Sur le circuit imprimé de l’Aikuo ce potentiomètre est repéré VR1 (pour nous troubler peut être :-).
Le potentiomètre d’ajustage VR1, CF également le fil vert RM (remote) et gris PG (Power Good)Attention de fortes tensions sont maintenant accessibles dans l’alimentation soyez très prudent lors de la manipulation suivante. Si vous n’êtes pas sûr de vous, laissez tomber, je le ferai pour vous :-)
Placer vous confortablement, vérifier que tout est en place sans risque de court-circuits. Brancher l’alimentation au secteur 220V et relier le fil vert à un fil noir. Le ventilateur se met en rotation. Appréciez le silence… Prendre un contrôleur universel et placez-le sur un calibre de mesure Volts DC [20VCC]. Faites la mesure du 12V entre un fil noir et un fil jaune sur un connecteur IDE. Tournez le potentiomètre VR1 jusqu'à obtenir une tension de 13 Volts. Attention si vous dépassez le seuil de détection de sur-tension (14 Volts environ) l'alimentation va s'auto-protéger et se couper. Le passage à une tension supérieure à 14V demande la modification de la surveillance d'over-voltage [action sur les broches 3 et 7].
Couper et débrancher. Revisser l’alimentation, c’est fini. La suite au prochain épisode !
Il faudra peut être retoucher le réglage une fois l'alimentation en charge avec le spot, mais c'est une opération que maintenant vous maîtrisez.
Encore une chose : L'alimentation n'est plus utilisable sur un PC sous risque de casse ! Il faut revenir au réglage initial si vous souhaitez la ré-utiliser sur un PC : Re réglage du petentiomètre en ajustant le 12V ET le 5V.
Le connecteur ATX ici le fil VERT à relier au fil NOIR pour démarrer
Le connecteur d'alimentation IDE, le fil JAUNE est le +12VLes LED, nouvel éclairage pour nos nano ?
Rubrique : Techno
Auteur : JLC
Niveau : Tous
La technologie LED [acronyme de Light Emitting Diode] commence à émerger dans notre quotidien. Cette source d'éclairage semble particulièrement intéressante pour nos nano-aquariums. Elle titille nos neurones, il suffit de voir les développements de ce sujet sur francenanorecif Solaris en DIY et sur d'autres forums. Autre exemple, la société Solaris commercialise dés à présent des rampes pour aquariums récifaux équipées de LED Philips Lumileds™ Luxeon®.
Alors, les LED sont-elles une solution alternative aux tubes fluorescents T5 et aux lampes HQI ?
Voici une tentative de réponse.
Auteur : JLC
Niveau : Tous
La technologie LED [acronyme de Light Emitting Diode] commence à émerger dans notre quotidien. Cette source d'éclairage semble particulièrement intéressante pour nos nano-aquariums. Elle titille nos neurones, il suffit de voir les développements de ce sujet sur francenanorecif Solaris en DIY et sur d'autres forums. Autre exemple, la société Solaris commercialise dés à présent des rampes pour aquariums récifaux équipées de LED Philips Lumileds™ Luxeon®.
Alors, les LED sont-elles une solution alternative aux tubes fluorescents T5 et aux lampes HQI ?
Voici une tentative de réponse.
LED Luxeon K2Introduction
Les nouvelles générations de LED haute puissance sont actuellement développées pour les besoins des flashs d'appareils photo et des téléphones mobiles, de la signalisation automobile ou publique, de l'éclairage domestique, du rétro-éclairage des écrans LCD, etc.
Les avantages mis en avant par les constructeurs de cette technologie sont :
Les nouvelles générations de LED haute puissance sont actuellement développées pour les besoins des flashs d'appareils photo et des téléphones mobiles, de la signalisation automobile ou publique, de l'éclairage domestique, du rétro-éclairage des écrans LCD, etc.
Les avantages mis en avant par les constructeurs de cette technologie sont :
- Une haute fiabilité (dégradation n'excédant 70% des performances initiales et moins de 5% de panne après 50 000 heures d'utilisation, durée de vie largement supérieure aux autres solutions),
- Un encombrement miniature,
- Une faible tension d'alimentation,
- Aucune inertie lors de l'allumage ou de l'extinction (temps de réponse très court),
- Une certaine protection de l'environnement et la compatibilité avec les nouvelles exigences RoHS (Restriction of certain Hazardous Substances], il est cependant probable que cette avantage soit invonlontaire,
- Un choix de couleurs pouvant s'additionner,
- Un rendement maintenant assez équivalent aux lampes traditionnelles pour un surcoût acceptable.
Les aquariophiles 'eau salée' y voient d'autres points d'intérêts :
- Le spectre lumineux des meilleures LED blanches est de 6500K (pour les Luxeon K2), ce qui est apparemmment compatible avec l'activité photosynthétique.
- En ce qui concerne les LED bleues le choix est proche de nos tubes supra actiniques.
- Les puissances obtenues sont actuellement de l'ordre de 100 lumens (par LED] et des progrès sont encore attendus. Cela permet la réalisation de rampe miniature dont la puissance est ajustée parfaitement au volume.
- La dissipation thermique vers l'aquarium semble réduite.
La faisabilité d'un 'spot à LED' spécifiquement conçu pour un aquarium récifal n'est donc plus à démontrer, elle est belle est bien possible.
Mais avant d'acheter son spot il est préférable de comprendre 'comment ça marche' et de vérifier si les performances théoriques sont effectivement compatibles avec l'aquariophilie récifale.
