Etude PoupoLED 2017

[papo4334]

De retour parmi vous après une bien longue et par ailleurs triste et douloureuse absence (qui m'a empêché de faire les semis prévu pour 2016)
Compte-tenu des circonstances, je suis contraint de me limiter à un tout petit jardin cette année et de reposer sur les plants que vont me donner quelques amis. Merci à eux. Encore faudra t'il que je m'occupe du petit jardin qui est en friche complète depuis octobre, une véritable jungle. Cela va bien me prendre au moins 2 semaines, car il y a d'autres choses en retard plus prioritaires.

A défaut de semer et cultiver, ce derniers temps je me suis occupé l'esprit, à essayer de concevoir ma prochaine génération de PoupoLED (considérant que pour moi, la génération 1 est celle à tubes fluo, la génération 2 celle à base de barres rigides -on oublie les strips pas convaincants du tout-).

Résumé:
En 2 mots l'idée est de concevoir une poupo modulaire, à base de LED de puissance à l'unité , sans résistances de régulation et permettant de faire varier l'intensité et le spectre de lumière. Sont notamment envisagées et comparées une approche à base de LED CREE XM-L2 U2 (un des modèles les plus performant de cette marque) et une à base de LED dites 10 W "noname" (fabrication chinoise) avec ce que cela implique au niveau de l'alimentation. Y est également abordé l'adjonction optionnelle de LED bleu 450 nm ou de LED blanc chaud pour répondre au besoin des différentes phase de croissance depuis la germination jusqu'au début de la floraison et l'adaptation à la sortie en plein air et lumière naturelle. Les aspects économiques sont également mais rapidement étudiés.

Afin i) d'être certain de ne rien oublier de fondamental, ii) de savoir quoi acheter et comment le monter et surtout afin iii) de soumettre ces premières idées à votre sagacité, j'ai fait l'effort de mettre ces réflexions par écrit (me disant également que cela pourrait éventuellement servir de base à un nouveau document dans le Tomowiki) .

Comme il s'avère que ce texte est finalement très long, le mettre dans un ou quelques messages du forum n'est pas du tout adapté, je l'ai donc converti en un document Google Doc afin de permettre à ceux qui s'y intéressent de pouvoir y accéder.
Il est ici dans une version encore très préliminaire.
https://docs.google.com/document/d/1t799u2ELPy-3enL63dYSvWwcOUPxl5yDUBuXY0xs9eY/edit?usp=sharing

Si vous êtes assez motivés et courageux pour lire ces quelques 10 pages, je vous propose de me faire part de vos critiques, questions, commentaires et suggestions dans les messages en réponse à ce sujet.
* cela pourra vous donner des idées (si cela ne vous décourage pas définitivement des poupoLED ) pour vos propres projets
* de mon côté, je compte sur vos observations pour modifier/améliorer ce projet avant de passer dans quelques mois à sa réalisation

Il n'est pas impossible que ce schéma/projet puisse à terme se combiner avec une approche automate programmable qui commence à émerger. Il reviendra aux spécialistes de me dire si cela est envisageable.

Bonne lecture aux courageux et bonne saison 2016 à tous.

[papo4334]

Un des choix structurants avec les LED COB "noname" (à tout petit prix) est celui de savoir à quel niveau de puissance (par rapport à leur nominal) alimenter ces LEDs.

cf. question posée à jlstomo46 dans le sujet "alimentations pour LED ..." puisqu'il me semble qu'il utilise des COB autour de 3.2V (donc à un niveau de puissance nettement plus élevé)

A mon stade actuel de réflexion, j'ai retenu de faire traverser les COB dites 10 W (en fait 3*3 1 W) par un courant de 400 mA donc à environ 3.7W (à 0.41 W par chip 1W et probablement autour de 3.07V par chip individuel)
Les raisons principales de ce choix sont :

• Ces LED dites 10W devraient plutôt être indiquées comme 9 W puisque réalisées par assemblage de 3*3 chips de 1W dans le COB
• le rendement lumineux baisse quand l'intensité augmente
• le rendement lumineux baisse aussi avec la température de jonction
• la durée de vie des LED baisse avec la température de jonction
• je souhaite éviter un système complexe de dissipation de chaleur, et notamment un ventirad par LED (au plus et si besoin placer un profilé alu au dessus)
• enfin, le prix unitaire ridiculement bas de ces COB ne justifie pas de chercher à en réduire le nombre au strict minimum (ce sera juste quelques € et quelques minutes de supplémentaires pour le montage

Pensez vous qu'il serait envisageable de monter l'intensité à ~ 500 mA et donc la puissance autour de 4.6W, sans i) réduire la durée de vie des LEDs et ii) sans devoir passer à un système de dissipation de chaleur complexe et surtout pas actif (ventirad individuel) ?
nota : passer à 500 mA reviendrait à pousser chaque chip 1W individuel de 133 mA à 167 mA et donc sa puissance autour de 0.51W.

