Quelle est la tendance pour l'éclairage d'aquarium d'eau douce avec des plantes?

     La tendance actuelle est d'utiliser des lampes à "spectre complet", c'est à dire des lampes qui présentent une certaine uniformité dans la distribution spectrale à l'intérieur du champ de longueur d'onde d'intérêt pour la photosynthèse qui varie d'environ 400 à 700nm.

     Les lampes avec ces caractéristiques sont principalement fluorescentes ou à halogènes métalliques, typiquement celles qui possèdent une valeur élevée d'IRC (>90). Par exemple, font partie de cette catégorie, les tubes fluorescents Philips TLD (930, 940, 950, 965) et les tubes fluorescents Osram Lumilux Deluxe (12, 22, 32, 72).

     En effet, on a vu que les lacunes dans le spectre (c'est à dire, les carences dans l'émission à certaines longueurs d'onde), typiques pour de nombreux tubes fluorescents "standards", se répercutent négativement sur la croissance et sur le développement des plantes aquatiques, qui peuvent par conséquent sont désavantagées par rapport aux algues qui, dans un tel cas, se développent souvent excessivement. C'est aussi, en partie, valable pour les tubes triphosphores destinés à un usage en aquarium et pour les soi- disants "phytostimulants". Les tubes à spectre complet, cités en premier, sont au contraire en essai dans une classification des sources de lumière basée sur le "facteur lumineux de croissance" (cf. Aquarium Oggi, n.4 1998, p.48) qui d'une certaine manière tient compte de l'efficacité avec laquelle la lumière émise est exploitée par les plantes aquatiques pour leur croissance.

     En outre, généralement, dans l'utilisation des tubes fluorescents, on préfère utiliser une combinaison de tubes différents de façon à faire front à d' éventuelles carences dans l'émission qu'un tube seul peut présenter.

     La combinaison préférée est constituée par l'association de lampes caractérisées par un IRC  supérieur à 90 à diverses températures de couleur. En utilisant un tube de température de couleur à 4 000°K (par exemple, Philips TLD 940) avec une autre de 5 300K- 5 400K (par exemple, Osram Luminux Deluxe 12, qui a un spectre plutôt similaire au soleil sur la superficie terrestre), on obtient, à mon sens, une lumière agréable ni trop chaude ni trop froide et les résultats sur la croissance de nombreuses plantes sont bons. Une autre possibilité, préférée par certains, consiste à choisir, se référant toujours au champ des lampes à Ra élevé, des lampes aux tons plus chauds (par exemple, combinant des lampes de 3 000 et de 4 000K), alors que d'autres (surtout en France) préfèrent à l'inverse une lumière plus froide fournie par des Osram Biolux (6 500°K). Les différences en termes de résultats ne sont probablement pas substantielles et le choix devrait être fait en fonction des exigences spécifiques d'éclairage pour chaque plante aquatique, non selon un goût personnel. Donc, la tonalité de la lumière fournie devrait être apte à reproduire au mieux les caractéristiques de la lumière que la plante rencontre dans la nature. Les plantes qui vivent normalement en eau trouble et/ou colorée (par exemple, ambrées par la présence d'acides humiques?) pourraient accepter des tons plus chauds, alors que les plantes vivant en eau limpide à une profondeur relativement importante pourraient être intéressées par les tons plus froids des lampes à température de couleur plus élevée. De la meme manière, toutes les plantes n'apprécient pas la même intensité d'éclairage, qui devrait donc être modulée en conséquence, se reportant aux indications fournies par les  publications traitant des plantes aquatiques.

     Malheureusement, un autre facteur à prendre en compte est la disponibilité des tubes adaptés dans le commerce, en étant attentif à la puissance requise. La production couvre, en fait,pour les tubes intéressants toutes les puissances normalisées pour un usage standard, mais parmi les tubes à IRC>90 quelques puissances sont introuvables. Comme les tubes de température de couleur de 3 000° et 6 500°K sont, parmi ceux à "spectre complet", ceux disponibles en plus forte puissance, leur association, quand il n'y a pas d'autres solutions, représente un bon compromis.

     Une autre possibilité est de combiner des tubes  aux spectres présentant par rapport au spectre solaire des lacunes substantielles , mais qui, associés à des tubes de spectre assez complémentaire, peuvent alors fournir une lumière adaptée aux plantes aquatiques avec un spectre relativement complet. A partir de cette observation, une des solutions équilibrée est l'association d'un tube triphosphore comme le Philips Aquarelle (ou le Sylvania Aquastar ou l'Interpet Triton) avec un tube aux caractéristiques de l'Osram Luminux 21-840 (ou du Philips TLD 840 ou d'autres tubes de mêmes caractéristiques). 

     Des expériences et des observations conduites ces dernières années, il ressort que de nombreux organismes marins (principalement les invertébrés et les algues supérieures, excluant le peu de plantes d'eau salée qui, d'autre part, ne sont que très rarement hébergées dans un bac marin) ont des exigences plutôt différentes de celles des plantes aquatiques d'eau douce.

