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La lumière horticole-Lumen/Kelvin/PAR ***--

(Soumis : 15/01/2011 06:02 - Dernière mise à jour : 01/08/2015 08:23)
Introduction

Ceci est un abrégé, un point sur les caractéristiques principales de la lumière artificielle pour l'horticulture, destiné au cannabiculteur débutant. Beaucoup de détails ne sont pas développés comme la photosynthèse ou les différents types de lampes (que vous retrouverez dans d'autres guides éclairage).

La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 microns (380 nm à 780 nm ; le symbole nm désigne le nanomètre).

1. La densité lumineuse

Ou l'intensité lumineuse, c'est le lumen. Toujours indiqué sur les boites d'ampoules. C'est la norme en France.
Au départ, le lumen vient de l’époque où l’électricité n'existait pas. Il fallait des bougies pour s'éclairer, et surtout pour pouvoir lire la nuit.

Référence:
1 lumen = 1pied chandelle
ou l'intensité d'1 bougie sur 1 pied carré blanc à 1 pied de distance

1 pied = 30.48 cm
Pour indication, le lux c'est la même chose mais au mètre carré à 1 mètre de distance.
1 lumen = (approximativement) 10 lux..
On mesure les lumens avec un photomètre.

L'intensité lumineuse diminue ou augmente avec les distances. Voici un dessin représentant cela :



Image IPB


L'éclairage prenant la forme d'un cône, cela signifie que:
- plus les lampes seront proches, moins la surface éclairée sera importante mais l'intensité lumineuse sera plus élevée
- plus les lampes seront éloignées, plus la surface éclairée sera importante mais l'intensité sera aussi grandement diminuée

Image IPB


Malheureusement, certaines ampoules (HPS, MH) produisent beaucoup de chaleur. Il faut donc faire attention car on peut "brûler" les plantes. D'autres lampes produisent moins de chaleur (mg, néons, écos, leds), mais doivent être très proches des plantes pour un rendement maximal.

2. La couleur ou température de la lumière

La petite histoire

En analysant le spectre émis par un corps noir, représentant une source thermique idéale, on constate que c'est vers une température de 5500 Kelvin que ce dernier émet approximativement la même quantité d'énergie dans toutes les longueurs d'onde.
Par comparaison avec un corps noir, on peut également assigner à toutes les sources thermiques une valeur de température de couleur, exprimée en Kelvin, qui précise la répartition spectrale des sources thermiques. Les sources dont la température de couleur est inférieure à 5500 K ont une tendance jaunâtre, et inversement, les sources de température de couleur supérieure à 5500 K sont bleuâtres.

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Nota bene: Paradoxalement, plus une lumière est "froide", plus sa température de couleur est élevée.

Appliqué à l'horticulture

Pour reproduire au mieux le cycle des saisons artificiellement nous devons connaitre la couleur de la lumière.

Au printemps et pendant toute la période axée autour du solstice d'été, le soleil est haut dans le ciel et éclaire longtemps. Pendant cette période, la couleur de la lumière, peu filtrée par l'atmosphère de par son angle, est plutôt bleue, autour de 6000°K et jusqu'à 10000°K quand le ciel est nuageux. La plante germe, croît, grandit sous ce spectre adapté.

Quand l'automne arrive, les jours raccourcissent. La plante doit fleurir pour se reproduire avant de mourir, faire des graines, qui germeront au printemps d'après. Les jours sont plus courts, la lumière est plus rasante, plus filtrée par l'atmosphère. Ce qui donne une couleur plutôt orange/rouge, autour de 2700°K.

C'est tout autant la photopériode qui importe dans le cycle de la plante que la température émise par la source lumineuse, les deux sont nécessaires pour obtenir les meilleurs résultats.

