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Physique de la lumière et culture en intérieur

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Qu’est ce que la lumière ?

 

 

 

Physique

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).

 

 

 

Spectre

Les différentes sources lumineuses peuvent être classées en quatre groupes, selon le type de spectre qu'elles émettent, c'est-à-dire en fonction de la répartition de l'énergie lumineuse émise dans les différentes longueurs d'onde.

 

 

Spectre continu: dans un spectre de type continu, il y a émission d'énergie lumineuse de manière continue, à chaque longueur d'onde. Il s'agit essentiellement des sources thermiques, qui utilisent la chaleur pour exciter les électrons. C'est le cas par exemple des ampoules à incandescence, du soleil ou d'une bougie.

continuon7.jpg

spectre continu d’une ampoule halogène

 

 

Spectre discontinu: ce type de spectre présente de nombreux trous, dans lesquels aucune énergie lumineuse n'est émise. Les sources utilisant une décharge électrique dans un gaz ionisé émettent généralement un spectre discontinu.

discontinueq4.jpg

Spectre discontinu d'une lampe aux vapeurs de mercure, émettant dans les UV

 

 

Spectre combiné: il s'agit de la combinaison d'un spectre continu et d'un spectre discontinu. Ce type particulier est émis par des sources à décharge électrique modifiées, telles que les tubes fluorescents.

combinech9.jpg

Spectre combiné d'un tube fluorescent de type "Warm white"

 

 

Spectre de raies: certaines sources lumineuses, comme les lasers ou les diodes laser, n'émettent que dans de rares longueurs d'onde. Associées à des filtres à bande passante étroite, ces sources deviennent pratiquement monochromatiques.

 

 

Température de couleur

 

 

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 inversément, les sources possédant une température de couleur supérieure à 5500 K sont bleuâtres.

 

13657kelvinzg6.jpg

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

 

 

 

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 plutot 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.

1lm = 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 = 1lm/m² = 1 cd x sr /m²

 

 

PAR:ou Photosynthetically Active Radiation qui ne prennent en compte que les radiations effectivement émises dans le spectre d'absorption de la chlorophylle. On peut parler soit de:

- % PAR soit le pourcentage de lumière effectivement absorbables par les plantes

- 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 el!es ne tiennent pas compte du rendement lumineux

13657PARphotosyntheticactivitygraph.jpg

 

 

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

 

 

 

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. i.e:

- lampes 100% PAR, oui mais quel est le rendement lumineux en lumens par watts ?

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Lumière et Plantes

 

 

 

La Photosynthèse

 

 

Définition:

 

Synthèse de molécules organiques (glucides, lipides, protides) à partir de composés minéraux (eau, dioxyde de carbone, nitrates...) grâce à l'énergie lumineuse captée par la chlorophylle (pigment donnant leur couleur verte aux végétaux). Elle sert à la croissance des végétaux.

 

 

La photosynthèse utilise l'énergie lumineuse pour fabriquer du sucre (glucose). Une équation simplifié de la réaction est :

6CO2 + 6H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2

dioxyde de carbone + eau + lumière → glucose + oxygène

 

Elle peut se faire dans les plantes et chez certaines algues et bactéries (chez les cyanobactéries Cyanobacteria).

 

 

Elle se divise en deux phases:

- Phase photochimique

- Phase sombre

 

 

Cas particulier du Cannabis

 

 

Le Cannabis est une plante en C4 pour laquelle le mécanisme de fixation du CO² est légèrement diffèrent:

fig1246gt4.gif

Il y a notamment une compartimentation spatiale des différentes phases de la photosynthèse. Les avantages de ce type de fixation sont notamment:

- une meilleure affinité pour le CO² que les plantes en C3

- une meilleure résistance à la sécheresse

 

 

 

La Chlorophylle:

 

Chlorophyll-a-3D-vdW.png

Définition:

 

La chlorophylle (mot composé en 1817 à partir des racines grecques χλωρός chlorós : vert et φύλλον phýllon : feuille) est le principal pigment assimilateur des végétaux supérieurs.

 

Elle fut isolée en 1817 par Joseph Bienaimé Caventou, ce pigment, situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique. Son spectre d'absorption du rayonnement lumineux est responsable de la couleur verte des végétaux : la longueur d'onde la moins absorbée est le vert, c'est donc cette couleur qui est perçue. Il existe plusieurs formes de chlorophylle différentiables selon leur structure chimique. La chlorophylle a existe chez tout les végétaux (≈ 2 g/kg de feuilles fraîchesréf. nécessaire) et la chlorophylle b se trouve chez les Cormophytes (végétaux supérieurs) et les Chlorophycées (algues vertes) à des teneurs moindres (≈ 0.75 g/kg MFréf. nécessaire). Deux autres variantes existent chez les Phéophycées (algues brunes) et certaines Cyanobactéries, respectivement les chlorophylles c et d.

