Lampes pour culture indoor, sodium ou lampes économiques

Au cours de la photosynthèse, la chlorophylle absorbe l'énergie du rayonnement lumineux et l'utilise pour la synthèse de glucides à partir du dioxyde de carbone et de l'eau.

La chlorophylle est un pigment vert présent dans les plantes vertes, les cyanobactéries et certaines algues. La chlorophylle fait partie des pigments photosynthétiques avec les phycobilines et les caroténoïdes, qui ont cependant une couleur différente et absorbent l'énergie d'une autre partie du spectre lumineux visible. La chlorophylle est verte car elle absorbe les parties bleue et rouge du spectre lumineux et réfléchit le reste. C'est pourquoi elle nous apparaît verte et donne ainsi la couleur de base à toutes les plantes photosynthétiques.

Figure 2 : Spectre d'absorption de la chlorophylle a et b

Plusieurs types de chlorophylles participent à la photosynthèse, les plus connues chez les plantes sont A et B. D'autres pigments participant à la photosynthèse sont les caroténoïdes (qui jouent également un rôle important dans le mouvement de la plante vers la lumière). Les chlorophylles absorbent les longueurs d'onde rouge (660 nm) et bleue (440 nm). Le vert au jaune reste inutilisé en raison de la couleur verte de la chlorophylle, car celle-ci le réfléchit.

L'efficacité maximale de la photosynthèse se situe dans la zone du rayonnement rouge et bleu. Certains fabricants de sources lumineuses ont exploité ce spectre d'action pour développer et produire des tubes fluorescents linéaires ou compacts et des lampes à décharge spécialement conçus pour l'éclairage des plantes. Dans le spectre de ces tubes fluorescents, la zone jaune-vert est fortement réduite, de sorte que la lumière émise est violette et contribue avec une grande efficacité à la photosynthèse.

Fonction de la lumière bleue

Outre la photosynthèse, la plante utilise la lumière bleue pour le phototropisme – la plante distribue correctement les hormones de croissance et adapte ainsi sa forme à l'intensité et à la direction de ce rayonnement précis, afin d'utiliser le rayonnement de manière efficace. De plus, l'ouverture des stomates se produit en fonction du rayonnement bleu.

Effet de la lumière rouge

Cette zone est utilisée par la plante aussi bien pour la photosynthèse que pour la croissance en hauteur de la tige (étirement vers le soleil). Ici, la plante utilise le rapport des intensités de rayonnement des longueurs d'onde 660 (red)/735(far red) nm. À partir de la courbe d'absorption de la chlorophylle (Figure 1), il est visible que la plante utilise intelligemment la limite nette de cette courbe. Si la plante se trouve à l'ombre d'une autre plante, en raison de l'absorption du rayonnement red par la chlorophylle de la plante qui fait de l'ombre, un minimum de rayonnement rouge (red) atteint la plante, mais une quantité suffisante de rayonnement infrarouge (far red), et la plante commence à s'allonger. Même si la plante dispose d'un éclairage artificiel suffisant et que le far red prédomine, la plante « s'étire » en hauteur en pensant qu'elle est ombragée. Avec un rapport inverse, la plante pousse lentement en hauteur. Il est donc bon d'avoir un rapport équilibré de ces composants de rayonnement (similaire au rayonnement solaire).

Les éclairages artificiels sont utilisés pour les plantes dans les cas où il y a soit un manque de lumière naturelle du jour, soit un besoin d'éclairage supplémentaire. Par exemple, pendant les mois d'hiver, lorsque la lumière du jour est insuffisante pour la croissance souhaitée des plantes. Ils sont donc utilisés pour prolonger la durée du jour afin que les plantes reçoivent la lumière nécessaire. Le manque de lumière provoque chez les plantes un ralentissement de leur croissance et des troubles de développement qui se manifestent par exemple par un allongement excessif, une finesse des tiges, une coloration irrégulière, etc.