3. Le PAR

PAR : ou Photosynthetically Active Radiation . Il ne prend en compte que les radiations effectivement émises dans le spectre d'absorption de la chlorophylle. Différentes manières d'en parler :
  • % PAR soit le pourcentage de lumière effectivement absorbables par les plantes (le plus commun)
  • Watts PAR soit la quantité de watts effectivement utilisés permettant d'émettre dans les PAR
Ces mesures ne permettent de comparer que des lampes utilisant la même technologie car elles ne tiennent pas compte du rendement lumineux, qui est tout aussi important.

Image IPB

* Source : http://www.icmag.com

Certaines lampes ont un PAR moyen (HPS env. 80%), d'autres parfait (CFL, T-néon, néons T5 T8 en partie). La faiblesse du PAR des HPS est compensée par la grande intensité de lumière qu'elles produisent.

Le PAR est malheureusement rarement indiqué sur les lampes non spécialisées. Sauf dans le cas de quelques marques, alors un code couleur est présent, par exemple 827. le 8 indique le PAR, dans ce cas 80%. Le 27 indique la couleur, ici 2700°k. Ce code est souvent présent sur les ampoules écos "domestiques" ou leur boîte. Vous pouvez regarder chez vous si vous en avez.

Mesure de la lumière

Il existe différentes unités de mesure de la lumière en intérieur.

Watt : unité de puissance correspondant à la consommation d'un joule par seconde. Principaux multiples : le kilowatt (1 kW = 1 000 watts), le mégawatt (1 MW = 1 million de watts) et le térawatt (1 000 milliards de watts). Il ne s’agit pas d’une unité de mesure de la lumière à proprement dite mais d'une unité de consommation électrique des sources lumineuses utilisées.

Lumens : En physique, le lumen (du latin, lumière) est l'unité dérivée du système international utilisée pour le flux lumineux. Son symbole est lm. Par définition, 1 lumen correspond au flux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source ponctuelle uniforme située au sommet de l'angle solide dont l'intensité vaut 1 candela.
1 lm = 1 cd x sr

Lux : Le lux est une unité de mesure de l'éclairement lumineux. Il caractérise le flux lumineux reçu par unité de surface.
Un lux est l'éclairement d'une surface qui reçoit, d'une manière uniformément répartie, un flux lumineux de un lumen par mètre carré.
1 lux = 1 lm/m² = 1 cd x sr /m²

Rendement lumineux: Mesuré en lumens par watt, il permet de connaitre la quantité de lumens produite par watts utilisés.

Ce rendement lumineux donne la meilleure indication sur la réelle "puissance" de la source, les lampes qui ont le meilleur rendement sont les HPS 600w (env. 150 lm/w), le PAR quant à lui donne une notion de qualité de la source en évitant des émissions de lumière inutile pour la plante.

nota bene: il faut être très circonspect avec les chiffres et les mesures données par les fabricants car il s'agit souvent surtout de marketing.

3. Les lampes

HPS, MH, mg, néons et même écos sont autant de lampes dispo pour la culture en intérieur. Elles ont toutes des caractéristiques différentes en lumens, couleurs, taille, chaleur... et en dépense d’électricité!
Référez-vous aux autres guides de la section pour en savoir plus.

4. Les réflecteurs

La lumière est une onde, un rayon, qui part dans tous les sens autour de sa source. Réfléchir la lumière est une façon efficace pour la concentrer vers un point particulier. Dans notre cas, vers nos plantes.
Une bougie fournit 12.5 lumens dans toutes les directions à une distance d'1 pied. Mais seulement 1 lumen est présent sur une feuille d'1 pied carré à 1 pied de distance. Vous comprenez donc l’intérêt du réflecteur pour concentrer l'intensité lumineuse vers un endroit précis!

Quel est le meilleurs réflecteur possible? Un guide sera dédié à l'étude des réflecteurs.

Topic discussion du guide
Auteur: Fanfan_la_tulipe (2006), Freeman23 (update 2013)
Correcteur: dawi
Mots-clés: Lumière, horticole, lumen, kelvin, PAR



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