Première partie : La théorie
Caractéristiques électriques
Le reste de cet article fait référence à la LED Luxeon K2 (ce n'est pas une pub éhontée, elle me semble simplement actuellement le meilleur choix). Le flux lumineux d'une LED haute puissance Luxeon n'a absolument rien à voir avec celui d'une LED classique.
Vous trouverez la documentation complète du produit utilisée pour cet article sur le site Luxeon® Lumileds™.
Le graphe ci-dessous a la forme d'une 'loi de Moore' selon les générations de LED développées. Cela fait état d'un progrès constant. Comme pour toutes les technologies de la sphère électronique il est toujours urgent d'attendre :-) [mais il faut bien se décider un jour !]
Le principe de mise en oeuvre
L'intensité obtenue par la petite LED K2 est donc de 100 lumens. Cela reste modeste si on la compare aux 9000 lumens d'une lampe HQI de 150W. Cette intensité lumineuse est obtenue en faisant circuler un courant de 1 Ampère, attention ce n'est pas rien, dans la LED.
La courbe du rendement en fonction du courant tend à s'infléchir, c'est à dire qu'il est inutile d'augmenter le courant au-delà de 1A qui est la valeur 'nominale' de bon fonctionnement. A une valeur de 800 mA les performances sont déjà à 85% du nominal.
Toutes les diodes sont caractérisées par une tension directe qui correspond au seuil de tension à partir de lequel la diode devient passante. Cette tension directe est généralement notée VF [Forward Voltage] pour toutes les diodes et donc aussi les LED.
Pour la K2 cette courbe indique une tension de 3,7 Volts lorsque le courant direct IF est de 1A. Le seuil minimal est de 3,2Volts. Cela signifie qu'il faut une tension minimale de 3,2 Volts pour que la diode commence à conduire et s'éclairer faiblement et une tension supérieure à 3,7 Volts pour garantir l'éclairage théorique de 100 lumens. Cela signifie aussi que la diode va dissiper une puissance imposée par la fameuse formule P=UI.
Une diode K2 dissipe 3,7 Watts pour émettre une intensité lumineuse de 100 lumens, désolé, ce n'est pas un résultat remarquable. Sur ce terrain les LED K2 sont facilement battues par les HQI, les T5 et même les T8...
Une tension d'environ 4 Volts et un courant de 1 Ampère sont nécessaires par élément LED K2. Lorsque deux éléments sont mis en série il faut 8 Volts, etc.
Chaque LED K2 émettant 100 lumens dissipe environ 3,7 W.
Caractéristiques lumineuses
Le spectre de la diode blanche K2 signalée comme une 6500K a en fait deux pics :
Mais avant d'acheter son spot il est préférable de comprendre 'comment ça marche' et de vérifier si les performances théoriques sont effectivement compatibles avec l'aquariophilie récifale.
Première partie : La théorie
Caractéristiques électriques
Le reste de cet article fait référence à la LED Luxeon K2 (ce n'est pas une pub éhontée, elle me semble simplement actuellement le meilleur choix). Le flux lumineux d'une LED haute puissance Luxeon n'a absolument rien à voir avec celui d'une LED classique.
Vous trouverez la documentation complète du produit utilisée pour cet article sur le site Luxeon® Lumileds™.
Le graphe ci-dessous a la forme d'une 'loi de Moore' selon les générations de LED développées. Cela fait état d'un progrès constant. Comme pour toutes les technologies de la sphère électronique il est toujours urgent d'attendre :-) [mais il faut bien se décider un jour !]
Le principe de mise en oeuvreL'intensité obtenue par la petite LED K2 est donc de 100 lumens. Cela reste modeste si on la compare aux 9000 lumens d'une lampe HQI de 150W. Cette intensité lumineuse est obtenue en faisant circuler un courant de 1 Ampère, attention ce n'est pas rien, dans la LED.
La courbe du rendement en fonction du courant tend à s'infléchir, c'est à dire qu'il est inutile d'augmenter le courant au-delà de 1A qui est la valeur 'nominale' de bon fonctionnement. A une valeur de 800 mA les performances sont déjà à 85% du nominal.Toutes les diodes sont caractérisées par une tension directe qui correspond au seuil de tension à partir de lequel la diode devient passante. Cette tension directe est généralement notée VF [Forward Voltage] pour toutes les diodes et donc aussi les LED.
Pour la K2 cette courbe indique une tension de 3,7 Volts lorsque le courant direct IF est de 1A. Le seuil minimal est de 3,2Volts. Cela signifie qu'il faut une tension minimale de 3,2 Volts pour que la diode commence à conduire et s'éclairer faiblement et une tension supérieure à 3,7 Volts pour garantir l'éclairage théorique de 100 lumens. Cela signifie aussi que la diode va dissiper une puissance imposée par la fameuse formule P=UI.Une diode K2 dissipe 3,7 Watts pour émettre une intensité lumineuse de 100 lumens, désolé, ce n'est pas un résultat remarquable. Sur ce terrain les LED K2 sont facilement battues par les HQI, les T5 et même les T8...
Une tension d'environ 4 Volts et un courant de 1 Ampère sont nécessaires par élément LED K2. Lorsque deux éléments sont mis en série il faut 8 Volts, etc.
Chaque LED K2 émettant 100 lumens dissipe environ 3,7 W.
Caractéristiques lumineuses
Le spectre de la diode blanche K2 signalée comme une 6500K a en fait deux pics :- Le premier assez étroit se situe à 455 nm (bleu - violet)
- Le second très large se situe à 550 nm (vert orangé sans vraiment de signification)
La valeur de 6500K est donc un rendu moyen ne caractérisant pas réellement le spectre. Sur le 'papier' le bleu est favorisé dans une longueur d'onde très intéressante pour nos récifs. En fait cela semble parfaitement convenir. En effet, le spectre obtenu à une profondeur de 10 m en mer est centré sur 450 nm. Cette longueur d'onde favorise naturellement la croissance des algues [zooxanthelles]. La deuxième bosse, plus large, donne par addition des couleurs un rendu final 'blanc' et naturel à la lumière.