     Effectivement, les conditions d'éclairage que l'on rencontre dans l'ambiance du bac marin sont différentes de celles présentes dans un habitat d'eau douce. Le manque de végétation externe qui filtre les rayons du soleil, comme parfois on le voit dans un habitat d'eau douce, la fréquente clarté de l'eau, la remarquable insolation présente aux latitudes de provenance de nombreuses espèces, la profondeur relativement considérable à laquelle quelques organismes sont adaptés et d'autres facteurs comportent des exigences en terme d'intensité d'éclairage et de distribution spectrale particulières. 

     Considérant les caractéristiques d'éclairage normalement présent dans la nature, il semble pourtant indispensable de fournir une bonne fraction de bleu (qui est la radiation qui est la moins absorbée par l'eau et donc qui pénètre le plus en profondeur) et des ultraviolets associés (UV, surtout ceux à longueur d'onde supérieures à 350-360nm)  pour une intensité lumineuse relativement élevée. Aussi dans ce cas, comme pour l'eau douce, il peut être opportun de fournir un spectre assez complet, donc sans lacune dans la distribution spectrale, c'est pourquoi on est attentif à fournir toute les longueurs d'onde dont l'absence provoquerait des carences pour les divers organismes marins (surtout ceux qui ne vivent pas en profondeur où la radiation filtrée de l'eau n'est jamais vraiment seulement bleue), c'est pourquoi aussi l'effet visuel est sûrement plus agréable.

     En particulier, l'éclairage correct est déterminant dans la maintenance de divers invertébrés. En fait, à cause de la présence des algues symbiotiques dans les tissus d'une majorité de ces invertébrés, algues symbiotiques  qui produisent de nombreux composés nécessaires à la vie de ces animaux et sont dépendantes d'une intensité lumineuse élevée et de bonnes doses de bleu et d'UV A (surtout pour les invertébrés qui vivent dans une zone peu profonde).

     A partir de ces exigences, on peut choisir les sources lumineuses pour satisfaire toutes les requêtes et les mélanger entre elles.

     Dans le domaine des tubes fluorescents, une bonne solution s'obtient en utilisant une combinaison de lampes riches en bleu et aussi en partie en UV (comme quelques triphosphores développés pour l'usage en aquarium) et des lampes à spectre complet qui doivent être à une température de couleur élevée (qui contribuent également à l'émission dans le bleu et les UV). Pour les invertébrés plus exigeants, il est opportun d'ajouter (mise en service au milieu de la journée) un tube dit "superactinique", communément appelée "lumière bleue", justement car elle présente un maximum dans l'émission d'environ 420nm, soit dans le domaine bleus. Le qualificatif  "actinique" désigne la propriété qu'a la lumière de provoquer quelques réactions photochimiques.

Ma combinaison préférée est la suivante:

• 1 lampe de 6 500°K à spectre complet (IRC>90), par exemple, l'Osram 72 Biolux ou le Philips TLD 965 équivalent (au choix  pour des tons légèrement plus chauds qui peuvent aussi convenir,avec les tubes à 5 300°-5 400°K comme l'Osram Lumilux Deluxe 12 ou le Philips TLD 950).

• 1 tube à 10 000°K (par exemple, Sylvania Aquastar ou Philips Aquarelle ou Interpet Triton)

• 1 tube superactinique (par exemple, Philips TL 03, Sylvania Coralstar, Askoll Marine Glo, Belos, Bluemoon, ce dernièreayant un spectre un peu plus large).

     Le rapport entre ces 3 lampes devrait être précisé ,1:1:1. Dans le cas où l'on veut maintenir seulement des poissons, ou si on maintient des invertébrés sans zooxantelles (les algues symbiotiques?)  le tube superactinique est superflu.

     Les lampes à halogènes métalliques sont aussi adaptées (émettant en pratique un spectre plutôt complet) et peuvent remplacer les 2 premiers tubes fluorescents cités à condition que leur température de couleur soit supérieure à 5 000°K (par exemple, les Osram HQI/D à environ 5 300°-5 500°K, mais les 10 000°K sont meilleures, alors que les 20 000°K, à mon avis, ne représentent pas le meilleur choix). Toutefois, dans de nombreux cas, il est conseillé de combiner une lampe superactinique (pour une puissance d'environ 15-30 W chacune et 150-250 W de lampes à halogènes métalliques installées). En outre, il faut faire attention que ces lampes  soient dotées de filtres (en pratique, un verre particulier qui absorbe les UV plus que peut le faire un verre optique normal) pour bloquer les UV de longueurs d'onde inférieures à 360 nm (UV stop) qui sont à considérer comme nuisibles  pour de nombreux organismes.

Quelle est la durée de vie d'une lampe?

