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Bonjour à tous,
Je commence ce journal de bricolage afin de partager mes connaissances et expériences, si ça peut aider des gens tout comme des gens m'ont aidé, c'est cool.
Je précise que je ne suis pas un pro et que certainement ce que je fais peut être amélioré. Pas de souci si vous avez des remarques.
J'ai une box de 90 cm x 90 cm. En regardant l'excellent tuto de phyldafghan sur les LED, j'ai défini les caractéristiques de ma lampe. J'ai opté pour des COB de marque bridgelux. Je l'ai appelée heptapod, en référence à ce film que j'ai vu dernièrement.
Références COB
BXRC-30E10K0-D-74 x4
BXRC-40E10K0-D-74 x3
Caractéristiques radiométriques (spectre, PPFD)
On distingue deux spectres.
Un spectre croissance : 3 COB dont la température de couleur est de 4000K
Un spectre floraison : 4 COB dont la température de couleur est de 3000K.
Estimation théorique du PPFD
Pour chaque point de l'espace se trouvant à une distance d (m) de la source de lumière, l'équation du PPFD sachant le PPF est alors :
PPFD = PPF / (Ω * d²) avec Ω l'angle solide associé
ce qui revient à :
PPFD = PPF / (2Π [1 – cos(α/2)] * d²) avec α l'angle
on admet que le COB émet sur un angle de 180° (il n'émet pas dans toutes les directions, contrairement aux HPS)
en supposant qu'on puisse superposer n COB vero 29 dans un même point de l'espace (c'est pour simplifier les calculs) on aurait alors, à la distance de 40cm :
PPFD = n * PPF / (2Π [1 – cos(180/2)] * 0,4²)
PPF estimé pour 1 vero 29 @1400mA : 97,02 μmol*s-1 (source Rollitup)
Ce qui fait, pour n = 7 :
PPFD = 675,55 μmol*m-2*s-1
évidemment ce chiffre ne prend pas en compte la répartition spatiale de l'intensité lumineuse (qui est donnée par le constructeur pour ceux qui souhaitent faire le calcul) ni la réflexion des rayonnements sur le mylar. Et encore une fois on a mis 7 COB dans un seul point de l'espace. Mais ça peut donner une indication.
Des études scientifiques ont établi qu'un PPFD de 1500 μmol*m-2*s-1 était l'optimal pour les plantes. Au delà, la photosynthèse n'augmente plus et les plantes crament. Un tel chiffre ne s'obtient qu'avec un très gros wattage et au prix d'un dégagement de chaleur très important.
La courbe suivante donnée par graumau5 montre qu'il y a une zone, entre 600 et 900 μmol*m-2*s-1, où l'on a un bon compromis entre efficacité photosynthétique et puissance.
Remarque :
Durant la période de croissance, lorsque les plantes sont petites, seul l'éclairage croissance est activé (éventuellement dimmé), lorsque les plantes prennent plus d'espace (et pas nécessairement en floraison), l'éclairage floraison est alors activé (d'abord dimmé, éventuellement), puis les deux éclairages fonctionnent à plein régime lorsque la plante est en fleur. Il est également possible de modifier le PPFD en jouant sur la hauteur de la lampe, plus elle est proche, plus le PPFD est important.
Caractéristiques électriques
Montage en série.
Deux circuits (l'un avec les 4 COB floraison l'autre avec les 3 COB croissance).
Pour le circuit croissance, on a une intensité nominale maximale de 1,4A, une tension nominale maximale de 108,6V (36,2V/CO
et une puissance totale maximale de 152,04W (température de boîtier = 25°C).
Pour le circuit floraison , on a une intensité nominale maximale de 1,75A, une tension nominale maximale de 148V (36,9V/CO et une puissance totale maximale de 258,3W (température de boîtier = 25°C).
Lorsque la température s'élève, le voltage requis par les COB diminue légèrement.
Remarque :
La puissance totale des deux circuits est de 410,34W, ce qui fait, pour une surface de 0,81m², une puissance moyenne de 45,6W pour 30cm². Le grower GrauMau5 recommande une puissance moyenne comprise entre 35 et 40W/sqft (1 ft = 30,48cm)
Alimentation électrique
Le circuit croissance sera alimenté par un driver Mean Well HLG-240H-C1400B qui délivre un courant constant de 1,4A (dimmable de 10 à 100% de sa capacité), une tension allant de 89 à 179V et une puissance maximale de 152,04W.
Le circuit floraison sera alimenté par un driver Mean Well HLG-320H-C1750B qui délivre un courant constant de 1,75A (dimmable de 10 à 100% de sa capacité), une tension allant de 91 à 183V et une puissance maximale de 258,3W.
Caractéristiques thermiques
La loi d'ohm thermique nous donne, entre le boîtier et l'ambiant :
Tc – Ta = Pd * Rth
Ce qui équivaut à : Tc = Pd * Rth + Ta (1)
avec Tc = température du boitier (°C)
Ta = température ambiante (°C)
Pd = puissance dissipée (W)
Rth =résistance thermique du dissipateur (°C/W)
Le constructeur Bridgelux indique, pour le COB vero 29, une température maximale de 105°C pour Tc.