Dans le reste de la gamme Luxeon deux autres LED nous intéressent particulièrement : La 'Royal Blue' qui correspond au pic à 455 nm de la diode blanche, (dont la fabrication est effectivement basée sur ce modèle), et la 'Blue' de longueur d'onde de 470 nm.
Pour favoriser la longueur d'onde de 450 nm propice aux zooxanthelles il est d'usage d'ajouter des tubes bleus 'supra actiniques' aux installations HQI. Ce renfort n'est pas indispensable avec la K2 mais présente un intérêt esthétique, renforce l'intensité du spectre utile et assure les transitions lumineuses. Un éclairage bleu de faible intensité met aussi en évidence la fluorescence naturelle de certains coraux. Un spot à LED utilisera naturellement les diodes 'blue', qui ont l'avantage d'élargir le spectre 'zone bleue' de la diode blanche (le besoin de l'activité photosynthétique n'est pas aussi 'étroit' et centré que cela), ou les diodes 'royal blue' qui bien que renforçant un pic déjà bien présent sont centrées sur l'émission théoriquement la plus favorable. Il est aussi possible de combiner les deux modèles de LED bleues.
Autre avantage, un spectre calibré : Les LED (blanches ou bleues) ne produisent pas de raie spectrale parasite dans les UV. Cela à l’avantage de ne pas risquer de ‘bruler’ les organismes par des radiations trop dures. Cela permet également de s’affranchir d’un filtre atténuant le flux lumineux des HQI dans les UV (ce qui est le cas même avec une simple vitre). Les LED Luxeon sont conformes à la norme IEC 825 concernant la sécurité d’émission des sources lumineuses. Leur intensité est telle qu’il est quand même préférable de ne pas essayer de regarder une LED allumée sans protection.
Dans le reste de la gamme Luxeon deux autres LED nous intéressent particulièrement : La 'Royal Blue' qui correspond au pic à 455 nm de la diode blanche, (dont la fabrication est effectivement basée sur ce modèle), et la 'Blue' de longueur d'onde de 470 nm.Pour favoriser la longueur d'onde de 450 nm propice aux zooxanthelles il est d'usage d'ajouter des tubes bleus 'supra actiniques' aux installations HQI. Ce renfort n'est pas indispensable avec la K2 mais présente un intérêt esthétique, renforce l'intensité du spectre utile et assure les transitions lumineuses. Un éclairage bleu de faible intensité met aussi en évidence la fluorescence naturelle de certains coraux. Un spot à LED utilisera naturellement les diodes 'blue', qui ont l'avantage d'élargir le spectre 'zone bleue' de la diode blanche (le besoin de l'activité photosynthétique n'est pas aussi 'étroit' et centré que cela), ou les diodes 'royal blue' qui bien que renforçant un pic déjà bien présent sont centrées sur l'émission théoriquement la plus favorable. Il est aussi possible de combiner les deux modèles de LED bleues.
Autre avantage, un spectre calibré : Les LED (blanches ou bleues) ne produisent pas de raie spectrale parasite dans les UV. Cela à l’avantage de ne pas risquer de ‘bruler’ les organismes par des radiations trop dures. Cela permet également de s’affranchir d’un filtre atténuant le flux lumineux des HQI dans les UV (ce qui est le cas même avec une simple vitre). Les LED Luxeon sont conformes à la norme IEC 825 concernant la sécurité d’émission des sources lumineuses. Leur intensité est telle qu’il est quand même préférable de ne pas essayer de regarder une LED allumée sans protection.
Tableau récapitulatif des longueurs d'ondes min/max des différentes LED K2 Le tableau ci dessous indique l'intensité lumineuse obtenue par référence de la LED en fonction de sa couleur et d'un tri supplémentaire. Globalement la diode blanche à un rendement quatre fois supérieur à une LED bleue.
Les bonnes références (si vous commandez ces LED) sont donc :- Pour la blanche LXK2-PW14-U00
- Pour la bleue LXK2-PB14-P00 (éventuellement LXK2-PR14-Q00 pour la 'Royal blue')
Le coût de ces composants est d'environ 4 euro / pièce, commandé en quantité importante.
Avec de telles caractéristiques spectrales le résultat est identique ou supérieur aux lampes HQI.
La LED blanche K2 a un spectre qui semble compatible avec un usage récifal. Les diodes 'blue' ou ‘royal blue’ peuvent être ajoutées dans le spot pour renforcer l'effet 'bleu' de transition et la partie du spectre favorisant la photosynthèse des algues. Le rendement de ces dernières est cependant un peu moins bon.
Les LED, un spot de lumière naturel
Cette courbe indique l'angle d'ouverture du flux lumineux de la diode blanche. On voit que la LED focalise naturellement la lumière alors qu'une lampe traditionnelle émet dans toutes les directions. Comme nous désirons un éclairage directif dirigé uniquement vers l'aquarium, la LED est vraiment supérieure aux solutions traditionnelles, elle permet de s'affranchir totalement du réflecteur. Il faut noter qu'il existe aussi des lentilles de focalisation pour le cas de LED placées près des bords, il est probable que ces lentilles ne soient pas vraiment indispensables dans la plupart des installations.
La courbe des LED bleues est un peu moins bonne mais quand même très correcte, pour compenser leur ouverture plus large il suffira de les placer dans le centre du spot.