 

La chlorophylle est également fortement réfléchissante dans le proche infrarouge (700 nm), les clichés aériens en fausses couleurs (IR + rouge + vert) permettent aux spécialistes de reconnaître les essences par analyse radiométrique.

 

 

Spectre d'Absorption:

 

Chlorophyll_ab_spectra2.PNG

Le spectre d'absorption de la chlorophylle montre que celle-ci absorbe des radiations surtout dans le bleu et le rouge. Cependant, au niveau du vert l'absorption est faible à nulle. Ce qui signifie que:

- la lumière verte n'est pas à peu photosynthétiquement active

- la chlorophylle n'absorbe pas le vert. C'est pourquoi les végétaux sont verts.

 

Le but en culture intérieure va donc étre de combler les besoins en lumière de la photosynthèse par un éclairage artificiel.

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Les Cryptochromes

 

 

 

Rôle dans le Phototropisme

L'étude du phototropisme sur le coléoptile d'Avoine a permis d'identifier la zone de perception de la lumière : l'apex (Darwin et Darwin en 1880, lors d'expériences de section de l'apex, de caches sur l'apex ou à la base du coléoptile).

 

Si l'on éclaire l'apex par une lumière bleue, on obtient la courbure du coléoptile, ce qui suggère qu'un pigment absorbant la lumière bleue soit impliquée dans le phénomène. La comparaison du spectre d'action des différentes longueurs d'onde sur la courbure du coléoptile et des spectres d'absorption de deux pigments suggère que le beta-carotène et la riboflavine soient impliqués dans la perception de la lumière. Des mutants présentant une absence de phototropisme pour une faible intensité de lumière bleue ont été isolés : ce sont les mutants cry. Les gènes impliqués (cry 1 et cry 2) codent pour deux protéines, les cryptochromes, capables de lier deux chromophores : flavine et ptérine. Toutefois, un autre photorécepteur, inconnu, est impliqué dans la perception des fortes intensités de lumière bleu puisqu'elles induisent la courbure du coléoptile même chez les mutants cry.

Fig%2037_p.jpg

 

 

 

Rôle dans la perception de l'intensité lumineuse

 

En distribution isotrope, la lumière influence la croissance des êtres vivants. Chez les végétaux, on peut le mettre en évidence facilement en comparant la morphologie d'une plante dont la croissance s'est effectuée à la lumière (photomorphogenèse) et d'une plante dont la croissance s'est effectuée à l'obscurité (skotomorphogenèse). A l'obscurité, la plante présente un aspect étiolé : hypocotyle grêle et allongé, cotylédons et feuilles peu développés, étioplastes sans chlorophylle.

Fig%2023_p.jpg

Développement de plante de Pomme de terre à la lumière et à l'obscurité

 

 

 

Les cryptochromes jouent aussi un role dans:

- Ouverture des stomates

- Production d’anthocyanes

- Expression de gènes spécifiquement régulés par la lumière bleue.

Certaines de ces réponses sont par ailleurs également induites par les phytochromes activés. L’inhibition de l’élongation des hypocotyles fait en effet intervenir 3 photorécepteurs :

- Phytochrome

- Cryptochrome

- photorécepteur sensible aux UVA

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Les Phytochromes

 

 

 

Mise en évidence du Role des Phytochromes

L'étude du photopériodisme de la floraison permet de comprendre comment les végétaux perçoivent la lumière rouge. Les expériences ci-dessous montrent l'effet antagoniste des flashs lumineux rouge clair et rouge sombre sur la floraison des plantes de jour long et de jour court. De plus, quel que soit le nombre de flashs émis, seule la longueur d'onde du dernier influe sur la perception de la plante.

Fig%2025_p.jpg

Contrôle de la floraison par la lumière rouge ® et infraroufe (FR)

 

La comparaison de ces résultats avec les spectres d'absorption des formes P660 (ou forme Pr, dont le maximum d'absorption se situe dans le rouge à 660 nm) et P730 (ou forme Pir, dont le mamimum d'absorption se situe dans l'infrarouge à 730 nm) du phytochrome suggère que celui-ci soit impliqué dans la perception de la durée de la nuit. En fait, le phytochrome alterne entre deux formes structurales semblables, photoréversibles : la forme Pr est la forme inactive du phytochrome qui ne donne pas lieu à de réponse biologique, alors la forme Pir est la forme active. Ainsi, en fonction de la qualité de lumière, le rapport entre les deux formes Pir et Pr traduit les quantités respectives de lumière rouge et infrarouge du milieu.