Le choix est structurant, puisque dans une approche alimentation par driver PWM en courant constant, avec 3 séries en parallèle (bien adapté à la géométrie envisagée) cela conduit à utiliser des drivers 1200 mA dans le premier cas et des 1500 mA dans le second. Il n'existera donc pas de solution simple pour changer une fois les drivers achetés.

[ours08]

Je voudrais bien suivre ton post, mais au bout de 10 lignes j'avais déjà un MDC carabiné.
J'espère que tu auras plein de partenaires...et je reviendrai faire un tour en fin d'année si je veux me faire une vrai poupo.
Bonnes expériences et bonne réussite.
Merci de pardonner ma fainéantise.

[papo4334]

Je viens de mettre à jour le document Étude 2017 qui est en ligne.
Parmi les principaux changements :

• corrections de quelques erreurs ou incohérences
• prise en compte le l’éventualité d'utilisation d'une alimentation telle que conçue par jlatomo46 dans le sujet ad-hoc de ce forum
• refonte de la comparaison des diverses solutions d'éclairage dont barres rigides et tubes fluo T5 en plus des CREE et des COB 10W (avec 2 surprises, au moins pour moi, cf. ci-après)

Surprise 1 : Sauf erreur de ma part dans les calculs, bien que l'expérience de ceux qui comme moi, sont passés des tubes aux barres rigides incite à penser le contraire, l'étude comparative théorique ne permet pas de départager nettement les éclairages à base de tube fluo et ceux à base de barres rigides, en termes de cout de revient annuel sur 6 ans (et encore faudrait il que les barres rigides tiennent 6 ans, ou les remplacer comme on remplace les tubes fluo). Après avoir entrainé pas mal de gens vers cette solution, je me sens pas forcément très bien (même si la majorité des retours sont positifs en termes de résultats sur les plantes), car en terme de consommation électrique compteur c'est très moyen. Nota : c'est comme pour la greffe, même si la rentabilité n'est pas garantie, rien ne compensera le plaisir et les heures passés à comprendre, concevoir et réaliser des éclairages "nouveaux" à LED.

Surprise 2 : Toujours sur 6 ans (sous réserve que les LED CREE venant de Chine ne soient pas des contrefaçons) il semble bien qu'une solution CREE + drivers en courant constant soit au moins comparable, en rentabilité, à une solution à base de COB noname à prix cassé et évidemment bien meilleure que les solutions tubes ou barres rigides.

[papo4334]

Je viens de reprendre et compléter le document après avoir regardé d'un peu plus près les possibilités et prix de drivers en courant constant.
Au passage
- i) j'ai corrigé des erreurs dans les estimations de coûts (2 mélanges entre module de 0.5 m² et 1m² éclairé)
- ii) ayant des doutes sur l'authenticité des LED CREE vendues à moins de moitié prix, j'ai dédoublé l'estimation pour ces LEDs en prenant d'un côté les tarifs avec doute sur l'origine et de l'autre ceux d'origine garantie.

[Cotty]

Bonjour et merci pour se travail titannesque.
Je relis ton document ( qui il faut bien l'avouer tres complet) je me permet juste de réagir sur la partie T5 puis que je la connait bien.
Pourquoi utiliser des tube T5 28w ? alors que du 39W existe en Day light pour 86 cm ? Je t'apporte egalement mes experiences, si on prend les led chinoises cela meriterais que l'on regarde un bon rapport qualité prix sur du t5. Avec un peu de recherche on trouve du T5 Day light HO à 3€ pièce qui plus est est dimmable (Flux lumineux (lumen)3100
Durée de vie moyenne (h) 24000 Indice de rendu des couleurs (Ra) 80-89) (donnée tiree du site lampes.direct) ce qui rapporterais à 15 euro tous les 2 ans si allume du 1er janvier au 31 décembre sinon 4 voir 6 ans si allumer que 6 mois dans l'année

Voila pour ma petite contribution à tes comparaisons coût durée de vie entre led et T5. Il est vrai que la led reste l'avenir comme il est vrai que l'on ne s’éclaire plus à la bougie

[fouque]

Je n'ai pas le recul suffisant pour me mêler de cet essai comparatif, mais il est vrai que mes néons lumière du jour en 36 W et en 58 W ont entamé leur quatrième année de bons et loyaux services - en complément de ma poupo-LED en barres 7020 - sans baisse significative d'intensité lumineuse... Le prix et la durée de vie de ce genre d'articles permet de relativiser le coût global de l'installation et de pondérer la facture ErDF...