Les LED ont pour avantage de diriger et de focaliser la lumière. Cet effet permet de 'récupérer' des lumens perdus par les tubes traditionnels fluorescents ou HQI dispersant l’émission lumineuse. On peut ainsi de façon empirique augmenter artificiellement (30%, 40% ? chiffres à confirmer par la mesure) le flux lumineux des LED lorsque l'on compare un spot LED à un HQI.
Derating
Quèsaco ? Le 'dérating' est en fait les écarts de comportement d'un élément quelconque par rapport aux spécifications nominales établies par le constructeur. Deux types d'écart sont impérativement à prendre en considération :
Dispersion des tensions VF
Les écarts de tension VF par rapport à la valeur nominale sont excessivement importants !
Autre difficulté de mise en oeuvre, le constructeur fait état d'une variation de 0,5 Volt lors des premières heures de fonctionnement pour un même composant. Cela signifie que la résistance habituellement placée en série dans les montages pour LED n'est pas un montage suffisant. Il est probable que l'utilisation de ce montage provoque à terme la destruction du composant. Il faut mettre en place un moyen efficace pour limiter le courant qui circule dans les LED.
Les diodes K2 nécessitent impérativement une alimentation régulée en courant.
Dispersion en température
Les autres écarts concernent un 'derating' global des performances en fonction de la température.
Les performances du constructeur sont données pour une température TJ [Junction Temperature] de 25°C. Les performances sont réduites de 20% pour une température TJ de 110°C. (La diode risquant d'être détruite avec une température TJ supérieure à 160°C).
Pour comprendre ce qu'est 'TJ' il faut regarder ce petit schéma :
TJ correspond à la température de la puce située dans le composant. C'est bien entendu la température la plus 'chaude' du montage. Une puissance de 3,7 Watts peut sembler peu, c'est beaucoup pour une petite surface rayonnante. En l'absence d'aide pour dissiper cette énergie thermique la température va rapidement atteindre la limite de destruction du composant.
D'autre part il est important de conserver la température de jonction la plus basse possible pour garantir un fonctionnement dans les valeurs nominales.
Il faut noter à ce propos qu'un fonctionnement à une température TJ de 25°C est du domaine de la science-fiction ! C'est un moyen pour le constructeur de présenter les meilleures caractéristiques sachant que c'est concrètement jamais le cas (Watercooling ou azote liquide excepté :-).
La température de la puce va non seulement influer sur la qualité de l'éclairage mais aussi sur le vieillissement de la LED. Les performances se dégradent progressivement et le risque de panne augmente. Ainsi pour une TJ de 85°C la probabilité de composant LED détruit après 10 ans de fonctionnement est de 5% et pour les composants fonctionnant encore la dégradation de l'émission lumineuse sera de 30%. Il faut quand même modérer ce propos car les LED Luxeon blanches et bleues ont une excellente durée de vie : 50000 heures à 1000mA et une TJ de 150° !
Le constructeur indique pour cette raison une distance respectable de 1 pouce (2,54 cm) respectée entre chaque LED qui seront placées sur un CI [Circuit Imprimé] conçu dans les règles de l'art et équipé d'un dissipateur thermique.
Une température de 80° à 100°C pour la puce semble plus proche des cas réels d'utilisation. Il faut donc minorer un peu les performances indiquées pour une TJ de 25°C.
Sur le petit schéma en coupe de la puce on voit le composant, le circuit imprimé et un radiateur placé dans l'air [TA = Ambient Temperature]. Les échanges entre chaque éléments sont freinés par une 'résistance thermique' notée en Degrés/Watt qu'il est nécessaire de réduire au maximum entre éléments lors de la conception et faire une réalisation très soignée.
Il est impératif de prévoir un schéma de dissipation thermique extrêmement pertinent et efficace pour garantir un fonctionnement correct du spot. Dégrader de 10% les caractéristiques du constructeur est un minimum lors du calcul théorique des performances.
Il faut également prendre en considération que la température d’une lampe HQI est bien plus élevée que celle des LED, et que le rayonnement thermique est dirigé vers l'aquarium. Alors que dans le cas des LED la dissipation thermique se fait sur le coté opposé à l’émission lumineuse. Les effets d'élévation de température dans l'aquarium sont donc moindre avec les LED.
Glissement spectral
Les écarts de spectre pour l’ensemble de la production sont très faibles (de l’ordre de 10 nm au maximum). Du point de vue couleur, la source lumineuse LED est très bien calibrée.
La température TJ de la LED joue également sur la longueur d'onde d'émission, cependant cette influence est réduite. Pour une élévation de 100°C de TJ la longueur d'onde augmente de 5 nm (léger glissement vers le rouge). C'est à dire que le pic 'Royal blue' sera centré sur 460 nm et le 'Blue' sur 475 nm. Cet effet n'est pas particulièrement significatif mais favorise l’utilisation de la ‘Royal blue’ en LED additionnelle.
Deuxième partie : La pratique
Le but de la réalisation pratique est avant tout la vérification ou la validation de cette technologie appliquée à l'aquariophilie marine récifale.
Spot équivalent à un HQI de 150 W pour 'microrécif'
Si on applique 'grosses mailles' les quelques règles établies préalablement :
Avec de telles caractéristiques spectrales le résultat est identique ou supérieur aux lampes HQI.
La LED blanche K2 a un spectre qui semble compatible avec un usage récifal. Les diodes 'blue' ou ‘royal blue’ peuvent être ajoutées dans le spot pour renforcer l'effet 'bleu' de transition et la partie du spectre favorisant la photosynthèse des algues. Le rendement de ces dernières est cependant un peu moins bon.