Tc ≤ 105 (2)
Les équations (1) et (2) nous permettent d'écrire :
Pd * Rth + Ta ≤ 105
ce qui équivaut à : Rth ≤ (105 – Ta) / Pd
La puissance dissipée s'écrit : Pd = P * (1 – n)
avec P la puissance consommée (W)
n le rendement (sans unité)
le rendement des vero 29 à 1,75A est approximativement de 44% (source canaweed), la puissance dissipée est donc :
Pd = U * I * (1 – 44/100)
Pd = 37 * 1,75 * 56/100
Pd = 36,26W
En prenant une température ambiante de 25°C, on a :
Rth ≤ (105 – 25) / 36,26
Rth ≤ 2,20 °C/W
Si la température s'élève à 30°C, on a :
Rth ≤ (105 – 30) / 36,26
Rth ≤ 2,06 °C/W
Il convient donc de prendre un dissipateur ayant une résistance thermique inférieur à 1,9 °C/W, afin d'avoir une marge.
J'ai choisi des dissipateurs pin fin de diamètre 133mm pour les COB croissance et 150mm pour les COB floraison. Ce sont des dissipateurs en forme de petits pics, qui dissipent très bien la chaleur pour leur taille apparemment.
Pour celui de 133mm, dont la résistance thermique est de 0,85°C/W, on a, à la température ambiante de 30°C, une température Tc maximale de :
Tc ≤ 36,26 * 0,85 + 30
Tc ≤ 60,8 °C
Ce qui veut dire qu'avec ce dissipateur, la température du COB ne montera jamais au dessus de 61°C
Remarque :
La résistance du dissipateur (Rth) implique en vérité celle du dissipateur mais aussi celle de la TIM (thermal interface materials) qui est le pad thermique ou la pâte thermique. Cette résistance est négligeable mais elle doit toutefois être la plus basse possible.
Caractéristiques spatiales
J'ai suivi le conseil de phyldafghan pour la disposition des COB
Voilà la photo de tous les éléments en pièces détachées, il y en a pour 900 euro de matos environ (500euros = COB + heatsink + driver + thermal pad + pico EZmate + lentilles. Le reste des dépenses étant la structure en alu, le système d'accrochage, la quincaillerie et l'outillage)
++
Je commence ce journal de bricolage afin de partager mes connaissances et expériences, si ça peut aider des gens tout comme des gens m'ont aidé, c'est cool.
Je précise que je ne suis pas un pro et que certainement ce que je fais peut être amélioré. Pas de souci si vous avez des remarques.
J'ai une box de 90 cm x 90 cm. En regardant l'excellent tuto de phyldafghan sur les LED, j'ai défini les caractéristiques de ma lampe. J'ai opté pour des COB de marque bridgelux. Je l'ai appelée heptapod, en référence à ce film que j'ai vu dernièrement.
Références COB
BXRC-30E10K0-D-74 x4
BXRC-40E10K0-D-74 x3
Caractéristiques radiométriques (spectre, PPFD)
On distingue deux spectres.
Un spectre croissance : 3 COB dont la température de couleur est de 4000K
Un spectre floraison : 4 COB dont la température de couleur est de 3000K.
Estimation théorique du PPFD
Pour chaque point de l'espace se trouvant à une distance d (m) de la source de lumière, l'équation du PPFD sachant le PPF est alors :
PPFD = PPF / (Ω * d²) avec Ω l'angle solide associé
ce qui revient à :
PPFD = PPF / (2Π [1 – cos(α/2)] * d²) avec α l'angle
on admet que le COB émet sur un angle de 180° (il n'émet pas dans toutes les directions, contrairement aux HPS)
en supposant qu'on puisse superposer n COB vero 29 dans un même point de l'espace (c'est pour simplifier les calculs) on aurait alors, à la distance de 40cm :
PPFD = n * PPF / (2Π [1 – cos(180/2)] * 0,4²)
PPF estimé pour 1 vero 29 @1400mA : 97,02 μmol*s-1 (source Rollitup)
Ce qui fait, pour n = 7 :
PPFD = 675,55 μmol*m-2*s-1
évidemment ce chiffre ne prend pas en compte la répartition spatiale de l'intensité lumineuse (qui est donnée par le constructeur pour ceux qui souhaitent faire le calcul) ni la réflexion des rayonnements sur le mylar. Et encore une fois on a mis 7 COB dans un seul point de l'espace. Mais ça peut donner une indication.
Des études scientifiques ont établi qu'un PPFD de 1500 μmol*m-2*s-1 était l'optimal pour les plantes. Au delà, la photosynthèse n'augmente plus et les plantes crament. Un tel chiffre ne s'obtient qu'avec un très gros wattage et au prix d'un dégagement de chaleur très important.