[papo4334]

pour ton retour d'expérience dont je viens de me servir pour modifier le document.

Pour la longueur des tubes, mon expérience (avec les T8 il est vrai) est qu'un tube n'éclaire correctement que sur environ sa longueur moins 10/12 cm, c'est pour cela que j'avais pris des 115 cm en HE 28W pour avoir une surface éclairée comparable à celle avec LEDs. Je suis donc passé, dans le document à des T5 865 HO à 54W en 115 cm gradables (dimmables).

Compte tenu de ce que j'ai lu, pour un éclairage assez comparable il en faudrait 3 pour un module surface éclairée de 100*50cm.

Avec les données suivantes :
réglette : 35€
tube : 3€
changement de tube tous les 3 ans (contre 2 ans pour des modèles plus anciens) -- pas indispensable mais consillé par beaucoup
consommation compteur ~ 62 W

ce qui ferait :
investissement : 145 € (3 réglettes, 3 tubes et structure support à 15€)
conso annuelle : 47€

Si l'on s'en tient à cette comparaison théorique, les solutions "tube" ne sont devancées que de peu par celles LED unitaires et restent supérieures à celles à barres rigides.
Pourtant, comme indiqué dans le document, plusieurs d'entre nous ont constatés de meilleurs résultats avec les barres rigides LED ; je suspecte que l'explication tient
i) à un spectre qui serait moins adapté aux besoins des plantes en poupo
ii) à un pourcentage de lumière reçue par rapport à lumière émise plus faible pour les tubes qui éclairent sur 360° alors que pour les LEDs c'est environ 120°.
Mais est ce la bonne explication ?

Quoiqu'il en soit :
i) les LEDs ne sont représentent pas un bon avant important par rapport aux tubes
ii) la régulation par résistance coute cher en consommation annuelle d'électricité
iii) il faut vraiment être en mode DIY pour que cela vaille le coup de passer aux LEDs, car avec leurs prix exorbitants (entre 500 et 1000€ pour un m²) les panneaux LED "prêt à l'emploi" du commerce ne peuvent pas rivaliser avec les tubes en prix de revient annuel sur 6 ans (ceux à 300 ou 400€ ont démontré ne pas tenir plus de 3 ans). Je ne parle même pas des tubes T5 ou T8 LED qui bien que 10 à 15 fois plus chers ne sont que des barres rigides dans un tube (avec leur petite alim 230V intégrée), sont régulés par résistance et consomment donc plus que les tubes fluo.

Dis moi si cela te parait correct.

[papo4334]

Je viens de commencer à inclure dans le document les tableaux de première proposition d'évolution du spectre et de l'intensité pendant les premières semaines de croissance.
Voir chapitre 7 de https://docs.google.com/document/d/1t799u2ELPy-3enL63dYSvWwcOUPxl5yDUBuXY0xs9eY/edit?usp=sharing

[Cotty]

:merci pour ton retour d'expérience .

De rien si ça peux aider

Compte tenu de ce que j'ai lu, pour un éclairage assez comparable il en faudrait 3 pour un module surface éclairée de 100*50cm.

Avec les données suivantes :
réglette : 35€
tube : 3€
changement de tube tous les 3 ans (contre 2 ans pour des modèles plus anciens) -- pas indispensable mais consillé par beaucoup
consommation compteur ~ 62 W .

Ballast Electronique nu 2*54 w non gradable: 14.9 € le même gradable ( utilité pour une poupo ?????? pour un aquarium recifal oui mais pour une plante la photosynthese est immédiate et arrivee à son apogée en 15 mn si mes souvenir sont bons ! completement différent pour un corail qui est une symbiose de deux être vivants quand l'un dort l'autre bosse ! je crois que certains chauffeur livreurs font ca maintenant ) 39.9€
A cela il faut rajouter des douilles alors choix le "chinois pour reprendre tes termes 2.9 € les deux les étanches de fabrication allemande déjà cablé (1m de cable) 2.9€ pièce à cela il faut rajouter une prise d'alimentation soit de recup soit 1€ piece. Pour finir il faut rajouter des bons voir tres bon réflecteur entre 10 et 15 euro pieces ( ou un miroir sur mesure)

:Pour la longueur des tubes, mon expérience (avec les T8 il est vrai) est qu'un tube n'éclaire correctement que sur environ sa longueur moins 10/12 cm, c'est pour cela que j'avais pris des 115 cm en HE 28W pour avoir une surface éclairée comparable à celle avec LEDs. Je suis donc passé, dans le document à des T5 865 HO à 54W en 115 cm gradables (dimmables). .