 

Dans les conditions naturelles, le phytochrome est synthétisé sous la forme Pr alors que la forme Pir qui est dégradée par le protéasome. De plus, il existe à l'obscurité une conversion graduelle du Pir en Pr qui pourrait constituer un sablier chimique mesurant la durée de la nuit. Plus précisément ce sablier synchronise l'horloge biologique avec le milieu en indiquant le lever et le coucher de soleil.

 

Un modèle faisant intervenir 2 types de phytochromes permet d'expliquer comment les plantes perçoivent la durée de la nuit :

o Dans le cas des plantes de jour court, c'est le phytochrome B (PHY ;) qui intervient et PHY B ir agit comme un inhibiteur de la floraison.

o Dans le cas des plantes de jour long, c'est le phytochrome A (PHY A) qui intervient et PHY A ir agit comme un inducteur de la floraison.

 

 

 

Les Rôles du Phytochrome

 

• la photomorphose positive (>0) ; exemple : activation par P730.

L’action sur le mouvement des feuilles : de nombreuses feuilles pennées (chez les légumineuses) subissent des mouvements nyctinastiques (c’est le mouvement des feuilles qui se plient). Ce mouvement a lieu si la quantité de forme active est suffisante en fin de journée. Le mouvement est due à des variations différentielles de turgescence (cellule à la base des folioles).

 

• la photomorphose négative (<0) ; exemple : inhibition par P730: c’est l’inhibition de la croissance des tiges. Il y a synthèse de Lipoxygénase qui va permettre la production d’éthylène.

 

• la photomorphose mixte : elle déclenche une induction ou une répression. L’exemple type en est la floraison. Le Cannabis sp (sauf les variétés dites Ruderalis ) est un végétal à nuit longue, c'est à dire qu'il nécessite un cycle de nuits longues (12 heures d'obscurité totale et continue) pour fleurir.

 

 

 

 

 

Nota bene: Les phytochromes absorbant dans le rouge et le rouge lonitain, il reste possible d'éclairer ses lampes sans en modifier la photopériode grâce à des lampes inactiniques vertes. Ces lampes n'émettent que dans le vert et ne vont donc pas activer les phytochromes

 

Nota bene: le seuil lumineux acceptable est celui d'une nuit de pleine lune ( soit 0.5 lux). Il s'agit d'un seuil très bas, pour comparaison:

- rue éclairée : 20 à 70 lux

- appartement : 100 à 200 lux

- bureau : 200 à 300 lux

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Eclairage et Culture intérieure

 

 

 

 

 

 

Les différents types de lumière disponibles

 

 

Fluorescents

 

Le tube fluorescent (ou tube luminescent) est très utilisé pour l'éclairage domestique ou industriel (garages, ateliers, grandes surfaces, bureaux...). Il est souvent appelé à tort "néon", du nom du gaz contenu à l'origine dans le tube (le néon produit une lumière rouge). Ses avantages sont sa faible consommation et sa grande durée de vie.

En culture intérieure, ils ont les avantages :

- du cout relativement faible

- d'un dégagement de chaleur relativement peu important

Les inconvénients sont:

- un rendement lumineux de seulement 50 à 60lm/watt

- d'une faible pénétration (corrolaire direct )

- de n'émettre efficacement qu'au milieu du tube, les extrémités étant peu efficaces

 

Les tubes fluorecents pour usage horticole doivent être remplacés au maximum tout les ans. Ils commencent à perdre leur efficacité lumineuse dès 6 mois même si leur durée de vie peut atteindre les 2 voire 4 ans.

 

 

Tubes fluorescents linéaires:

Ils ont l'avantage :

- d'étre faciles à trouver

- peu couteux

- de se décliner en de nombreuses longueurs

Cependant, du fait de leur faible puissance et rendement lumineux, ils conviennent surtout en croissance. En floraison, il en faut un nombre conséquent afin d'avoir une floraison correcte. Et dans ce cas, leur consommation électrique devient équivalente à celle d'une HPS pour un encombrement bien plus important (et un cout à l'achat aussi élevé).