L'éclairage artificiel par luminaires pour favoriser la croissance des plantes provoque de manière prouvée leur croissance et développement corrects, aide à prolonger la période de floraison et augmente le rendement des cultures. L'éclairage artificiel s'efforce de fournir un spectre lumineux similaire au spectre du rayonnement solaire ou de fournir un spectre adapté aux besoins des plantes cultivées. Les conditions naturelles extérieures sont reproduites par différentes couleurs, températures et sorties spectrales de l'éclairage artificiel, ainsi que par des changements d'intensité lumineuse des lampes. En fonction du type de plante cultivée, de la phase de culture (par ex. phase de germination / végétative ou phase de floraison / fructification) et de la durée de la période de jour et de nuit (lumière et obscurité) requise par les plantes, des plages de spectre spécifiques, une efficacité lumineuse et des températures de couleur sont appropriées pour une utilisation avec des plantes spécifiques et des périodes temporelles.

Sources pour l'éclairage des plantes en intérieur

Pour la culture de plantes en intérieur, il est nécessaire d'utiliser un éclairage artificiel, ce qui est un ensemble complet qui transforme l'énergie électrique en lumière.

Le type d'éclairage le plus répandu est l'utilisation de lampes à décharge haute pression, qui nécessitent pour leur fonctionnement un ballast, ainsi qu'une douille et un réflecteur.

Il en va de même pour la culture sous lampes fluorescentes compactes, connues sous le nom courant de tubes fluorescents ou le terme technique lampes CFL. Certaines lampes CFL ont déjà un ballast intégré dans leur corps, il ne reste donc plus qu'à prévoir un réflecteur avec une douille.

La dernière variante concerne les modules d'éclairage LED, qui sont complets et qu'il suffit de brancher sur secteur.

Lors du choix de l'éclairage artificiel, on peut prendre en compte toute une série d'indicateurs. Les sources lumineuses doivent répondre aux besoins des plantes tant en termes d'intensité lumineuse qu'en termes de composition spectrale du rayonnement émis. La lumière est avant tout une source d'énergie pour la photosynthèse, qui assure la croissance des plantes. Ce processus, mais aussi tous les autres processus photobiologiques des plantes dépendent des longueurs d'onde du rayonnement absorbé.

Du point de vue du spectre, le cultivateur se demandera si l'éclairage est destiné aux plantes en croissance ou aux plantes en floraison. En fonction de cela, on choisira un éclairage soit pour la croissance, soit pour la floraison, soit pour les deux.

Les manifestations vitales des plantes ne sont pas déterminées uniquement par la photosynthèse, mais aussi par d'autres activités. Ces activités sont nettement moins exigeantes en énergie. Il s'agit principalement de la photomorphogenèse, qui influence la formation de la forme et l'organisation des organes fonctionnels des plantes et est favorisée principalement par la partie bleue du spectre. Chez certaines plantes, notamment tropicales ou de montagne, cette activité s'étend jusqu'à la zone des rayons ultraviolets. En cas de manque de lumière bleue, les plantes sont étiolées, les entre-nœuds des tiges sont très espacés, les feuilles sont plus petites et ont une couleur plus claire. Une autre activité est le phototropisme, qui influence la direction de croissance des parties aériennes et souterraines des plantes (les parties aériennes se tournent vers la lumière, les parties souterraines dans le sens opposé). Chez toutes les plantes à fleurs, le photopériodisme a une grande importance, influencé notamment par la partie à grandes longueurs d'onde du spectre (rouge et rouge lointain). Il affecte les processus d'induction, c'est-à-dire la formation des bourgeons et le développement des fleurs. Chez certaines fleurs, l'induction des bourgeons dépend de la durée du jour. Les plantes de jours longs fleurissent durant les jours longs, les plantes de jours courts à l'inverse durant les jours courts.

Éclairage pour la culture en intérieur

Image 3 : Les lumières LED créent des environnements artificiels pour la culture de plantes et de légumes et grâce à leur haute efficacité, elles ne chauffent presque pas contrairement aux ampoules à incandescence ou halogènes

Lampes économiques ou lampes à sodium ?

