Méthodes d’éclairages en spéléologie

jeudi 1er mars 2012
par  Cécile
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La lumière et les différents modes d’éclairages sont un problème récurrent en spéléologie, car sous terre, c’est le noir complet, pas le moindre rayon de soleil ou de lune. C’est donc pour cela qu’on été développées des techniques d’éclairages les plus performantes possibles, que ce soit au niveau de l’autonomie ou de la fiabilité. Ci-dessous, quelques unes des méthodes les plus répandues :

L’acétylène :

L’Acétylène, de formule chimique C2H2 est un gaz incolore qui s’obtient par hydrolyse (=rupture d’un composé chimique par l’eau) du carbure de calcium CaC2, grâce à un goutte à goutte qui fait tomber l’eau sur le carbure. Le carbure provient lui même d’une réaction entre le carbone et la chaux à très haute température (2200°C dans un four électrique).

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Carbure de calcium

Réaction chimique de la préparation de l’acétylène :

2 CaC2 + 4 H2O —> 2 C2H2 + 2 Ca2 + (OH-)2

Carbure de calcium + Eau —> Acétylène + Chaux Hydratée

L’acétylène est gazeux à température ordinaire et c’est grâce au bec d’allumage que l’on obtient une flamme :

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Le temps de lumière dépend de la quantité de carbure et surtout de la contenance de la calebombe (ou calebonde).

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Led (= diode électroluminescente) ou Del est un composant électronique qui laisse passer un courant électronique dans un seul sens en émettant une lumière monochromatique.

On peut alimenter une Led par branchement direct sur piles, ce qui n’est possible que dans un petit nombre de cas. De fait, cette méthode étant très sensible aux caractéristiques de la pile et de la Led, le courant qui passe à travers chaque Led n’est plus vraiment contrôlé et si une Led reçoit trop de courant, elle peut se détruire plus ou moins rapidement. Cette solution est préconisée pour les lampes bon marché, le plus souvent à 3 leds.

Une solution pour limiter le courant consiste à mettre en série avec la diode une résistance qui va alimenter le courant de la Led. Cette méthode est la plus simple et fonctionne avec une tension d’alimentation supérieure à la tension seuil de la Led blanche de 3,6V. La valeur de la résistance dépend donc de la tension d’alimentation :

AlimentationRésistance
4 piles 1,5 Volts Mignon (6Volts) 100ohms
4 accus 1,2 volts (4,8 volts) 56 ohms
3 piles 1,5 Volts Mignon (4,5 volts) 22 ohms
3 piles 1,5 Volts Micro (4,5 Volts) 0 ohms (branchement direct de la Led)
12 Volts Le montage est différent : 3 Leds en série et une résistance de 56 ohms

L’ampoule standard a un rendement déplorable lorsqu’elle est sous alimentée et chauffe souvent plus qu’elle n’éclaire. Quasiment toujours associées à un réflecteur et la source de lumière n’étant pas ponctuelle (filament) avec un alignement généralement mauvais, la lumière est presque toujours inhomogène. Le graphique ci-dessous présente une comparaison entre les éclairages autonomes et la mesure de leur intensité lumineuse au cours du temps pour une ampoule standard Duo et une ampoule à 5 Leds. On remarque une durée d’éclairage 5 fois supérieure pour les Leds, avec une qualité de la lumière supérieure. Au niveau de la fin de vie, on observe une diminution progressive sur plusieurs jours de la lumière avec les Leds tandis que les ampoules standard chute brusquement, en quelques minutes, parfois moins. En temps d’autonomie il est indiscutable que la Led remporte la palme, avec plus d’une semaine d’éclairage en continu !

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Et pour finir, un tableau de comparaison entre les Leds et l’acétylène, les deux méthodes d’éclairages les plus utilisées :

ComparaisonAcétylèneEclairage à 20 Leds basé sur 4 piles CLR14
Poids Le poids de la calebombe ≈1000 grammes (dépend de la contenance) 400 grammes environ. Le poids des piles et des accus diminue chaque année pour des Leds de plus en plus performantes.
Volume Calebombe -> Gêne dans les cavités avec étroitures et boue. Parfois, perte de certains éléments. Environ 4 fois plus volumineuse que la boite à piles La boite à piles se porte facilement, avec un rapport énergie/volume qui augmente chaque année.
Autonomie 8 heures de lumières en faisant 3 pleins d’eau pour un calebombe d’environ 1000g. Consommation combustible (=carbure) -> 50g/heure. Difficulté de réguler la flamme. Possibilité de recharger la calebombe en carbure sous terre, sous réserve de posséder une pochette à déchauler. Environ 20 heures de lumière. La consommation de "combustible" est de 14g/heure. Il est possible de contrôler l’intensité de la lumière et ainsi d’économiser des piles.
Qualité de la lumière Forte intensité. Lumière chaude non dirigée qui met en valeur les plis et replis de la roche, les concrétions et autres merveilles souterraines qui permet une approche beaucoup plus poétique. Lumière bleutée, plutôt froide, légèrement focalisée et assez éblouissante. Peu conviviale : impossible de regarder quelqu’un qui a des Leds
Fiabilité et robustesse Souvent des problèmes ! Qui ne s’est jamais retrouvé sans lumière dans un passage critique ! La flamme s’éteint parfois sans raison, que ce soit dans les passages étroits ou sous les cascades. Risque de se faire gazer. Très robuste et fiable ! On peut se déplacer pendant une centaine d’heure.
Chaleur Source de chaleur très appréciable en cas d’attente ou dans une rivière souterraine. Petit plus en cas de problème ou d’imprévu. Na chauffe pas. Il faut emporter des bougies si l’on veut avoir quelques chaleur.
Ecologie La fumée produite peut noircir les plafonds lorsque l’on rase de trop près. Des déchets trop souvent abandonnés dans les grottes, il existe pourtant des pochettes spéciales pour déchauler. L’éclairage est parfois interdit dnas certaines cavités exceptionnelles que l’on veut protéger (Par exemple, l’Aven Noël en Ardèche) Piles à recycler ou accus à recharger
Prix à l’achat Environ 100€ pour la calebombe et le carbure Entre 200-300€
Prix à l’utilisation Moins de 7 centimes de l’heure. Le carbure est de moins en moins utilisé. Entre 7 et 33 centimes de l’heure avec des piles et environ 3 centimes de l’heure avec des accus

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Certains marchent aux Leds (gauche), tandis que d’autres fonctionnent au carbure (Droite)

En conclusion, chaque éclairage donne un rendu différent, que ce soit pendant l’exploration ou sur les photos mais l’on aura tout de même tendance à privilégier les Leds et à abandonner l’acétylène dans des trous boueux, humides et étroits pour plus de commodité...


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