De mon retour le T5 éclaire correctement du debut à la fin mais je n'ai aucun appareil pour te confirmer mes dire ! seul mes yeux

De ce que je peux avoir en retour des LED dans le milieu récifal , c'est que les gens l'utilise en complément. En effet le rapport coût puissance est encore trop élevé pour se permettre un Eclairage correct des coraux les plus exigent ( mais il y a toujours des exceptions. Le t5 après avoir eut des debut difficile s'intègre de plus ne plus dans les bacs grâce a des spectre très élaboré et la possibilité de combien un ensemble de tubes de différentes puissance et couleur ( lever de soleil, Eclairage lunaire etc...) pour un cout raisonnable. Le Hqi tres énergivore garde encore une belle place mais recul de plus en plus. San scompter que pour le cote écolo les leds utilise des matériaux très rares et ne sont a se jour toujours pas recyclé car nous ne savons pas faire ! Pour conclure les led reste l'avenir de l'éclairage ( il fallait allez a Francfort au salon des nouvelles technologie d'éclairage ou nous avons eut une présentation d'une peinture conductrice ou des leds sont incorporés !!! je vous laisse imagine un mur qui eclaire en rvb c'est )

[papo4334]

grand pour ces infos détaillées que je vais reporter dans le document, dès confirmation

L'intérêt de dimmer ? : je viens de mettre cela dans le document -- en résumé i) cycle quotidien sans éclairage ni extinction brutale, ii) spectre plus froid le matin et plus chaud le soir (comme dans lla nature), iii) monter la puissance au long des 10 premières semaines de la plante.

éclairage des tubes sur toute la longueur ou pas
de chaque côté il y a le culot qui n'éclaire pas, plus 2 cm qui éclairent très peu, plus 2 à 3 cm qui éclairent peu. -- observé sur 2 tubes HO que j'ai en éclairage.
cf. ces 2 photos :

et

avec une longueur peu éclairée différente à chaque extrémité
Nota: pour mesurer avec un APN la lumière produite à environ 15 cm sous le tube, tu as un document dans le Tomowiki.

résumé des coûts (pour vérifier si j'ai bien compris) pour un panneau lumineux gradable avec 3 tubes et réflecteurs
Ta configuration avec réflecteur est meilleure et permet probablement d'expliquer la raison pour laquelle, sans réflecteur les résultats avec tubes mais sans réflecteur étaient moins bons qu'avec les barres rigides. J'ai pris des ballasts gradables pour être comparable aux drivers gradables.
- 3 tubes : 9€
- Ballast électronique gradable pour 3 tubes : ~ 30 €
- 6 douilles étanches 18€
- 4 prises 4 €
- 3 réflecteurs 37€
- armature bois pour fixer le tout : 15 €
soit un total de ~110 €

En conclusion, en prix de revient annuel une solution tube haut de gamme est et reste à ce jour très compétitive avec une solution LED haut de gamme.

EDIT : modifié pour prendre en compte le message suivant et reporté dans le document en ligne.

Dernière édition par papo4334 le Ven 22 Avr 2016 08:28, édité 3 fois.

[Cotty]

Ne manque t'il pas un starter par tube? Il semble ne pas y en avoir sur mon éclairage
- 3 tubes : 9€
- Ballast électronique gradable pour 3 tubes : ~ 25€
- 6 douilles étanches 18€
- 6 prises 6€
- 3 réflecteurs 37€
- armature bois pour fixer le tout : 10 €
soit un total de ~105 €

Non pas de starter c'est de l’électronique
3 prises voir 2 si tu prend des ballasts double ( une alimentation 2 tubes éclairés) la logique veux que en ballast tu marche par paire car le prix du ballast est le même pour un ou deux tubes et oui c'est le jeux ma pauvre Lucette !!!!