 

Cas particuliers des "turbo-neons":

Très pratiques de par leur encombrement réduit par rapport à leur puissance (une longueur d'approximativement 50 cm pour une puissance de 36 à 55w ). De plus, ils sont 100% PAR .

Ce sont des lampes T5 constituant un éclairage de choix pour des espaces de croissance du fait de leur faible encombrement mais d'un coup à l'achat relativement élevé.

 

 

Tubes fluorescents circulaires:

RF247807-01.jpg

Leur utilisation est anecdotique. Cependant leur forme plus compacte en fait une bonne alternative aux fluorescents linéaires pour des espaces pieds-mères.

 

 

CFL ou Compact Fluorescent Light:

Ils permettent de faire une bonne croissance et une floraison correcte mais sans plus ( "Ampoule éco, Récolte éco"). Basé sur la même technologie que les tubes T5, ils ont l'avantage :

- d'être plus compacts

- d'être d'un cout à l'achat inférieurs depuis qu'ils se démocratisent

Cependant, lorsqu'il faut renouveller les lampes, pour des turbo-néons il suffit de racheter des tubes alors qu'une ampoule CFM doit être changée sauf lorsque le ballast est séparé.

De plus, du fait de leur forme, ce sont des ampoules très fragiles.

 

Les légendes des CFL:

Il y a eu de nombreuses et malencontreuses polémiques sur les CFL qui leur ont fais beaucoup de mal notamment:

durée de vie de 4 ans: Faux, basée sur la même technologie que les T5, elles ont la même durée de vie. Soit 1 an maximum en éclairage optimum (cf courbe, entre T5 et T12)

lumendepreciationcurveszh3.jpg

Les CFL consomment moins : Faux, une CFL de 200watts consommeras dans les 220 watts. L'erreur vient d'une confusion entre les denominations dues soit:

- au nombre de tubes (ou U )

- au nombre de watts consommés

Des fabricants ont souvent dénommé leurs CFLs par rapport au nombre de tubes U et donné la consommation par rapport au wattage du ballast.

i.e: une CFL avec 200watts de U mais un ballast de 150watts. Cette CFL 200w ne fournira que l'éclairage d'une CFL de 150watts

Une CFL 200w équivaut à une HPS 400w: Faux, même et surtout avec un réflecteur parabolique qui homogénéise la répartition certes mais diminue le flux (cf section réflecteur de ce guide)

 

Cependant, elles restent un excellent compromis lorsque la taille de l'espace ne permet pas l'utilisation de lampes à décharges ou que les besoins du producteur sont faibles.

 

 

 

Lampes à décharge

Une lampe à décharge est une lampe électrique constituée d'un tube ou d'une ampoule en verre rempli de gaz ou de vapeur métallique, sous haute ou basse pression, au travers duquel on fait passer un courant électrique, il s'en suit une production de photons donc de lumière.

 

La couleur de la lumière émise par luminescence, par ces lampes dépend du gaz utilisé :

* Le néon donne une couleur rouge;

* Le mercure s'approche du bleu tout en produisant une quantité d'ultraviolet importante ;

* Le sodium rayonne dans le jaune. Souvent on le mélange avec du néon pour rendre la lumière orangée.

* Le xénon (récemment employé pour l'éclairage des automobiles) est le gaz qui permet de s'approcher le plus possible du blanc pur.

 

Celles qui nous intéressent sont les lampes à décharge haute pression qui offrent le meilleur compromis rendu de couleur/rendement lumineux.

 

Les lampes métal halide (MH ):

Ces lampes produisent de la lumière presque blanche et atteignent 100 lumens/watt.

 

Les lampes à vapeur de sodium haute pression (SHP ou HPS):

Elles produisent jusqu’à 150 lumens/watt. Ces lampes produisent un spectre de lumière plus large que lampes à vapeur de sodium basse pression. Elles sont aussi utilisées pour l’éclairage publique et pour la photo assimilation artificielle dans culture des plantes.

 

Nota bene: à wattage égal, une MH dégageras plus de chaleur qu'une HPS

 

 

 

Les autres lampes et pourquoi les éviter

Les autres lampes du commerce sont à éviter pour des raisons diverses et vériées:

 

 

Lampes a incandescence

Dans ces lampes, un filament, porté à incandescence par le passage dun fort courant électrique, va émettre de la lumière. Dans des ampoules classiques, de largon ou du krypton permettent de ralentir la détérioration du filament.

