Un éclairage horticole est un système d'éclairage utilisé pour fournir ou compléter le rayonnement nécessaire à la croissance et au développement des plantes. Contrairement à l'éclairage visuel ordinaire, il est évalué principalement selon les photons atteignant le couvert végétal, leurs longueurs d'onde, leur répartition et la durée pendant laquelle les plantes les reçoivent. Les nouveaux projets peuvent commencer par le solution d’éclairage horticole et de croissance des plantes avant de passer à la comparaison au niveau du produit.
Cela ne signifie pas qu’une seule « lampe horticole » convient à toutes les cultures. Les besoins lumineux varient selon l’espèce, le cultivar, le stade de croissance, l’objectif de production et l’environnement. Une plante d’intérieur près d’une fenêtre, des semis sur une étagère, des plantes ornementales en serre et une ferme intérieure entièrement fermée utilisent tous la lumière artificielle différemment.
| Commencez par | Question à laquelle répondre | Flux de sortie pour la comparaison des produits |
|---|---|---|
| Culture et stade | Quelle réponse de la plante le plan de production vise-t-il ? | Exigences lumineuses propres à la culture et source de preuve |
| Système de production | L’éclairage électrique est-il complémentaire ou constitue-t-il l’unique source ? | Contribution de la lumière naturelle et stratégie de contrôle |
| Couvert végétal et structure | Quelle surface, hauteur et quel espacement doivent être couverts ? | Conditions de cartographie PPFD et implantation des luminaires |
| Plan d’exploitation | Quelle photopériode et quel calendrier saisonnier s’appliquent ? | Plan de DLI, commandes et énergie estimée |
| Limites de l’installation | Quelles contraintes de chaleur, d’accès, d’eau et d’électricité existent ? | Exigences de montage, de driver, de protection et de maintenance |
Pourquoi les plantes ont besoin de lumière
Les plantes utilisent l'énergie lumineuse lors de la photosynthèse pour produire l'énergie chimique nécessaire à leur croissance. La lumière agit également comme un signal de développement. Sa quantité, son spectre et son calendrier peuvent influencer la forme des plantes, la floraison et d'autres réactions.
L'éclairage n'est qu'une composante de l'environnement de culture. La température, l'eau, les nutriments, l'humidité, le mouvement de l'air, le dioxyde de carbone, les conditions de la zone racinaire et la pression des ravageurs interagissent avec la réponse des plantes. Un éclairage horticole ne peut pas compenser tous les problèmes de ces systèmes, et une modification de la croissance des plantes n'identifie pas l'éclairage comme seule cause.
PAR : la plage photosynthétique courante
Le rayonnement photosynthétiquement actif, couramment abrégé PAR, désigne généralement le rayonnement compris entre 400 et 700 nanomètres. University of Missouri Extension décrit cette plage comme celle couramment utilisée lorsqu'il est question de photons actifs dans la photosynthèse.
Le PAR est une plage de longueurs d'onde, et non une valeur d'intensité. Dire qu'un luminaire émet dans la plage PAR ne renseigne pas le cultivateur sur le nombre de photons qu'il produit, l'endroit où ils atteignent la culture ni l'uniformité de leur répartition.
Les plantes peuvent également réagir à un rayonnement hors de cette plage traditionnelle, notamment aux longueurs d'onde ultraviolettes et rouge lointain. Ces réactions peuvent dépendre de la culture et de l'environnement. Un spectre plus large n'est pas automatiquement supérieur, et un spectre étroit n'est pas automatiquement plus efficace pour chaque objectif de production. Les décisions relatives au spectre nécessitent des preuves spécifiques à la culture.
PPF : flux de photons provenant de la source
Le flux de photons photosynthétiques, ou PPF, décrit la vitesse à laquelle une source émet des photons dans la plage photosynthétique définie. Il est couramment exprimé en micromoles par seconde.
Le PPF est utile pour comparer le flux de sortie de la source, mais il ne décrit ni la surface couverte ni la densité de photons au niveau des plantes. Deux luminaires présentant un PPF similaire peuvent produire des résultats différents sur le couvert végétal en raison des optiques, de la hauteur de montage, de l’espacement, des réflecteurs et de la forme de la zone de culture.
Lors de l’examen d’une valeur de PPF, confirmez qu’elle s’applique au luminaire complet et au modèle exact. Vérifiez également la méthode de mesure et si la puissance d’entrée correspondante est indiquée. Une valeur marketing au niveau d’une famille ne doit pas être attribuée à toutes les variantes de longueur, de puissance ou de spectre.
PPFD : photons atteignant le couvert végétal
La densité de flux de photons photosynthétiques, ou PPFD, décrit le flux de photons atteignant une unité de surface à un instant donné. Elle est couramment exprimée en micromoles par mètre carré par seconde.