[Cotty]

Nota: pour mesurer avec un APN la lumière produite à environ 15 cm sous le tube, tu as un document dans le Tomowiki.

je vais aller voir ça de suite

[papo4334]

Ce n'est pas très précis pour différentes raisons (réflexivité du papier blanc utilisé, marge laissé aux fabricants, mesure par seuils en escalier des APN, ...) mais avec le même APN et le même papier cible cela permet des comparaison fiables entre 2 éclairages de même spectre ou presque ou deux zones éclairées par un même éclairage.
Ce sont des lux (avec le courbe CIE de sensibilité de l'oeil humain) et pas réprésentatif de l'énergie lumineuse (photons) dès lors que le spectre s'éloigne pas mal de celui de la lumière solaire.
Avec de bons APN, et des spectres non standard cela s'avère souvent moins erroné qu'avec des luxmètres "bas de gamme".

Cela doit être suffisant pour détecter la différence de puissance lumineuse au milieu d'un tube et à ses extrémités.

[papo4334]

Afin de pouvoir disposer d'une solution aussi simple à mettre en oeuvre que les barres rigides pour la conception et la réalisation de panneaux éclairants pour pouponnière, je viens d'imaginer le PARUL.
PARUL : néologisme/acronyme pour Profilé Aluminium Rigide en "U" à LEDs

Ce nom barbare désigne une barre rigide LED qui s'utilise comme une barre rigide 8520 ou 7020 aux quelques différences suivantes :
- c'est du DIY
- c'est nettement plus rigide que ces barres du commerce
- il n'y a pas de résistance de régulation, seulement des LED
- cela s'alimente en courant constant
mais cela reste aussi simple à utiliser que les barres rigides achetées.

Comme le nom l'indique la structure support des LEDs, qui sert en même temps de dissipateur de chaleur n'est plus un plat d'aluminium mais un profilé en "U" (d’où la réelle rigidité).
- les LED sont fixées sous le fond "plat" du profilé
- les fils d'alimentation courent dans le "U", et sortent à l'une des extrémités.

En voici le schéma de principe.
et de profil
et ce que ça donne pour un panneau complet (vu de dessous avec les 5 PARULs fixés aux 2 extrémités sur des cornières alu)
qui comprend 3 PARULs BF5 (lire 5 LED blanc froid), et 2 RB4 (lire 4 LED "royal blue")


Les LED utilisées sont des LED 10W nominal utilisées entre 3.5 et 5W.
Les PARULs ont une longueur minimale proche de 1m ; on peut faire plus long, si besoin en rajoutant des LED, mais pas plus court que ~ 85 cm pour avoir un nombre de LED minimal (4) dans chaque PARUL.

Les différents type de PARUL envisagés (on peut en imaginer d'autres)

• BF4, BF5, ... : spectre blanc froid, avec 4, 5 ... LEDs
• BC4, BC5, ... : spectre blanc chaud, avec 4, 5 ... LEDs
• BC4, BC5, ... : spectre "royal blue"
• FS4, FS5, ... : spectre "Full Spectrum""

A ce jour 2 familles de LED sont envisagées et vont être testées :

• Les CREE XM-L2
• les COB "noname" 10W faite de 3*3 1W

En CREE, les caractéristiques de quelques BARUL sont (à confirmer près tests)

• BF4 ou BC4 : alimentation en courant entre 1050 et 1400 mA, puissance consommée par les LED entre 12W et 18W, apport PPF entre 33 et 47, apport DLI entre 1.7 et 2.4
• BF5 ou CF5 : alimentation en courant entre 1050 et 1400 mA, puissance consommée par les LED entre 16W et 22.5W, apport PPF entre 41 et 58, apport DLI entre 2.1 et 3

En COB "nonname", les caractéristiques de quelques BARUL sont estimées à (à ajuster près tests)

• BF4 ou CF4 : alimentation en courant entre 350 et 400 mA, puissance consommée par les LED entre 13 et 17W, apport PPF entre 27 et 33, apport DLI entre 1.4 et 1.7
• RB4 : alimentation en courant à 380 mA, puissance consommée par les LED 15W, apport PPF 25, apport DLI 1.3

Ainsi, pour un panneau de 100 * 50 cm
* 3 BF5 COB noname : 56 W en 380 mA (avec driver 60W), consommé compteur 64W, PPF 227, DLI (14 heures) 11.5
* 3 BF4 CREE : 54W en 1400 mA (driver 60W), consommé compteur < 62W, PPF 281, DLI 14.2

A titre de comparaison pour une puissance lumineuse comparable il faut~ 20 barres 8520 de 50 cm qui consomment 130W dans les barres et donc au moins 170 W compteur.

Pour valider ces calculs et estimations je vais bientôt monter et mesurer 1 BF4 CREE et 2 BF5 COB.

Si ces mesures confirment mes attentes, le PARUL sera ma prochaine unité de base pour éclairer les poupos .