Lefficacité lumineuse de ces ampoules est de 12 à 20 lm/w (par exemple, une HPS 400watts possède une efficacité de lordre de 130 lm/w). Il y a donc une perdition énorme d'énergie sous forme de chaleur.

 

 

Lampes halogènes

Les halogènes fonctionnent sur le même principe que les incandescentes sauf quil y a un ajout de gaz halogéné ou dun dérivé. Elles possèdent un rendement lumineux légèrement supérieur aux « classiques » (15 à 33 lm/w).

 

 

Néons à "lumière noire"

800px-Black_light_bulb.jpg

Une ampoule de "lumière noire" émet dans les longueurs d'ondes extrèmes du spectre visible (violet) jusqu'à des longueurs d'ondes invisibles (ultra-violet), avec une grande intensité, ce qui fait ressortir certains corps fluorescents (les habits par exemple dont l'immense majorité sont lavés avec des lessives contenant des additifs fluorescents tendant vers le bleu pour les rendre plus éclatants).

Ce rayonnement n'est que peu ou pas absorbé par la chlorophylle

 

 

Lampes UV

Ces lampes émettent dans les UV-A (essentiellement ) et les UV-B. Si ce rayonnement est essentiel pour la synthese de vitamine D par la plupart des animaux, il est par contre peu ou prou utilisé lors de la photosynthése.

 

 

Lampes infra rouges

Il s'agit d'un rayonnement non perceptible par l'oeil. Elles servent surtout à chauffer et ne sont pas utile à la photosynthése. Elles ont cependant la particularité de provoquer l'etiolement de la plante.

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L’adéquation espace de culture/Lumière

 

 

 

On peut considérer les sources de lumière comme étant des sources ponctuelles émettant dans toutes les directions. Cependant , sauf cas particuliers (Florada, GiGrow, etc... ), on utilise des réflecteurs et on va donc se retrouver avec un cone de lumière.

 

 

 

L’intensité

 

 

L'intensité lumineuse diminue selon le carré de la distance ( I = f( 1/d² )). Cela a une conséquence non-négligeable en culture intérieure car ca va conditionner la distance entre les lampes et les plantes.

Le but est de fournir aux plantes suffisamment de lumière:

13657lightintensityvv9.gif

 

[1 inch(in) = 2,54 cm]

 

Cette courbe (basée sur des HPS) donne la distance en inch pour laquelle l'éclairage est équivalent à celui d'une journée tropicale moyenne.

13657hpslightchart3pv2.jpg

Ce tableau donne la luminosité en footcandles selon la distance par rapport à l'ampoule. Les deux seuils limitants sont:

- lorsque l'eclairement est trop important, il y a risque de chlorose apicale

- lorsque l'éclairement est trop faible, il y a risque d'étiolement

 

Facteurs de conversion:

- 1 footcandle équivaut à 10.76 lux

- 1 inch équivaut à 2.54 cm

 

Evidemment, ces données ne tiennent aucun compte de la température. Lors de la conception d'un espace de culture, il faut prendre une lampe adaptée à l'espace de culture et ensuite prendre une extraction adaptée à la lampe (et à l'espace).

13657energybalancehidwn7.jpg

Mais pour simplifier lorsque vous débutez, prenez une distance lampe/sommet des plantes égale à 1 cm pour 10 watts dans le cas des lampes à décharge (soit 40cm pour 400watts etc...). Et ensuite, à vous de modulez la distance en fonction de la température en restant dans la zone jaune du tableau précédent.

 

 

 

La surface éclairée

 

 

L'éclairage prenant la forme d'un cone, cela va donc signifier 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 diminué

13657isqyn2.gif

 

 

 

 

 

Choix d'une lampe par rapport à l'espace

 

 

Les deux paragraphes précédant permettent de comprendre comment choisir une lampe en fonction des contraintes physiques de l'espace: hauteur et surface

 

 

Hauteur:

 

La hauteur va influer sur le type de lampe utilisée du fait:

- des limites imposées par une intensité trop élevée (chlorose apicale )

- des limites d'encombrement, les lampes (ampoule + réflecteur) et le substrat (que ce soit syteme hydroponique ou pots de terreaux)

 

On peut considérer que si l'espace a une hauteur :

- inférieure à 60 cm, on ne peut envisager que des fluorescents tubulaires ou des petites lampes écos de 25watts

- inférieure à 1m, on ne peut utiliser que des CFLs

- supérieure ou égale à 1m20, on peut utiliser une HPS 250w

- supérieure ou égale à 1m50, on peut utiliser une HPS 400w

- supérieure ou égale à 1m80, on peut utiliser une HPS 600w

- supérieure ou égale à 2m, on peut utiliser une HPS 1000w

 