PPFD relie le luminaire au plan de culture. Il varie selon la hauteur de montage, la distribution, l'espacement des luminaires et les réflexions environnantes. Une valeur au centre seule peut être trompeuse ; les coins et les bords peuvent recevoir beaucoup moins de lumière.
Utilisez une carte PPFD pour le luminaire exact, le spectre, la hauteur de montage et la zone d’essai, ou mesurez le système installé avec un capteur quantique adapté. Relevez plusieurs points sur l’ensemble du couvert végétal. La plage optimale varie selon la plante et son stade de croissance ; la mesure doit donc être comparée à des recommandations propres à la culture plutôt qu’à une cible universelle.
À mesure que les plantes poussent, la canopée se rapproche du luminaire et devient moins uniforme. Vérifiez à nouveau la distance et la distribution. Les plantes plus hautes peuvent recevoir beaucoup plus de lumière au sommet tout en ombrageant les feuilles inférieures ou les plantes voisines.
DLI : la dose quotidienne de photons
L'intégrale lumineuse quotidienne, ou DLI, représente l'exposition totale aux photons photosynthétiques fournie à une surface sur une journée. Elle relie PPFD au temps de fonctionnement.
Un PPFD instantané plus élevé utilisé pendant moins d'heures et un PPFD plus faible utilisé plus longtemps peuvent parfois fournir une DLI mathématiquement similaire. Les réactions des plantes ne sont pas régies par ce seul nombre. La photopériode, l'intensité de pointe, la période d'obscurité, la température et la physiologie de la culture restent importantes. Des heures de fonctionnement plus longues ne peuvent pas toujours compenser de manière sûre ou efficace une intensité insuffisante.
Dans une serre, la DLI comprend la lumière du soleil et l'éclairage électrique d'appoint. Dans un système intérieur sans fenêtres, l'éclairage électrique fournit la lumière photosynthétique. Cette distinction affecte le dimensionnement, les commandes et le coût énergétique.
| Indicateur | Ce qu’il décrit | Ce à quoi il ne peut pas répondre seul |
|---|---|---|
| Spectre | Flux de rayonnement par longueur d’onde | Quantité de photons, distribution ou résultat de culture |
| PPF | Flux de photons PAR provenant de la source par seconde | Couverture de surface ou uniformité du couvert végétal |
| PPFD | Flux photonique instantané à une position du couvert végétal | Exposition quotidienne ou adéquation à la culture |
| DLI | Total quotidien de photons PAR par unité de surface | Réponse à la photopériode, intensité de pointe ou spectre |
| Efficacité photonique | PPF divisé par la puissance d’entrée | Distribution installée, énergie de l’installation ou économie de la culture |
Photopériode : quand et pendant combien de temps la lumière est présente
La photopériode est la durée d'exposition à la lumière dans un cycle de 24 heures. Les plantes diffèrent par leur sensibilité à la longueur du jour, et certaines réponses de floraison dépendent de la relation entre la lumière et l'obscurité ininterrompue.
Le calendrier de fonctionnement doit donc être fondé sur la culture et son stade. Une minuterie peut assurer la régularité, mais le calendrier ne remplace pas la mesure de l'intensité fournie ni la prise en compte de la lumière du soleil. Dans une serre, les commandes peuvent réagir à la fois au temps et à la lumière naturelle cumulée. Dans une ferme intérieure, le calendrier peut être coordonné avec la température, l'irrigation, la main-d'œuvre et la gestion de l'énergie.
Évitez de faire fonctionner les lampes en continu, sauf si une méthode de production validée et spécifique à la culture l’exige. « Plus d’heures » ne constitue pas une voie universelle vers une croissance accrue.
Spectre : plus qu’une étiquette de couleur
Le spectre décrit la manière dont le flux de rayonnement est réparti entre les longueurs d’onde. Les éclairages horticoles peuvent utiliser une lumière blanche à large spectre, des combinaisons de rouge et de bleu, ou des canaux incluant d’autres longueurs d’onde.
Les termes liés à la vision humaine tels que lumens, lux et température de couleur corrélée servent aux besoins de l'éclairage visuel ; ils ne remplacent pas les mesures horticoles basées sur les photons. Ils peuvent néanmoins compter pour les travailleurs, l'inspection visuelle et l'apparence des plantes. L'ensemble de données approprié dépend de la question : apport lumineux aux plantes, visibilité humaine ou les deux.
Demandez un graphique spectral associé au modèle exact et au réglage de fonctionnement. Pour les produits réglables, obtenez les informations relatives aux recettes ou combinaisons de canaux qui seront réellement utilisées. Deux luminaires qualifiés de « spectre complet » peuvent avoir des répartitions spectrales différentes, et cette étiquette ne démontre pas les performances pour une culture.