     Les prestations d'une lampe, quelque soit le type (à incandescence, fluorescente, à halogènes métalliques, etc..), déclinent dans le temps par un vieillissement du à des phénomènes physiques. Ce vieillissement affecte l'intensité émise et modifie le spectre d'émission.
     Sur les catalogues, on peut souvent trouver des données sur la durée de vie des lampes, qui, remercions les progrès technologiques de ces dernières années, va en s'allongeant surtout pour certains types de lampes. Cette donnée est déterminée par le constructeur, suivant des normes bien définies, qui toutefois peuvent s'écarter des conditions réelles de fonctionnement pour un tube utilisé dans l'éclairage des aquariums. Normalement, celle qui est indiquée dans les catalogues européens est dite "vie économique de la lampe" et déterminée: "à partir d' un certain nombre de lampes (1 000 pièces) du type testé, toutes alimentées à une tension et une fréquence nominale de réseau (220 V et 50 Hz) et allumées ensuite durant un cycle d'une période composée de 3 heures d'éclairage et d'1 heure d'extinction jusqu'à ce que le niveau moyen d'éclairage ait baissé de 30%". (la partie reportée ici est un extrait d'un document de Gianluca Gadani, technicien Philips Lighting).
     Avec cette méthode, on détermine une vie économique qui s'élève, par exemple pour les lampes modernes fluorescentes, à 8 000-9 500 h. Ceci signifierait que, admettant qu'en moyenne une baisse de 30% de la lumière émise représenterait un niveau acceptable de diminution des prestations pour une lampe fluorescente dans l'éclairage d'aquariums, le remplacement serait nécessaire environ tous les 2 ans pour un éclairage d'une durée quotidienne de 12h00.
     Toutefois, à cause de certains facteurs, le vieillissement des lampes peut être beaucoup plus rapide et il n'est pas non plus établi que les 30% de perte puissent constituer une valeur acceptable, sans considérer entre autre que, pour quelques longueurs d'onde, les affaiblissements peuvent être bien supérieurs et altérer le spectre d'émission..
     Les causes les plus importantes de vieillissement sont:

• Fréquence d'allumage et d'extinction
• Température de fonctionnement

     Pour remédier aux élévations de température excessifs, il est conseillé de:

• Utiliser des ballasts d'alimentation de puissance adéquate à celle du tube. En effet, avec des ballasts pour des tubes plus puissante que ceux utilises (par exemple, ballasts de 30 W pour des lampes de 25 W), on provoque un échauffement supplémentaire.
• Utiliser des ballasts électroniques qui à puissance égale fonctionnent à plus basse température que les ballasts traditionnels.
• Ventiler le logement de la lampe et choisir des supports de lampe de bonne conductivité thermique.

     Par cet exposé, il est évident que le vieillissement des tubes peut beaucoup varier d'un aquarium à l'autre et donc, il n'existe pas de règle précise pour décider quand les remplacer. On peut seulement conseiller, à titre très indicatif, de changer les tubes fluorescente tous les 8-16 mois, puis surtout d'utiliser des ballasts d'alimentation électroniques, une durée journalière d'allumage et des horaires bien choisis pour avoir une température de fonctionnement optimale. En outre, il ne convient  jamais de changer en même temps tous les tubes, pour éviter que des changements excessifs et impromptus de l'éclairage ne provoquent des effets négatifs dans le bac.

     Pour les lampes à halogènes métalliques, on a une durée de vie  légèrement inférieure, surtout à cause des variations qui interviennent dans le spectre d'émission avec un rayonnement qui tend, à long terme, à avoir une tonalité plus chaude. Pour les lampes à halogènes métalliques, il est possible de consulter aussi quelques tests publiés sur Aquarium Frontiers aux pages:

http:/www.aquariumfrontiers.com/fish/aqfm/1999/jan/features/2/default.asp
http:/www.aquariumfrontiers.com/fish/aqfm/1999/dec/features/2/default.asp

Effet de la profondeur du bac sur la lumière?

La lumière émise par la lampe, caractérisée principalement par l'intensité et le spectre, se modifie avec l'augmentation de la profondeur d'eau essentiellement pour ces 2 raisons:

1. l'absorption
2. la dispersion du faisceau de lumière émis avec la distance de lampe 

L'absorption peut venir de parties opaques des matériaux, comme les pierres, les plantes, les algues, le décor en génèral, qui font complètement écran à la lumière réfléchissant éventuellement en partie seulement certaines longueurs d'onde , sinon d'une partie de l'eau, qui absorbe partiellement le flux lumineux.

Alors que la dispersion du faisceau de lumière émis affecte seulement l'intensité de la lumière, l'absorption peut aussi modifier le spectre de la lumière pour lequel l'eau absorbe de façons diverses les radiations selon leurs longueurs d'onde.

On considérera d'abord l'étude du cas idéal, et petit à petit, on verra quels sont les effets que l'on peut obtenir avec divers facteurs qui entrent en jeu.
 

EFFET  DE  L' ABSORPTION

     L'absorption produit une diminution exponentielle de l'intensité en fonction de la profondeur. Normalement, l'équation qui décrit cette diminution le long du rayon de lumière est la loi de Lambert-Beer qui peut s'écrire comme: I=Io exp(-k1d) où Io est l'intensité à un certain point (par exemple, en surface), I est l'intensité à la distance d de ce point et k1 est le coefficient d'absorption. Ce dernier est  fonction de la longueur d'onde pour laquelle, comme on l'a dit, la fraction absorbée n'est pas la même pour toutes les radiations qui composent le spectre.

     Dans la figure suivante, est reportée la courbe du coefficient d'absorption en fonction de la longueur d'onde pour une eau pure:

     L'observation de ce graphique nous conduit à faire certaines remarques.