Les lampes économiques garantissent une faible consommation d'énergie. Le branchement des lampes est simple. Le spectre lumineux des lampes économiques pour la croissance et la floraison est similaire à celui des lampes à décharge. Les lampes économiques sont adaptées aux espaces où la chaleur excessive pose problème et peuvent être suspendues bas au-dessus des plantes à une hauteur d'environ 30 cm.

Les lampes à décharge ne sont pas destinées à être branchées directement sur le secteur. Pour assembler l'éclairage, il faut un ballast spécial correspondant à la puissance, une douille et un câble approprié. Les lampes à décharge sont pour la croissance, la floraison ou avec un spectre lumineux combiné. Lampes de croissance – lumière bleue et blanche. Lampes de floraison – lumière rouge-jaune. Lampes combinées – rouge, jaune et proportion de spectre bleu.

Tubes fluorescents linéaires – pour la croissance et l'enracinement

Image 4 : Tubes fluorescents linéaires

Le tube fluorescent linéaire est un long tube en verre hermétiquement fermé aux extrémités par un culot à travers lequel les électrodes sont introduites dans le tube. À l'intérieur se trouve un mélange de vapeur de mercure et d'argon. Les tubes fluorescents émettent une lumière froide bleu-blanc ou rouge. Le bleu-blanc est particulièrement adapté à la phase de croissance des plantes. Lors de l'enracinement des plantes, les cultivateurs obtiennent de bons résultats avec des tubes fluorescents produisant une lumière rouge. Les tubes fluorescents peuvent être utilisés pour le pré-semis des plants ou pour la culture d'herbes aromatiques (par exemple basilic, ciboulette ou persil). Comme les tubes fluorescents linéaires ont une puissance plus faible, ils conviennent particulièrement aux plantes de petite taille. Pour les plus grandes, ils pourraient ne pas suffire.

Caractéristiques :

- rendement élevé de conversion de l'énergie électrique en lumière, atteignant jusqu'à 104 lm/W avec alimentation haute fréquence, tout en maintenant un indice de rendu des couleurs général R_a élevé pouvant atteindre 80,

- paramètres géométriques appropriés, permettant de construire des luminaires économes en matériaux avec une optique simple et la possibilité de les assembler en bandes lumineuses continues esthétiques ou en grandes surfaces,

- gamme très large de puissances de 4 à environ 200 W,

- gamme très large de couleurs de lumière émise, caractérisée par une température de couleur de substitution de 2 700 à 17 000 K,

- pour les types spéciaux, il est possible d'obtenir un R_a jusqu'à 98 avec un très bon rendement lumineux spécifique,

- lignes de production hautement productives, dont la capacité atteint jusqu'à 4 000 unités/h, avec un rendement élevé du processus de production ; il en résulte un prix constamment bas de la gamme de base des tubes fluorescents,

- longue durée de vie, atteignant pour certains types spéciaux plus de 20 000 h avec une bonne stabilité du flux lumineux pendant le fonctionnement

Tubes fluorescents compacts (lampes économiques) – pour petites et moyennes plantes

Image 5 : Tube fluorescent compact

Les ampoules fluocompactes ont une efficacité énergétique supérieure de 60 à 80 % par rapport aux ampoules classiques standard. La durée de vie moyenne des ampoules fluocompactes est plus de dix fois supérieure à celle des ampoules classiques – une ampoule fluocompacte dure environ 6 000 à 20 000 heures, contre environ 1 000 heures pour une ampoule classique. Les ampoules fluocompactes de qualité destinées aux consommateurs ont un indice de rendu des couleurs Ra > 80.

Les ampoules fluocompactes sont traditionnellement fabriquées avec un spectre croissance, floraison et dual. Ces ampoules sont des lampes basse consommation d'une puissance de 85W à 250W. Le fonctionnement des ampoules fluocompactes est pratiquement identique à celui des tubes fluorescents linéaires, à la différence que la puissance des ampoules fluocompactes est supérieure à celle des tubes fluorescents linéaires. Les ampoules fluocompactes à spectre croissance peuvent être utilisées pour la culture de semis, la culture de plantes non florales ou pour la phase de croissance des plantes à fleurs. Les ampoules fluocompactes à spectre floraison peuvent quant à elles être utilisées pour la phase de floraison des plantes à fleurs. Les ampoules fluocompactes à spectre dual peuvent être utilisées pour tous types de plantes à n'importe quelle phase de développement. Comme les lampes basse consommation dégagent moins de chaleur, il est possible de les installer à proximité immédiate des sommets des plantes. Elles trouvent donc leur place même dans des espaces réduits ou mal ventilés.