Les LED, un spot de lumière naturel
Cette courbe indique l'angle d'ouverture du flux lumineux de la diode blanche. On voit que la LED focalise naturellement la lumière alors qu'une lampe traditionnelle émet dans toutes les directions. Comme nous désirons un éclairage directif dirigé uniquement vers l'aquarium, la LED est vraiment supérieure aux solutions traditionnelles, elle permet de s'affranchir totalement du réflecteur. Il faut noter qu'il existe aussi des lentilles de focalisation pour le cas de LED placées près des bords, il est probable que ces lentilles ne soient pas vraiment indispensables dans la plupart des installations.
La courbe des LED bleues est un peu moins bonne mais quand même très correcte, pour compenser leur ouverture plus large il suffira de les placer dans le centre du spot.Les LED ont pour avantage de diriger et de focaliser la lumière. Cet effet permet de 'récupérer' des lumens perdus par les tubes traditionnels fluorescents ou HQI dispersant l’émission lumineuse. On peut ainsi de façon empirique augmenter artificiellement (30%, 40% ? chiffres à confirmer par la mesure) le flux lumineux des LED lorsque l'on compare un spot LED à un HQI.
Derating
Quèsaco ? Le 'dérating' est en fait les écarts de comportement d'un élément quelconque par rapport aux spécifications nominales établies par le constructeur. Deux types d'écart sont impérativement à prendre en considération :
Dispersion des tensions VF
Les écarts de tension VF par rapport à la valeur nominale sont excessivement importants !
Autre difficulté de mise en oeuvre, le constructeur fait état d'une variation de 0,5 Volt lors des premières heures de fonctionnement pour un même composant. Cela signifie que la résistance habituellement placée en série dans les montages pour LED n'est pas un montage suffisant. Il est probable que l'utilisation de ce montage provoque à terme la destruction du composant. Il faut mettre en place un moyen efficace pour limiter le courant qui circule dans les LED.
Les diodes K2 nécessitent impérativement une alimentation régulée en courant.
Dispersion en température
Les autres écarts concernent un 'derating' global des performances en fonction de la température.
Les performances du constructeur sont données pour une température TJ [Junction Temperature] de 25°C. Les performances sont réduites de 20% pour une température TJ de 110°C. (La diode risquant d'être détruite avec une température TJ supérieure à 160°C).Pour comprendre ce qu'est 'TJ' il faut regarder ce petit schéma :
TJ correspond à la température de la puce située dans le composant. C'est bien entendu la température la plus 'chaude' du montage. Une puissance de 3,7 Watts peut sembler peu, c'est beaucoup pour une petite surface rayonnante. En l'absence d'aide pour dissiper cette énergie thermique la température va rapidement atteindre la limite de destruction du composant.D'autre part il est important de conserver la température de jonction la plus basse possible pour garantir un fonctionnement dans les valeurs nominales.
Il faut noter à ce propos qu'un fonctionnement à une température TJ de 25°C est du domaine de la science-fiction ! C'est un moyen pour le constructeur de présenter les meilleures caractéristiques sachant que c'est concrètement jamais le cas (Watercooling ou azote liquide excepté :-).
La température de la puce va non seulement influer sur la qualité de l'éclairage mais aussi sur le vieillissement de la LED. Les performances se dégradent progressivement et le risque de panne augmente. Ainsi pour une TJ de 85°C la probabilité de composant LED détruit après 10 ans de fonctionnement est de 5% et pour les composants fonctionnant encore la dégradation de l'émission lumineuse sera de 30%. Il faut quand même modérer ce propos car les LED Luxeon blanches et bleues ont une excellente durée de vie : 50000 heures à 1000mA et une TJ de 150° !
Le constructeur indique pour cette raison une distance respectable de 1 pouce (2,54 cm) respectée entre chaque LED qui seront placées sur un CI [Circuit Imprimé] conçu dans les règles de l'art et équipé d'un dissipateur thermique.
Une température de 80° à 100°C pour la puce semble plus proche des cas réels d'utilisation. Il faut donc minorer un peu les performances indiquées pour une TJ de 25°C.Sur le petit schéma en coupe de la puce on voit le composant, le circuit imprimé et un radiateur placé dans l'air [TA = Ambient Temperature]. Les échanges entre chaque éléments sont freinés par une 'résistance thermique' notée en Degrés/Watt qu'il est nécessaire de réduire au maximum entre éléments lors de la conception et faire une réalisation très soignée.
Il est impératif de prévoir un schéma de dissipation thermique extrêmement pertinent et efficace pour garantir un fonctionnement correct du spot. Dégrader de 10% les caractéristiques du constructeur est un minimum lors du calcul théorique des performances.
Il faut également prendre en considération que la température d’une lampe HQI est bien plus élevée que celle des LED, et que le rayonnement thermique est dirigé vers l'aquarium. Alors que dans le cas des LED la dissipation thermique se fait sur le coté opposé à l’émission lumineuse. Les effets d'élévation de température dans l'aquarium sont donc moindre avec les LED.
Glissement spectral
Les écarts de spectre pour l’ensemble de la production sont très faibles (de l’ordre de 10 nm au maximum). Du point de vue couleur, la source lumineuse LED est très bien calibrée.
La température TJ de la LED joue également sur la longueur d'onde d'émission, cependant cette influence est réduite. Pour une élévation de 100°C de TJ la longueur d'onde augmente de 5 nm (léger glissement vers le rouge). C'est à dire que le pic 'Royal blue' sera centré sur 460 nm et le 'Blue' sur 475 nm. Cet effet n'est pas particulièrement significatif mais favorise l’utilisation de la ‘Royal blue’ en LED additionnelle.