• Le rayonnement aux longueurs d'onde inférieures (dans le bleu et dans les UVA) semble pratiquement inaltéré même à 10m.
• Le rayonnement aux longueurs d'onde plus longues (dans le rouge principalement) est au contraire absorbé pour une fraction  importante, toutefois pour les profondeurs typiques d'un aquarium (environ à 50cm), l'absorption n'est pas négligeable, mais n'est pas non plus telle qu'elle induise une modification substantielle du spectre. De meme qu' à environ 1m de "trajet optique" du rayon dans l'eau, la variation du spectre n'est pas sensible.

     Ceci signifie donc que l'atténuation de l'intensité de la lumière et les modifications du spectre dérivant de l'absorption dans l'eau en aquarium domestique ne sont pas, cumulés, suffisants pour déterminer des changements substantiel de la lumière fournie en fonction de la profondeur .
     La situation pourrait etre différente dans le cas d'eaux non pures ou polluées, avec la présence de particules en suspension ou des substances dissoutes capables d'absorber, elles aussi, le rayonnement. Souvent, par exemple les composés organiques, comme ceux qui se forment dans les processus de décomposition de nourriture non consommée et des déchets des organismes présents dans le bac, donnent des pics d'absorption dans le domaine des bleus et des UVA tendant à donner à l'eau une coloration ambrée ou jaunie. Dans une telle éventualité, l'absorption augmente, en quantité difficilement prévisible, mais avec une augmentation qui intéresse principalement les longueurs d'onde plus courtes (bleu et UVA), qui sont celles majoritairement absorbées par cette classe de composés, alors que, dans le domaine du rayonnement rouge, les variations relatives à l'eau polluée sont relativement limitées.
 

Dispersion du faisceau lumineux:

     Le faisceau de lumière qui part d'une source lumineuse va se disperser et son intensité va diminuer du fait de l'éloignement du point d'émission, abstraction faite de l'absorption d'une partie de l'eau précédemment traitée. Même si l'opinion répandue est qu'une telle diminution soit proportionnelle à la distance, ceci n'est pas vrai en général pour toutes les sources lumineuses. Pour les tubes fluorescents effectivement, la perte d'intensité (sauf dans les zones les plus proches des extrémités de la lampe, qui ont relativement peu d'importance) est proportionnelle à la distance du tube et non à son carré. Pour des sources punctiformes ou équivalentes (peuvent être assimilées à cette catégorie les lampes à halogènes métalliques et celle à vapeur de mercure avec leur réflecteur), à l'inverse, l'affaiblissement de l'intensité est  en pratique proportionnel à la distance au carré. Il serait donc plus opportun d'utiliser des lampes fluorescentes pour éclairer des aquariums plus profonds, vu qu'avec l'augmentation de la distance avec celles-ci, on a un affaiblissement d'intensité en proportion moins prononcée. En réalité, il faut considérer quelques particularités de l'utilisation des lampes dans les bacs qui, finalement, peuvent peser beaucoup sur leur fonctionnalité.

     En théorie, les parois de l'aquarium peuvent refléchir une grande partie des rayonnements qui n'arrivent pas perpendiculairement à la superficie des vitres. Donc, seulement une certaine partie des rayons qui partent de la lampe sortent à travers les vitres latérales, alors que les autres subissent plusieurs réflexions se retrouvant à l'intérieur du bac tant qu'ils ne rencontrent pas une surface opaque. En fait, si on essaye de regarder à travers les vitres latérales du bac vers le haut en direction de la lampe, on ne pourra directement voir que dans seulement certaines positions, la "lumière émise par la lampe", formée par les rayons qui s'échappent directement à travers les vitres justement car une grande partie des rayons émis vont au contraire se réfléchir et rester à l'intérieur du bac. Dans un certain sens, l'aquarium se comporte comme une énorme fibre optique de grande section. Dans quelques bacs d'aquariums publics (par exemple, dans le bac des méduses à l'aquarium de Gènes et dans celui de quelques poissons méditerranéens ouvert à l'aquarium du Musée Océanographique de Monaco) s'exploite ce phénomène pour éclairer des bacs hauts de quelques mètres fournissant une lumière seulement par le haut, avec un effet plutôt scénographique. Dans l'aquarium domestique, il est toutefois bien de ne pas trop faire confiance à ce phénomène, soit parce que les vitres peuvent être recouvertes par une mince strate d'algues qui réduit sensiblement la réflexion, soit parce que la lumière est en grande partie absorbée sur le décor.

     En outre, il est à considérer que les réflecteurs peuvent modifier le faisceau lumineux émis par les lampes. En effet, les réflecteurs pour des lampes punctiformes, fournissent des faisceaux beaucoup plus concentrés et dirigés que ceux (quand ils sont utilisés) fournis par des tubes fluorescents, pour lesquels, vu que l'émission est diffusée par la superficie externe du tube, il est beaucoup plus difficile de concentrer le faisceau de lumière. Le résultat est qu'avec les lampes punctiformes, il est plus simple d'éclairer la zone désirée à la profondeur où on se trouve et en général, il suffit de régler la distance de l'ensemble lampe- réflecteur de la superficie de l'eau. Vice et versa pour les lampes fluorescentes, si dotées de réflecteur, le positionnement est plus proche de la superficie de l'eau (compatible avec la protection des gouttes) afin de  réduire les dispersions latérales au-dessus de l'eau. En général, les tubes fluorescents se trouvent à environ 10-15cm au-dessus de la superficie, alors que les lampes à halogènes métalliques ou à vapeur de mercure sont à 60-80cm. Donc, même si l'affaiblissement de l'intensité relatif à la distance suit les lois citées, à l'intérieur de l'eau, la distribution de l'intensité avec une lampe à halogènes métalliques ou à vapeur de mercure (placée plus loin de la surface) peut être plus uniforme qu'avec une lampe fluorescente.