La comparaison entre éclairages horticoles à spectre complet et rouge-bleu explique pourquoi les étiquettes de spectre doivent être reliées à la culture, au stade et à l’environnement de production.
Efficacité photonique et consommation d’énergie
Le DOE définit l’efficacité photonique horticole comme le PPF divisé par la puissance électrique d’entrée, exprimée en micromoles par joule. Elle aide à comparer l’efficacité avec laquelle un luminaire convertit l’énergie d’entrée en photons dans la plage mesurée.
Une efficacité photonique plus élevée peut réduire l’énergie d’éclairage nécessaire pour un flux de sortie donné, mais elle ne garantit pas une meilleure conception au niveau du plan de culture. La répartition, les conditions de fonctionnement, les commandes et le spectre restent importants. Un luminaire très efficace qui offre une faible couverture en périphérie peut nécessiter une implantation différente ou davantage d’unités.
Estimez l’énergie à partir de la puissance d’entrée réelle, de la quantité et du programme de fonctionnement. Incluez les interactions avec le refroidissement ou le chauffage lorsqu’elles sont significatives. Dans une serre, la chaleur des lampes peut affecter les charges du bâtiment différemment d’une ferme intérieure dense. Les comparaisons économiques doivent prendre en compte l’ensemble du système de production, et pas seulement le prix d’achat du luminaire.
Utilisation typique 1 : plantes d’intérieur et intérieurs décoratifs
Les éclairages d'appoint peuvent soutenir les plantes recevant une lumière insuffisante par les fenêtres, en particulier pendant les périodes saisonnières de faible luminosité ou lorsque les plantes sont éloignées des fenêtres. Le système doit correspondre à la plante et à son emplacement, fournir une couverture utile et fonctionner selon un calendrier régulier.
Pour les petites applications intérieures, comparez les éclairages horticoles domestiques avec la surface réelle des plantes, la distance de montage et le programme de minuterie.
Dans les espaces intérieurs occupés, le confort visuel et l'apparence comptent autant que les indicateurs relatifs aux plantes. Évitez les sources exposées à forte luminance dans les lignes de vision habituelles. Fixez solidement le luminaire, gérez les câbles en toute sécurité et empêchez l'eau d'atteindre les équipements électriques.
L'éclairage des plantes d'intérieur complète généralement une quantité variable de lumière du jour. Observez et mesurez l'environnement combiné plutôt que de supposer que la lumière électrique est la seule source.
Utilisation typique 2 : démarrage des semis et multiplication
Les semis et les jeunes plantes sont couramment produits sur des étagères ou des tables, où un éclairage contrôlé améliore la répétabilité. Une couverture uniforme est importante, car de faibles différences peuvent entraîner un développement inégal entre les plateaux.
L'implantation doit tenir compte des dimensions des plateaux, de l'espacement des luminaires, du réglage en hauteur et de la croissance des plantes. La culture et son stade déterminent l'intensité et le calendrier appropriés. L'éclairage interagit également avec la température, l'irrigation et le mouvement de l'air ; le protocole de multiplication doit donc les traiter comme un seul système.
Utilisation typique 3 : éclairage d’appoint en serre
Dans une serre, les éclairages horticoles ajoutent des photons lorsque la lumière du soleil est insuffisante pour atteindre un objectif de production. USDA Agricultural Research Service décrit l'éclairage d'appoint comme un complément à la lumière solaire ambiante afin de soutenir la croissance et le développement des cultures.
La lumière du soleil varie au cours de la journée et des saisons ; un calendrier marche/arrêt fixe peut donc ne pas fournir un total régulier. Les capteurs et les commandes peuvent utiliser la contribution solaire mesurée et une DLI cible pour déterminer quand un éclairage d'appoint est nécessaire.
Les couvertures de serre, la structure et la densité des plantes affectent la distribution. Les réponses spectrales observées dans une chambre sans fenêtres ne doivent pas être automatiquement transposées à une serre, car la lumière du soleil modifie le spectre de fond. Les recherches de l'USDA ont documenté cette différence contextuelle pour certaines cultures ; c'est une raison de valider l'environnement de production réel, et non un résultat universel pour toutes les espèces.
Utilisation typique 4 : production intérieure à source unique
Dans une ferme intérieure complète ou une chambre de croissance, l'éclairage électrique fournit le rayonnement photosynthétique. Cela donne à l'exploitant un meilleur contrôle, mais place également la conception de l'éclairage au cœur de la consommation d'énergie, de la gestion thermique et de l'uniformité des cultures.