Caractéristiques :

- dimensions plus réduites que les tubes fluorescents linéaires

- puissance plus élevée dans un espace donné, mais rendement lumineux spécifique inférieur aux tubes fluorescents linéaires
- puissance allant de 5 à 55W

- les ampoules ont une consommation inférieure jusqu'à 80% pour une quantité de lumière équivalente

- durée de vie des ampoules six à quinze fois supérieure, ce qui représente une durée de vie moyenne de 6 000 heures jusqu'à 15 000 heures

- fabriquées en de nombreux types et formes

- excellent rendu des couleurs des ampoules Ra80

Tubes fluorescents

Image 6 Tubes fluorescents

La base de la lumière d'une ampoule fluorescente est la lumière ultraviolette invisible à l'œil humain, qui se produit lorsqu'un courant électrique traverse un gaz inerte. Cette lumière ultraviolette réagit avec un mélange spécial de luminophores qui recouvre la paroi intérieure du tube fluorescent. La lumière invisible se transforme ainsi en lumière blanche utilisable. Les ampoules fluorescentes nécessitent une source d'énergie spéciale, appelée ballast, qui régule le courant de fonctionnement de l'ampoule et fournit la tension appropriée pour allumer la décharge. Les ballasts électroniques ont la même fonction que les anciens ballasts magnétiques, mais à la différence de ces derniers, ils fonctionnent à très haute fréquence. Cela élimine le scintillement et le bruit gênants tout en augmentant la puissance. Les ballasts électroniques peuvent également être plus facilement conçus pour permettre un fonctionnement plus stable et efficace de l'ampoule, la variation de l'intensité lumineuse et l'interconnexion des différents éléments d'éclairage au sein d'un réseau, afin que l'éclairage puisse être contrôlé de manière moderne.

Les tubes fluorescents sont une excellente solution pour l'éclairage fonctionnel dans les bureaux d'étude, les bureaux à domicile et autres pièces nécessitant une lumière vraiment claire. Ils durent jusqu'à 20 fois plus longtemps que les ampoules classiques et consomment jusqu'à 80 % d'énergie en moins.

On peut utiliser des tubes de différentes tailles, de trente centimètres à deux mètres et demi de long, installés dans des luminaires fluorescents standard. Avec un tel éclairage, il est possible de cultiver des plantes en cave, cellier ou grenier presque au même rythme qu'en extérieur en plein été. Ils sont parfaits pour la phase de croissance. Ils sont fabriqués en puissances de 18W, 36W et 54W. Grâce à leur faible puissance, ils conviennent plutôt pour l'enracinement des boutures ou pour éclairer les parties basses des plantes en phase de croissance comme de floraison. Leur branchement nécessite également un starter et un ballast, mais avec des puissances bien inférieures aux "lampes économiques".

Caractéristiques techniques

- tubes fluorescents à vapeur de mercure basse pression

- la basse température de la source lumineuse permet de placer les tubes juste au-dessus des plantes sans risque de brûlure

- flux lumineux initial élevé

- utilisables avec des ballasts conventionnels et haute fréquence

- tubes entièrement recyclables, tous les composants peuvent être utilisés pour fabriquer un nouveau tube

- un point vert sur le culot indique que le tube est recyclable

Luminaires LED - pour la croissance des plantes

Image 7 : Lampe LED

Les luminaires LED pour favoriser la croissance des plantes sont adaptés pour une utilisation principalement dans les jardins botaniques, pour la sélection de plantes dans les serres de jardin, dans les intérieurs pour l'éclairage des plantes, etc.