     Le résultat obtenu est illustré par le graphique suivant où est reportée la perte d'intensité de rayonnement par rapport à l'intensité à l'entrée en surface de l'eau, qui est une conséquence de la dispersion du faisceau lumineux:

    Il est évident que la distribution fournie par la lampe à halogènes métalliques est plus uniforme que celle fournie par une lampe fluorescente. Cette dernière ne peut pas être disposée trop loin de la surface de l'eau sinon avec les éventuels réflecteurs ou projecteurs disponibles sur le marché, une grande partie du rayonnement émis serait dirigé vers l'extérieur sans entrer dans le bac. En d'autres termes, avec des lampes à halogènes métalliques équipées de réflecteurs, il est plus facile (ou plus efficace) d'obtenir une couverture des zones que l'on désire éclairer par la partie du cône de lumière produite. En définitive, les lampes fluorescentes sont pénalisées par le manque de réflecteurs de la même efficacité que celle des lampes à halogènes métalliques quand il s'agit de l'éclairage en profondeur et non tant par l'absorption de l'eau, qui comme on l'a vu est plutôt modeste. Malheureusement, il n'est pas possible de réaliser des réflecteurs à efficacité élevée pour les lampes fluorescentes à cause de l'émission diffusée par la superficie interne où sont disposés les phosphores, même si les réflecteurs présents sur le marché ne fonctionnent pas en mode optimal et qu'il serait possible dans de nombreux cas de faire mieux. 

Combien de temps doit durer la photopériode?

     Le temps d'allumage des lumières en aquarium détermine la photopériode pendant laquelle les organismes du bac sont illuminés, ceci quand la lumière qui vient de l'extérieur ne peut, dans la majeure partie des cas, (si l'aquarium reçoit directement la lumière solaire, la situation est évidemment autre) que seulement éclairer sans avoir une intensité suffisante pour dépasser le niveau du seuil de déclenchement de la photosynthèse.

     Dans la détermination du temps optimal d'allumage des lumières, il est conseillé de faire référence à la situation qui est réalisée dans la nature pour chercher à la reproduire en bac. Personnellement, je suis contre les artifices, comme celui qui consiste à couper temporairement les lumières pour quelques heures durant la journée, afin d'inhiber la croissance des algues, car je ne suis pas convaincu de leur efficacité et de l'absence de contre- indications, même si d'autres sont d'avis différents. 

     Quelques caractéristiques qui relevées dans la nature:
 

• L'éclairage n'est pas constant durant la journée
• Le spectre de la radiation n'est pas constant durant la journée
• La direction de la lumière varie durant la journée avec le déplacement du soleil dans le ciel
• La durée de la "journée" varie dans le cours de l'année
• Pendant la nuit, la faible lumière fournie par la lune est reçue par de nombreux poissons et invertébrés
• Toutes les propriétés précédentes varient selon la latitude ou plus généralement avec la localisation géographique considérée.

     Par exemple, on a vu qu'il est assez opportun de recréer un effet de lever et de coucher,  pour éviter ainsi que quelques animaux réagissent négativement au changement de lumière déterminé par l'allumage simultané de toutes les lumières de l'aquarium. Il serait conseillé que l'allumage et l'extinction interviennent dans un environnement qui soit éclairé. Il existe des solutions sophistiquées pour recréer ces phénomènes naturels, mais, en général, il suffit de prévoir l'allumage et l'extinction des lampes, en utilisant un nombre approprié de programmateurs  pour l'allumage et l'extinction. Plus il y a de lampes et plus l'allumage et l'extinction peuvent être progressifs. Dans cette opération, il est aussi bien de programmer l'allumage partant des lampes situées dans l'aquarium à l'"est" et de procéder ensuite à l'allumage des centrales et enfin celles à "ouest". Les points cardinaux peuvent être simplement virtuels et il n'est pas nécessaire qu'ils coincident aux vrais. L'extinction devrait être faite dans le même ordre. Ceci à fin de recréer de manière très grossière le déplacement du soleil dans la voûte  céleste.

     Une solution encore plus sophistiquée prévoit de prendre en compte  l'allumage progressif du spectre présent à divers moments de la journée. Le matin et le soir, les bleus et les ultraviolets sont beaucoup plus rares qu'au milieu de la journée et il y a une relative abondance de radiations de longueurs d'onde supérieures. Donc, si l'on peut choisir , il est préférable d'allumer les lampes à température de couleur inférieure ou riches en radiations rouges à l'aube et au coucher et celles à température de couleur supérieure en milieu de journée. Pour celui qui utilise des lampes marines superactiniques, il est bon de les allumer seulement pendant les heures centrales de la journée (l'UV et le bleu sont atténués ou absents aux autres moments de la journée) ,il est également opportun ,pour ces lampes qui émettent des photons d'énergie élevée, de les utiliser une période plus courte que les autres.