Deuxième partie : La pratique
Le but de la réalisation pratique est avant tout la vérification ou la validation de cette technologie appliquée à l'aquariophilie marine récifale.
Spot équivalent à un HQI de 150 W pour 'microrécif'
Si on applique 'grosses mailles' les quelques règles établies préalablement :
- Un HQI de 150 W produit environ 70 lumens/Watt soit environ au maximum 10000 lumens.
- Si on applique la règle empirique 'je perds 30% du flux HQI par dispersion' le flux vers l'aquarium n'est plus que de 7000 lumens.
- Auquel il faut ajouter 10% pour compenser le 'derating' en température des LED.
En final il faut environ 8000 lumens. Soit 81 LED K2 disposées sur un carré de 9x9 LED constituant un spot d'au moins 20 cm par 20 cm.
Le coût d'un tel spot sera supérieur à 300 euro uniquement pour l'achat des LED, le spot complet revenant à environ 500 euro... Il est vrai avec une durée de vie d'au moins 5 ans.
L'alimentation devra fournir une puissance de 300W (par exemple une 12 Volts 27 Ampères).
La dissipation thermique (heureusement majoritairement sur le dessus du spot) ainsi que la consommation EDF sera également de 300 Watts pour le spot et d'environ 50 Watts dans l'alimentation. La facture sera largement équivalente à un HQI 250W.
Le risque de panne est aussi lié aux nombre de composants utilisés, un grand nombre de LED nécessite de prévoir le changement pour assurer la rentabilité de l'investissement.
Ces chiffres ne poussent pas à la réalisation d'un tel équipement. Il faut rester raisonnable et attendre les progrès prévisibles permettant de franchir le seuil 'd'acceptabilité' de cette solution.
Spot équivalent à un HQI de 50W pour 'nanorécif'
Dans ce cas les chiffres sont divisés par trois et le spot est maintenant constitué d'environ 27 LED émulant un spot HQI de 50W parfait pour un nano. Cela est déjà beaucoup plus raisonnable pour la réalisation prototype.
Le flux lumineux de 2700 lumens sera peut être suffisant pour assurer la totalité de l'éclairage d'un 27 litres (cube de 0.3), c'est que nous devons vérifier !
Détaillons cette solution plus réaliste et applicable dés à présent à nos nano aquariums :
Le projet "K2"
Ce projet consiste à développer un spot LED assurant la totalité de l'éclairage d'un (ou de plusieurs) nano aquarium(s), d'environ 27-L, peuplé(s) de diverses espèces animales symbiotiques, y compris SPS, afin de valider l'efficacité de ce nouveau moyen d'éclairage qui évoluera probablement encore (meilleur rendement, réduction des coûts) sans changement fondamental dans les caractéristiques lumineuses.
Le but est de disposer d'une source d'éclairage de faible encombrement, fiable, sûre (alimentation en Très Basse Tension) et permettant une reproduction parfaite des variations lumineuses obtenues dans le cours naturel d'une journée sur le récif : Levés et couchés de soleil, passages nuageux, éclairage nocturne. Ce dernier point est rendu possible par la très faible inertie des LED (temps de réaction de quelques microsecondes). Il est intéressant de vérifier l'influence de stimuli imitant de façon enfin réaliste les conditions naturelles sur l'activité photosynthétique des algues et le comportement des animaux.
Le coût d'un tel spot sera supérieur à 300 euro uniquement pour l'achat des LED, le spot complet revenant à environ 500 euro... Il est vrai avec une durée de vie d'au moins 5 ans.
L'alimentation devra fournir une puissance de 300W (par exemple une 12 Volts 27 Ampères).
La dissipation thermique (heureusement majoritairement sur le dessus du spot) ainsi que la consommation EDF sera également de 300 Watts pour le spot et d'environ 50 Watts dans l'alimentation. La facture sera largement équivalente à un HQI 250W.
Le risque de panne est aussi lié aux nombre de composants utilisés, un grand nombre de LED nécessite de prévoir le changement pour assurer la rentabilité de l'investissement.
Ces chiffres ne poussent pas à la réalisation d'un tel équipement. Il faut rester raisonnable et attendre les progrès prévisibles permettant de franchir le seuil 'd'acceptabilité' de cette solution.
Spot équivalent à un HQI de 50W pour 'nanorécif'
Dans ce cas les chiffres sont divisés par trois et le spot est maintenant constitué d'environ 27 LED émulant un spot HQI de 50W parfait pour un nano. Cela est déjà beaucoup plus raisonnable pour la réalisation prototype.
Le flux lumineux de 2700 lumens sera peut être suffisant pour assurer la totalité de l'éclairage d'un 27 litres (cube de 0.3), c'est que nous devons vérifier !
Détaillons cette solution plus réaliste et applicable dés à présent à nos nano aquariums :
Le projet "K2"
Ce projet consiste à développer un spot LED assurant la totalité de l'éclairage d'un (ou de plusieurs) nano aquarium(s), d'environ 27-L, peuplé(s) de diverses espèces animales symbiotiques, y compris SPS, afin de valider l'efficacité de ce nouveau moyen d'éclairage qui évoluera probablement encore (meilleur rendement, réduction des coûts) sans changement fondamental dans les caractéristiques lumineuses.
Le but est de disposer d'une source d'éclairage de faible encombrement, fiable, sûre (alimentation en Très Basse Tension) et permettant une reproduction parfaite des variations lumineuses obtenues dans le cours naturel d'une journée sur le récif : Levés et couchés de soleil, passages nuageux, éclairage nocturne. Ce dernier point est rendu possible par la très faible inertie des LED (temps de réaction de quelques microsecondes). Il est intéressant de vérifier l'influence de stimuli imitant de façon enfin réaliste les conditions naturelles sur l'activité photosynthétique des algues et le comportement des animaux.