La courbe suivante donnée par graumau5 montre qu'il y a une zone, entre 600 et 900 μmol*m-2*s-1, où l'on a un bon compromis entre efficacité photosynthétique et puissance.
Remarque :
Durant la période de croissance, lorsque les plantes sont petites, seul l'éclairage croissance est activé (éventuellement dimmé), lorsque les plantes prennent plus d'espace (et pas nécessairement en floraison), l'éclairage floraison est alors activé (d'abord dimmé, éventuellement), puis les deux éclairages fonctionnent à plein régime lorsque la plante est en fleur. Il est également possible de modifier le PPFD en jouant sur la hauteur de la lampe, plus elle est proche, plus le PPFD est important.
Caractéristiques électriques
Montage en série.
Deux circuits (l'un avec les 4 COB floraison l'autre avec les 3 COB croissance).
Pour le circuit croissance, on a une intensité nominale maximale de 1,4A, une tension nominale maximale de 108,6V (36,2V/CO
et une puissance totale maximale de 152,04W (température de boîtier = 25°C).Pour le circuit floraison , on a une intensité nominale maximale de 1,75A, une tension nominale maximale de 148V (36,9V/CO
et une puissance totale maximale de 258,3W (température de boîtier = 25°C).Lorsque la température s'élève, le voltage requis par les COB diminue légèrement.
Remarque :
La puissance totale des deux circuits est de 410,34W, ce qui fait, pour une surface de 0,81m², une puissance moyenne de 45,6W pour 30cm². Le grower GrauMau5 recommande une puissance moyenne comprise entre 35 et 40W/sqft (1 ft = 30,48cm)
Alimentation électrique
Le circuit croissance sera alimenté par un driver Mean Well HLG-240H-C1400B qui délivre un courant constant de 1,4A (dimmable de 10 à 100% de sa capacité), une tension allant de 89 à 179V et une puissance maximale de 152,04W.
Le circuit floraison sera alimenté par un driver Mean Well HLG-320H-C1750B qui délivre un courant constant de 1,75A (dimmable de 10 à 100% de sa capacité), une tension allant de 91 à 183V et une puissance maximale de 258,3W.
Caractéristiques thermiques
La loi d'ohm thermique nous donne, entre le boîtier et l'ambiant :
Tc – Ta = Pd * Rth
Ce qui équivaut à : Tc = Pd * Rth + Ta (1)
avec Tc = température du boitier (°C)
Ta = température ambiante (°C)
Pd = puissance dissipée (W)
Rth =résistance thermique du dissipateur (°C/W)
Le constructeur Bridgelux indique, pour le COB vero 29, une température maximale de 105°C pour Tc.
Tc ≤ 105 (2)
Les équations (1) et (2) nous permettent d'écrire :
Pd * Rth + Ta ≤ 105
ce qui équivaut à : Rth ≤ (105 – Ta) / Pd
La puissance dissipée s'écrit : Pd = P * (1 – n)
avec P la puissance consommée (W)
n le rendement (sans unité)
le rendement des vero 29 à 1,75A est approximativement de 44% (source canaweed), la puissance dissipée est donc :
Pd = U * I * (1 – 44/100)
Pd = 37 * 1,75 * 56/100
Pd = 36,26W
En prenant une température ambiante de 25°C, on a :
Rth ≤ (105 – 25) / 36,26
Rth ≤ 2,20 °C/W
Si la température s'élève à 30°C, on a :
Rth ≤ (105 – 30) / 36,26
Rth ≤ 2,06 °C/W
Il convient donc de prendre un dissipateur ayant une résistance thermique inférieur à 1,9 °C/W, afin d'avoir une marge.
J'ai choisi des dissipateurs pin fin de diamètre 133mm pour les COB croissance et 150mm pour les COB floraison. Ce sont des dissipateurs en forme de petits pics, qui dissipent très bien la chaleur pour leur taille apparemment.
Pour celui de 133mm, dont la résistance thermique est de 0,85°C/W, on a, à la température ambiante de 30°C, une température Tc maximale de :
Tc ≤ 36,26 * 0,85 + 30
Tc ≤ 60,8 °C
Ce qui veut dire qu'avec ce dissipateur, la température du COB ne montera jamais au dessus de 61°C
Remarque :
La résistance du dissipateur (Rth) implique en vérité celle du dissipateur mais aussi celle de la TIM (thermal interface materials) qui est le pad thermique ou la pâte thermique. Cette résistance est négligeable mais elle doit toutefois être la plus basse possible.
Caractéristiques spatiales
J'ai suivi le conseil de phyldafghan pour la disposition des COB
Voilà la photo de tous les éléments en pièces détachées, il y en a pour 900 euro de matos environ (500euros = COB + heatsink + driver + thermal pad + pico EZmate + lentilles. Le reste des dépenses étant la structure en alu, le système d'accrochage, la quincaillerie et l'outillage)
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du coup j'ai pu les assembler aujourd'hui.