     Note: pour augmenter l'effet de profondeur dans le bac, on préfère en général disposer les lampes à tonalité plus chaude en premier plan et celles à tonalité plus froides vers le fond. Ce choix ne peut naturellement pas s'accorder avec les solutions présentées, il s'agit alors d'arriver à un compromis à travers un choix personnel.

     Le sujet n'est pas épuisé ,cependant peut-être n'est-il pas nécessaire de l'approfondir plus et de réussir à fournir  maintenant quelques règles de base pour la durée de la photo période selon le type d'aquarium. Il est à noter que la durée de la photo période ne peut pas être indiquée avec grande précision soit parce qu'il n'existe pas de données définitives et universelles sur lesquelles tout le monde soit d'accord, soit parce que cela dépend de l'intensité d'éclairage adoptée, qu'il est possible d'ajuster dans certaines limites

AQUARIUM  MARIN  ET  D' EAU  DOUCE  TROPICAUX 

     La durée peut être d'environ 8 à 10 heures par jour (12 heures si l'on peut). Des durées plus brèves peuvent provoquer des carences et si c'est dans le but de limiter la croissance des algues , il est préférable de chercher à intervenir sur les autres facteurs qui sûrement provoquent leur  développement excessif. Des durées plus longues ne sont pas nécessaires et au contraire peuvent provoquer une mauvaise croissance des plantes et des algues supérieures. Le lever et le coucher peuvent être relativement brefs (par exemple, environ 1 heure chacun), car aux tropiques ces phases sont plutôt rapides. Comme on l'a déjà dit, dans le cas où on utilise aussi, pour le marin, des lampes super actiniques , il est bon de ne pas exagérer la durée d'utilisation de celles-ci, un temps moyen d'éclairage de 4-6 heures, en milieu de journée, peut être suffisant. Les variations de la photo période avec les saisons peuvent aussi être limitées et éventuellement absentes. Une lumière nocturne très faible est utile. On peut chercher à en varier l'intensité pour simuler les phases lunaires (en particulier dans l'élevage d'invertébrés marins, il semble que ce soit efficace).
 

AQUARIUM  D' EAU  DOUCE  ET  MARIN  MEDITERRANEEN 

     Pour ces aquariums, l'allumage moyen peut être d'environ 10 heures par jour. Toutefois, il est bon de chercher à fournir une certaine variation "saisonnière" à l'éclairage (la température devrait varier selon la saison, mais il est indispensable alors d'avoir un système de refroidissement d'autre part extrêmement conseillé pour ce type d'aquarium), qui l'hiver peut être seulement de 6-7 heures et en été de 15 heures. Les variations de la durée devraient venir graduellement et être en correspondance avec les 2 équinoxes (de printemps et d'automne). Le lever et le coucher devraient être plus longs que dans les aquariums tropicaux et devraient durer environ 2 heures chacun. 

Durée de vie de la lampe?

     Les prestations d'une lampe, quelque soit le type (à incandescence, fluorescente, à halogènes métalliques, etc..), déclinent dans le temps par un vieillissement du à des phénomènes physiques. Ce vieillissement affecte l'intensité émise et modifie le spectre d'émission.

     Sur les catalogues, on peut souvent trouver des données sur la durée de vie des lampes, qui, remercions les progrès technologiques de ces dernières années, va en s'allongeant surtout pour certains types de lampes. Cette donnée est déterminée par le constructeur, suivant des normes bien définies, qui toutefois peuvent s'écarter des conditions réelles de fonctionnement pour un tube utilisé dans l'éclairage des aquariums. Normalement, celle qui est indiquée dans les catalogues européens est dite "vie économique de la lampe" et déterminée: "à partir d' un certain nombre de lampes (1 000 pièces) du type testé, toutes alimentées à une tension et une fréquence nominale de réseau (220 V et 50 Hz) et allumées ensuite durant un cycle d'une période composée de 3 heures d'éclairage et d'1 heure d'extinction jusqu'à ce que le niveau moyen d'éclairage ait baissé de 30%". (la partie reportée ici est un extraite d'un  document de Gianluca Gadani, technicien Philips Lighting).

     Avec cette méthode, on détermine une vie économique qui s'élève, par exemple pour les lampes modernes fluorescentes, à 8 000-9 500 h. Ceci signifierait que, admettant qu'en moyenne une baisse de 30% de la lumière émise représenterait un niveau acceptable de diminution des prestations pour une lampe fluorescente dans l'éclairage d'aquariums,  le remplacement serait nécessaire environ tous les 2 ans pour un éclairage d'une durée quotidienne de 12h00.
Toutefois, à cause de certains facteurs, le vieillissement des lampes peut être beaucoup plus rapide et il n'est pas non plus établi que les 30% de perte puissent constituer une valeur acceptable, sans considérer entre autre que, pour quelques longueurs d'onde, les affaiblissements peuvent être bien supérieurs et altérer le spectre d'émission..