Les premiers prototypes conçus et réalisés sur substrat aluminium par Stéphane sont très prometteurs. L'intensité et le rendu visuel ainsi que les premières mesures effectuées sont encourageants bien que les effets dus à l'élévation de température soient perceptibles. Les essais de Stéphane sont décris ici.
Le spot
Pour de multiples raisons le spot sera composé d'éléments regroupant seulement 3 diodes LED. La forme du spot, donnée par le dissipateur thermique, pourra être adaptée aux dimensions de l'aquarium. Le nombre de modules équipés de 3 LED pourra ainsi être de 7, 8 ou 10. Si des diodes bleues sont utilisées, elles seront placées sur la même (ou les mêmes) barrette(s) pour un pilotage séparé permettant la gradation du début et de fin de journée et l'éclairage nocturne.
Le spot
Pour de multiples raisons le spot sera composé d'éléments regroupant seulement 3 diodes LED. La forme du spot, donnée par le dissipateur thermique, pourra être adaptée aux dimensions de l'aquarium. Le nombre de modules équipés de 3 LED pourra ainsi être de 7, 8 ou 10. Si des diodes bleues sont utilisées, elles seront placées sur la même (ou les mêmes) barrette(s) pour un pilotage séparé permettant la gradation du début et de fin de journée et l'éclairage nocturne.
Exemple de disposition pour un spot 24 L(ED)
Exemple de disposition pour un spot 30 LEDLa mise hors service d'une LED ne peut qu'affecter qu'un module, le reste du spot restant opérationnel. Le remplacement d'un module est possible sans outillage spécial ni compétence particulière.
Le spot sera conçu pour résister aux agressions salines. La sécurité électrique est assurée du fait de l'utilisation de la TBT. Cependant les essais CEM ne seront pas effectués et le marquage CE ne pourra être appliqué sur les prototypes. Dans la mesure du possible, les circuits seront câblés RoHS (sans plomb), dans le respect de l’environnement. La température de soudage des prototypes ne devra pas excéder 260° pour ne pas dégrader le composant.
L'alimentation
Pour réduire le coût une l'alimentation standard 12 Volts sera utilisée. Cette contrainte impose un système de régulation fonctionnant avec une faible tension de déchet. La puissance de l'alimentation sera choisie en fonction du nombre d'éléments utilisés :
Le spot sera conçu pour résister aux agressions salines. La sécurité électrique est assurée du fait de l'utilisation de la TBT. Cependant les essais CEM ne seront pas effectués et le marquage CE ne pourra être appliqué sur les prototypes. Dans la mesure du possible, les circuits seront câblés RoHS (sans plomb), dans le respect de l’environnement. La température de soudage des prototypes ne devra pas excéder 260° pour ne pas dégrader le composant.
L'alimentation
Pour réduire le coût une l'alimentation standard 12 Volts sera utilisée. Cette contrainte impose un système de régulation fonctionnant avec une faible tension de déchet. La puissance de l'alimentation sera choisie en fonction du nombre d'éléments utilisés :
- 7 éléments 7A - 84 Watts [ou plus]
- 8 éléments 8A- 96 Watts [ou plus]
- 10 éléments 10A - 120 Watts [ou plus]
La connectique des modules doit tenir compte de la facilité de raccordement et du déport du câblage de l'alimentation. Une alimentation standard de PC ATX peut être utilisée. L'alimentation peut aussi ne pas être régulée en tension car celle-ci est prise en charge par chaque module de 3 LED, un simple transformateur redressé filtré peut faire l'affaire (transformateur pour spots halogènes 12V). Idéalement l'alimentation non régulée devrait fournir une tension redressée comprise entre 13 et 14 Volts, soit un tansformateur 220V/10V.
La régulation de courant
La régulation de courant doit permettre une limitation de courant (1A max) tout en autorisant l'utilisation d'une alimentation 12V standard (sans régulation ni sans ajustage de tension). Un régulateur 'Low dropout' est impératif pour une tension basse de 12V. En aucun cas, même court-circuit d'élément, le courant ne pourra excéder 1A. Le courant sera régulé un peu en deçà de sa valeur nominale.
Le circuit imprimé
Le circuit imprimé, simple ou double face, bien que ne présentant pas de difficulté particulière, doit avoir une résistance thermique la plus faible possible pour évacuer les thermies des LED vers le dissipateur. L'utilisation d'un substrat aluminium ou un FR4 mince sont envisagés.
La dissipation thermique
Le dissipateur en aluminium noir recouvre totalement la partie supérieure du spot et sert de fixation aux modules LED. Il est très probable que la convection naturelle soit insuffisante et que le recours aux ventilateurs soit indispensable. Le microprocesseur permettant le réglage d'intensité assure également la supervision de la température, via un capteur LM35, afin de protéger les LED contre toute surchauffe.
La commande par microprocesseur
Un simple microprocesseur commande indépendamment chaque module [ou groupe de modules] pour assurer la gradation de lumière et la protection thermique. La fréquence de découpage est de 2 KHz [aucun effet stroboscopique visible par les animaux sans perturbation CEM]. Le rapport cyclique [ou PWM] est ajustable de 0 à 100% par pallier suivant une progression exponentielle. Cette gradation imite les conditions naturelles, probablement bénéfique aux organismes vivants et limite les effets de stress thermique sur les composants.
L'interface 'microprocesseur' est optionnelle, les modules fonctionnant à 100% de leur capacité [ON permanent] en l'absence d'interface de contrôle.