Le projet nécessite des objectifs spécifiques à la culture, un plan de distribution PPFD, un calendrier de fonctionnement, une stratégie de commande et une intégration avec les rayonnages, l'irrigation, le flux d'air et les systèmes environnementaux. La fiche technique d'un seul luminaire ne peut pas établir les performances d'un système de culture à plusieurs niveaux.
Mettez en service l'implantation installée à la hauteur de la canopée et suivez les résultats selon le stade de la culture. Les changements d'espacement des rayonnages, de cultivar, de densité ou de recette doivent être traités comme des changements de production contrôlés.
Utilisation typique 5 : recherche et expériences contrôlées
Les chambres de croissance et les systèmes de recherche peuvent nécessiter des spectres, une intensité et un calendrier reproductibles. La documentation et l'étalonnage sont particulièrement importants, car une faible différence entre les traitements peut compromettre l'expérience.
Consignez l’identité du luminaire, les réglages des canaux, le spectre mesuré, la grille PPFD, la distance, le programme, la température et les autres variables environnementales. Ne supposez pas qu’un pourcentage de commande corresponde linéairement au flux de photons sans mesure.
Quelles preuves un acheteur doit-il demander ?
Avant de sélectionner un éclairage horticole, demandez :
- Modèle exact et graphique spectral.
- PPF et puissance d’entrée pour cette configuration.
- Cartes PPFD aux hauteurs et sur les surfaces pertinentes.
- Base d’efficacité photonique.
- Exigences concernant les dimensions, le montage et la dissipation thermique.
- Informations sur le driver et les commandes.
- Limites environnementales et certifications applicables.
- Détails sur la garantie, la réparabilité et la gestion des modifications.
Comparez ensuite les données avec la culture, le stade, la surface et la contribution de la lumière du soleil. Un échantillon ou un pilote est approprié lorsque la réponse des cultures, l'uniformité ou le coût d'exploitation revêt une importance commerciale.
Lorsque des symptômes apparaissent après l’installation, utilisez le guide de dépannage de l’éclairage de culture en intérieur pour séparer les vérifications relatives à l’éclairage, aux plantes, à l’environnement et aux commandes. Pour le contexte de l’usine, consultez capacités de fabrication de New Lights.
Questions fréquemment posées
Les éclairages horticoles sont-ils différents des éclairages LED ordinaires ?
Ils sont sélectionnés et documentés en fonction de l’apport lumineux aux plantes. Certaines sources LED générales peuvent convenir à certaines plantes, mais l’adéquation dépend du spectre, de la répartition de PPFD, du programme d’éclairage, de l’environnement et des exigences de la culture — et non de la seule étiquette du produit.
Les lumens sont-ils utiles pour les lampes horticoles ?
Les lumens décrivent la lumière pondérée pour la vision humaine. Ils peuvent aider à évaluer la visibilité des travailleurs, mais ne remplacent pas le PPF, le PPFD, le spectre et la DLI pour l'apport lumineux aux plantes.
Quelle est la différence entre PPF et PPFD ?
Le PPF décrit le flux de photons provenant de la source par seconde. Le PPFD décrit le flux de photons atteignant une unité de surface du couvert végétal à une position et une distance données.
Le DLI correspond-il simplement au PPFD multiplié par les heures de fonctionnement ?
La DLI intègre mathématiquement le PPFD au fil du temps, mais la réponse des cultures dépend aussi de la photopériode, du profil d'intensité, du spectre et du reste de l'environnement. Une DLI identique ne garantit pas des résultats identiques.
Toutes les plantes ont-elles besoin d’une lampe horticole à spectre complet ?
Aucun spectre universel n'est le meilleur pour toutes les plantes et tous les objectifs. Utilisez des preuves spécifiques à la culture et au stade, ainsi que le contexte réel de lumière solaire ou de source lumineuse unique.
Quelles informations sont nécessaires pour évaluer une lampe horticole ?
Indiquez la culture et son stade, la zone de culture, l'apport de lumière naturelle, les données cibles de PPFD ou de DLI, les contraintes de montage, le calendrier, l'environnement et les commandes. Les acheteurs peuvent contactez New Lights avec ces informations pour un examen au niveau du modèle après confirmation des preuves produit.
Sources éditoriales
- University of Missouri Extension, « Agriculture en environnement contrôlé : comprendre les lampes de culture » : https://extension.missouri.edu/publications/g6987
- Ministère américain de l’Énergie, « Potentiel d’économies d’énergie de SSL dans les applications horticoles » : https://www.energy.gov/sites/default/files/2017/12/f46/ssl_horticulture_dec2017.pdf
- USDA Agricultural Research Service, « Comparaison de l’éclairage complémentaire par lampes au sodium haute pression ou diodes électroluminescentes sur la morphologie et l’absorption des nutriments des cultures en serre » : https://www.ars.usda.gov/research/publications/publication/?seqNo115=370992