     Les causes les plus importantes de vieillissement sont:

• Fréquence d'allumage et d'extinction
• Température de fonctionnement

     Considérant à l'inverse que les températures optimales de fonctionnement des lampes fluorescentes se situent entre 40° et 50°, les températures que produisent les lampes dans les compartiments placées au-dessus de l'aquarium peuvent être notablement en dehors du domaine des températures de fonctionnement optimales. Souvent la température atteinte est supérieure aux valeurs optimales (elle est rarement plus basse) à cause des difficultés d'évacuation de la chaleur des lampes murales et suspendues ou en général des galeries d'éclairage. Dans ce cas là, le vieillissement peut être aussi beaucoup plus rapide et souvent, il se manifeste par un noircissement des extrémités de la lampe. Quand le noircissement est assez accentué, c'est le moment de changer la lampe.

     Pour remédier aux élévations de température excessifs, il est conseillé de:

• Utiliser des ballasts d'alimentation de puissance adéquate à celle du tube. En effet, avec des ballasts pour des tubes plus puissante que ceux utilises (par exemple, ballast de 30 W pour des lampes de 25 W), on provoque un échauffement supplémentaire.
• Utiliser des ballasts électroniques qui à puissance égale fonctionnent à plus basse température que les ballasts traditionnels.
• Ventiler le logement de la lampe et choisir des supports de lampe de bonne conductivité thermique.

     Par cet exposé, il est évident que le vieillissement des tubes peut beaucoup varier d'un aquarium à l'autre et donc, il n'existe pas de règle précise pour décider quand les remplacer. On peut seulement conseiller, à titre très indicatif, de changer les tubes fluorescente tous les 8-16 mois, puis surtout d'utiliser des ballasts d'alimentation électroniques, une durée journalière d'allumage et des horaires bien choisis pour avoir une température de fonctionnement optimale. En outre, il ne convient  jamais de changer en même temps tous les tubes, pour éviter que des changements excessifs et impromptus de l'éclairage ne provoquent des effets négatifs dans le bac.

     Pour les lampes à halogènes métalliques, on a une durée de vie  légèrement inférieure, surtout à cause des variations qui interviennent dans le spectre d'émission avec un rayonnement qui tend, à long terme, à avoir une tonalité plus chaude. Pour les lampes à halogènes métalliques, il est possible de consulter aussi quelques tests publiés sur Aquarium Frontiers aux pages:

http:/www.aquariumfrontiers.com/fish/aqfm/1999/jan/features/2/default.asp
http:/www.aquariumfrontiers.com/fish/aqfm/1999/dec/features/2/default.asp

     Pour déterminer avec précision le moment du remplacement, on peut aussi faire des mesures avec des instruments appropries, cependant il n'existe pas de d'appareillage simple pour l'aquariophile, sinon également avec d'autres méthodes empiriques plus à la portée de tous, dont  la précision des résultats pourra être jugée insuffisante. Par exemple, on peut mesurer la luminosité à un certain point du bac en utilisant le posemètre d'un appareil photo. Si la perte de luminosité par rapport à un tube neuf atteint une certaine valeur, par exemple 30%, alors on peut procéder au remplacement. La variation de luminosité entre le tube usagé et un tube neuf  peut être évaluée aussi  par l'indication du  temps d'exposition indiqué par l'appareil photo pour les deux tubes à ouverture égale du diaphragme. Les limites principales de cette méthodes consistent dans la nécessité de mesurer dans des conditions identiques, (même point de mesure, même distance avec l'appareil, même objet cadré au même diaphragme, même position de la sensibilité de la pellicule, même mobilier du bac, etc..) et dans le fait qu'il n'est pas possible de bien distinguer entre les effets provoqués par le vieillissement sur tous les tubes. Une mesure faite mettant directement l'appareil sous la lampe peut ne pas être très précise, c'est pourquoi les posemètres sont construits pour mesurer la lumière réfléchie par des objets et non la lumière directe qui provient du tube, néanmoins, considérant que par cette méthode on évite les difficultés rencontrées pour la mesure de la lumière réfléchie, ça n'est pas une méthode à écarter. Pour en terminer avec ces méthodes, il est à considérer des suggestions simples pour une expérimentation personnelle, et il n'est pas dit qu'il soit important de déterminer le moment de remplacement des lampes!! Il est peut-être préférable de se baser sur la simple règle empirique d'un remplacement périodique, même si la durée de la période, comme on l'a vu, n'est pas non plus facile à définir exactement!!!!! 

Lumière bleu?

     L'utilisation d'une lampe à lumière "bleue" (en général, on entend par là une lampe dite superactinique avec un pic d'émission autour de 420nm) est pratiquement normale dans un aquarium marin pour lequel on renvoie aux considérations relatives à ce type de milieu.

     Cela concerne aussi  les aquariums d'eau douce même s'ils ne font généralement pas appel à ce type de lampes. Toutefois, quelques uns les utilisent également surtout depuis quelque temps pour accentuer quelques couleurs présentes dans les livrées de quelques poissons comme certaines espèces de cichlidés. Tant que le pourcentage de lumière fourni par ces lampes constitue une fraction mineure par rapport à l'éclairage total, il n'y a pas de contre-indications particulières.