Le schéma électronique
La régulation de courant
La régulation de courant doit permettre une limitation de courant (1A max) tout en autorisant l'utilisation d'une alimentation 12V standard (sans régulation ni sans ajustage de tension). Un régulateur 'Low dropout' est impératif pour une tension basse de 12V. En aucun cas, même court-circuit d'élément, le courant ne pourra excéder 1A. Le courant sera régulé un peu en deçà de sa valeur nominale.
Le circuit imprimé
Le circuit imprimé, simple ou double face, bien que ne présentant pas de difficulté particulière, doit avoir une résistance thermique la plus faible possible pour évacuer les thermies des LED vers le dissipateur. L'utilisation d'un substrat aluminium ou un FR4 mince sont envisagés.
La dissipation thermique
Le dissipateur en aluminium noir recouvre totalement la partie supérieure du spot et sert de fixation aux modules LED. Il est très probable que la convection naturelle soit insuffisante et que le recours aux ventilateurs soit indispensable. Le microprocesseur permettant le réglage d'intensité assure également la supervision de la température, via un capteur LM35, afin de protéger les LED contre toute surchauffe.
La commande par microprocesseur
Un simple microprocesseur commande indépendamment chaque module [ou groupe de modules] pour assurer la gradation de lumière et la protection thermique. La fréquence de découpage est de 2 KHz [aucun effet stroboscopique visible par les animaux sans perturbation CEM]. Le rapport cyclique [ou PWM] est ajustable de 0 à 100% par pallier suivant une progression exponentielle. Cette gradation imite les conditions naturelles, probablement bénéfique aux organismes vivants et limite les effets de stress thermique sur les composants.
L'interface 'microprocesseur' est optionnelle, les modules fonctionnant à 100% de leur capacité [ON permanent] en l'absence d'interface de contrôle.
Le schéma électronique
Le schéma électronique ci-dessus n'est proposé qu'à titre indicatif, le circuit n'étant pas validé.La dissipation dans les composants (autres que les LED) est de 1.34 Watts à 12Volts et de 3,34 Watts à 14 Volts. Les LED étant commandées au maximum.
L'entrée SD [Shut Down] du MICREL est utilisée comme entrée (compatible TTL) du PWM [Pulse Width Modulation] ajustant l'intensité lumineuse. Si l'entrée est inutilisée les LED sont allumées à 100%. La progression suit une courbe exponentielle telle que :
- PWM = 3%
- PWM = 7%
- PWM = 10%
- PWM = 17%
- PWM = 27%
- PWM = 40%
- PWM = 60%
- PWM = 100%
NB. D'autres solutions à découpages développées à partir de composants dédiés (comme par exemple les composants Linear Technology LTC3783 LT3474 LT3476 ou Maxim MAX5035) sont en cours d'évaluation pour réduire les pertes de la régulation série.
Le microcontrôleur prévu pour la gestion du PWM est un AVR Atmel de la famille ATTiny26 (les possibilités sont ... grandes et les stimulations pour les organismes symbiotiques encore à découvrir). Le logiciel du projet K2 est développé en BASIC en open source GNU piloté par Stéphane, la programmation nécessite un simple PC et cela ouvre le système à des applications particulières et à vos expérimentations.
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Maintenant, vous savez (presque) tout. Il reste à passer aux essais en 'vraie grandeur' pour juger de la validité de la technique : Inscrivez-vous et devenez 'Béta Testeur' !
Inutile d'être bricoleur, si le nombre d'amateurs intéressés par ce projet est suffisant un spot 'clé en main' sera développé par l'équipe. Il ne s'agit pas d'une offre commerciale, car le prix sera globalement celui du matériel nécessaire à la réalisation (attention le coût prévisionnel est estimé entre 200 euro et 300 euro, le chiffrage définitif sera communiqué en toute transparence avant les prises de commande). Lors de tests comparatifs, un spot d'environ 30 LED Luxeon est comparé à un spot HQI de 250W, c'est largement exagéré mais cela signifie quand même que la puissance n'est pas ridicule. Il faut aussi être conscient que le résultat reste encore à démontrer et que des progrès sont à attendre dans les prochaines années ce qui rendra peut être le spot dépassé... Mais vous participerez à la validation d'une technologie prometteuse et disposerez du 'Spot pour le naNo-27L' !
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Cet article a été écrit avec l'aide de Stéphane (alias Coyote) pour la technique et de Marc (alias SingingLarvae) pour la bio.
Maintenant, vous savez (presque) tout. Il reste à passer aux essais en 'vraie grandeur' pour juger de la validité de la technique : Inscrivez-vous et devenez 'Béta Testeur' !
Inutile d'être bricoleur, si le nombre d'amateurs intéressés par ce projet est suffisant un spot 'clé en main' sera développé par l'équipe. Il ne s'agit pas d'une offre commerciale, car le prix sera globalement celui du matériel nécessaire à la réalisation (attention le coût prévisionnel est estimé entre 200 euro et 300 euro, le chiffrage définitif sera communiqué en toute transparence avant les prises de commande). Lors de tests comparatifs, un spot d'environ 30 LED Luxeon est comparé à un spot HQI de 250W, c'est largement exagéré mais cela signifie quand même que la puissance n'est pas ridicule. Il faut aussi être conscient que le résultat reste encore à démontrer et que des progrès sont à attendre dans les prochaines années ce qui rendra peut être le spot dépassé... Mais vous participerez à la validation d'une technologie prometteuse et disposerez du 'Spot pour le naNo-27L' !
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Cet article a été écrit avec l'aide de Stéphane (alias Coyote) pour la technique et de Marc (alias SingingLarvae) pour la bio.
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