Les luminaires de culture à LED se caractérisent par une propriété fondamentale. Les composants semi-conducteurs peuvent émettre une lumière monochromatique à bande étroite. En combinant des diodes de différentes couleurs et en régulant la puissance, ils permettent de créer n'importe quel spectre lumineux et de le modifier dynamiquement. La qualité de la lumière peut alors être adaptée aux besoins d'une espèce spécifique ou d'une phase de développement (phase végétative, phase générative - induction de la floraison). Les meilleurs systèmes automatiques actuels, destinés aux serres et assez coûteux, chouchoutent les cultures en imitant par exemple le rendu coloré des rayons présents au lever et au coucher du soleil. Installation et utilisation faciles de l'appareil, branchement direct sur prise 220-240V. (Aucune alimentation électrique supplémentaire n'est nécessaire.) La lumière peut être placée directement au-dessus des plantes, elle n'émet aucune chaleur ni vibration. Durée d'éclairage recommandée : 10 à 18 heures par jour.

Propriétés :

- durée de vie extrême - 100 000 heures (plus de 10 ans de fonctionnement continu),

- faible consommation d'énergie,

- résistance aux chocs, impacts, vibrations,

- faible dégagement de chaleur,

- caractéristique de rayonnement contrôlée,

- aucun rayonnement infrarouge ou ultraviolet,

- longue durée de vie et taux de défaillance quasi nul,

- coût négligeable de la consommation d'énergie électrique par an,

- entretien minimal, voire nul,

- possibilité d'allumages et d'extinctions fréquents,

- haute résistance aux dommages et au froid,

- diversité de couleurs – blanc, rouge, bleu, jaune, vert,

- grâce à leur haute efficacité, elles ne chauffent presque pas.

Lampes à sodium

Image 8 : Lampe à sodium

Les lampes à sodium sont des sources lumineuses dans lesquelles la lumière est émise principalement par des vapeurs de sodium avec une pression partielle de fonctionnement comprise entre 3 et 60 kPa. Les lampes sont ensuite classées selon leur puissance (70W, 100W, 150W, 400W, 600W etc.), leur spectre - croissance, floraison ou spectre combiné - et le nombre de lumens. Par rapport aux ampoules classiques, les lampes se caractérisent par un fonctionnement très économique et émettent une quantité extrêmement importante de rayonnement pour leur taille. Les lampes à sodium se distinguent par un coefficient de conversion de l'énergie électrique en énergie de rayonnement photosynthétiquement actif deux fois supérieur à celui des lampes à mercure. Les lampes à sodium tubulaires combinent une haute performance d'émission (jusqu'à 150lm/W) avec une distribution spectrale d'énergie qui s'avère la plus favorable pour différents types de cultures sous abri. L'augmentation de la pression des vapeurs de sodium dans le foyer de rayonnement permet d'élargir le spectre dans les couleurs rouge et bleue et un fond constant dans une large gamme de longueurs d'onde. Les lampes ne sont pas destinées à être branchées directement sur le secteur - pour leur fonctionnement, vous avez besoin d'un ballast spécial. Les lampes de croissance émettent une lumière bleue et blanche, les lampes de floraison une lumière rouge-orangée et les lampes combinées une lumière rouge, jaune avec une certaine proportion de spectre bleu.

Les lampes à sodium sont adaptées à l'éclairage des serres. Elles sont idéales pour l'éclairage d'appoint en horticulture, car elles stimulent l'assimilation et la croissance des plantes. C'est important notamment pour la culture de fleurs à couper, de légumes, de plantes d'intérieur et de semis. Pour l'horticulture, cela présente les avantages suivants : durées de culture plus courtes, plantes plus saines, influence sur la période de floraison.

Caractéristiques

- production de lumière très intense

- grand rendement lumineux lm/W

- longue durée de vie

- performance stable

- production d'une grande quantité de chaleur, ce qui nécessite un équipement supplémentaire pour le refroidissement

- en raison du chauffage de la source, il est nécessaire de contrôler la distance entre la lumière et le sommet des plantes

- consommation d'énergie électrique plus élevée