     Enfin, l'utilisation des lampes à lumière "bleue" (ou superactinique, comme  lumière "nocturne", n'est pas conseillée car, dans leur rayonnement, on trouve une discrète quantité de rayons UVA qui dans la lumière nocturne naturelle sont complètement absents et peuvent perturber les organismes présents en aquarium. 

Les réflecteurs sont-ils utiles ?

     Sans aucun système pour sa récupération, toute la lumière qui n'est pas directement dirigée vers le bac est perdue. Réussir à utiliser la majeure  partie de cette fraction perdue représente donc principalement une économie.

     De plus, dans certains cas, sans réflecteur, il n'est pas possible d'atteindre les niveaux d'éclairage demandés pour certaines applications. Par exemple, un bac avec des invertébrés marins déterminés peut réclamer une intensité de lumière qui, avec les lampes fluorescentes,  ne peut pas être atteinte sinon en utilisant un nombre élevé de lampes placées très rapprochées, à condition de ne pas utiliser de réflecteurs. En effet, une des principales limites d'éclairage avec des lampes fluorescentes est que la puissance émise par une seule lampe est relativement limitée (par rapport aux lampes à halogènes métalliques) et donc éviter d'en perdre une fraction et pouvoir mieux l'exploiter semble parfois indispensable.

     La question va donc être reformulée: les réflecteurs sont- ils efficaces dans la récupération de la fraction de lumière qui serait sinon perdue ,et donc valent-ils la peine de les utiliser?

     Quelques considérations préliminaires:

     Le simple vernis blanc à l'intérieur des couvercles n'est en général pas très efficace soit parce que la réflexion est diffusée et donc dispersée dans toutes les directions, soit parce que la réflexion est seulement partielle et la radiation réfléchie est seulement bonne pour quelques longueurs d'onde (par exemple, partie du bleu, UVA et infrarouges sont quasiment complètement absorbés, même s'ils peuvent être des radiations utiles pour l'aquarium).

     Sous divers points de vue, le meilleur matériau pour les réflecteurs à utiliser en aquarium est l'aluminium (traité pour éviter l'oxydation) pour diverses raisons comme: non toxique, résistance à l'ambiance humide, haute efficacité dans les réflexions  à toutes les longueurs d'onde intéressantes etc..

     J'ai donc fait quelques tests pour me rendre compte de l'efficacité des réflecteurs pour des lampes fluorescentes, gardant présent que l'efficacité de celles-ci est généralement inférieure à celle des réflecteurs pour des lampes à halogènes métalliques soit pour des raisons géométriques, soit pour la nature de la diffusion de l'émission des lampes fluorescentes qui rend plus difficile la concentration avec un bon rendement des rayons lumineux dans les bonnes directions.

Voici les résultats obtenus:

Matériels utilisés et modalités des tests:

• Lampe  1: Philips TLD   36 W / 840 NG qui nominalement fournit 3350 Lms et une  température de couleur de 4 000°K.
• Lampe  2: Philips TLD  36 W / 840 NG REFLEX qui nominalement fournit 3350Lm et une température de couleur de 4 000°K (lampe avec un réflecteur interne incorporé).
• Réflecteur extérieur Juwel pour une lampe longue de 120cm, pour usage aquariophile.
• Ballast électronique d'allumage: OSRAM  QUICKTRONIC  Economic QTEC  2X36 (apte à commander l'allumage de 1 ou 2 lampe de 36 W,  utilisé pour ce test pour allumer une seule lampe).
• L'éclairage fourni est mesuré avec un luxmètre en un point au-dessous de la lampe (disposée horizontalement) à une distance de 45cm de l'axe de la lampe, en correspondance à la moitié précise de la longueur d'onde de la lampe.
• Il n'y aura pas d'autres sources de lumière et les parois environnantes sont suffisamment éloignées pour pouvoir négliger la radiation réfléchie par les mêmes parois.

Observation:
     Le réflecteur intérieur est assez efficace, mais significativement moins efficace que le réflecteur extérieur qui fournit dans l'absolu de bons résultats.
     Avec le réflecteur extérieur, l'augmentation de la lumière disponible au point de mesure est de 122% par rapport au cas sans réflecteur.
     Dans d'autres points non placés juste sous la lampe, l'augmentation de lumière par rapport à la lampe sans réflecteur est moins élevée, mais quand même toujours importante.
     Le réflecteur intérieur coûte moins cher que l'extérieur, mais est moins efficace (68% d'augmentation de la lumière contre 122% pour l'extérieur) et est disponible pour peu de type de lampe et son utilisation prend fin avec la vie de la lampe, alors que le réflecteur extérieur peut être appliqué à chaque type de lampe et être utilisé plus longtemps.
     Enfin, vu que le coût des réflecteurs pour usage en aquarium n'est guère élevé et qu'ils ont une durée de vie utile  plutôt longue, je ne crois pas qu'au fond, il soit nécessaire de se retourner vers des solutions plus artisanales comme l'utilisation de feuilles d'aluminium qui, même si elles coûtent moins chères, ne garantissent pas la sécurité, la durée et surtout l'efficacité des réflecteurs. Toutefois, pour celui qui a un minimum d'habilité manuelle, l'utilisation de tôles d'aluminium, que l'on trouve chez les marchands spécialisés dans la vente de matériel métallique, peut constituer une solution encore plus économique.