Evidemment, ces recommandations ne sont qu'à titre indicatif. Et il est toujours possible de faire autrement mais cela vous expose à des problèmes de gestion plus important (chaleur, taille des contenants, etc ... )

 

 

Surface:

 

Pour la surface, on peut considérer comme compromis avec des lampes à décharge :

- une limite haute de 1000w/m²

- une limite basse de 500w/m²

Ce qui nous donne donc pour une surface comprise entre:

- 0.25 et 0.5m² , une 250w

- 0.4 et 0,8m², une 400w

- 0.6 et 1.2m², une 600w

- 1 m², une 1000w

 

 

Ces particulier des CFLs:

 

Du fait de leur faible dégagement lumineux, le risque de chlorose apicale avec les CFL est nul. On peut donc les rapprocher à 1 cm du sommet des plantes si les températures le permettent.

Cependant, comme pour les autres lampes, l'intensité lumineuse va diminuer avec la distance ce qui va donner la surface maximale qu'elles peuvent éclairer:

- CFL 245W:24696 lumens(37cm de profondeur):réelles 36cm de profondeur sur 0,49m²

- CFL 200W:20160 lumens(30cm de profondeur):réelles 29cm de profondeur sur 0,4m²

- CFL 150W:15120 lumens(22cm de profondeur):réelles 21cm de profondeur sur 0,3m²

- CFL 125W:12600 lumens(19cm de profondeur):réelles 18cm de profondeur sur 0,25m²

- CFL 95W:8900 lumens(14cm de profondeur):réelles 13cm de profondeur sur 0,19m²

- CFL 65W:6090 lumens(9cm de profondeur):réelles 8cm de profondeur sur 0,13m²

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Optimisation de l'éclairage

 

 

 

Les Différents types de réflecteurs

 

 

Les différents types de réflecteurs permettent d'augmenter la luminosité disponible. Ils sont disponibles selon plusieurs finitions:

- miroir

- miroir poli

- finement martelé

- grossièrement martelé

Les différences sont minimes:

- une meilleure diffusion de la lumière pour les martelés

- création de points chauds pour les finitions miroir

 

 

Réflecteurs à fixation Verticale Vs Horizontale

 

Comme vu précédemment, l'intensité lumineuse diminue avec le carré de la distance. Ce qui signifie que la lumière réfléchie est moins intense que la lumière directe étant donné que les rayons lumineux réfléchis parcourent plus de distance.

 

Dans un réflecteur à ampoule verticale, la quasi-totalité de la lumière émise doit d'abord être projetée sur les faces intérieures avant d'être réfléchie sur les plantes. Ils sont donc jusqu'à 40% moins efficaces que les réflecteurs à fixation horizontale pour lesquels seule la moitié de la lumière sera de la lumière réfléchie.

 

 

Forme du réflecteur et répartition de la lumière

 

 

La forme du réflecteur va influer sur la répartition de la lumière. On peut citer:

- les réflecteurs paraboliques à fixation verticale qui permettent une meilleure répartition de la lumière mais qui ont pour corrolaire une grosse perte d'intensité lumineuse

- les réflecteurs domes qui ont la facheuse tendance à concentrer la lumière au centre

- les réflecteurs Adjust-A-wing qui permettent une meilleure répartition de la lumière sur les cotés

2cd49108.jpg

 

 

Réflecteurs Ventilés

 

 

Les lampes à système de refroidissement par l'eau ou par l'air gagnent en popularité , surtout sous les climats chauds. Ces lampes sont faciles à installer et fonctionnent à une température moins élevée ce qui permet de les placer plus près des plantes.

Cependant, la protection autour de l'ampoule peut entraîner une perte de 10% du rendement lumineux. Il faut garder la lampe propre et éviter de la rayer.

 

 

Light-rails

 

 

Les light-rails permettent une meilleure répartition de la lumière et une homogénéisation de la production. En effet, sans light-rails, les plantes situées à la périphérie recoivent moins de lumière par rapport à celles situées au centre. Elles produiront donc moins mais le light-rail permet de contrer cet effet.

Cependant, contrairement à ce qui est souvent dit, il ne permet pas d'augmenter la production de la même façon qu'avec l'ajout d'une lampe

 

Nota bene: On peut homogénéiser la distribution de lumière en :

- déplacant les plantes en périphérie vers le centre

- en surélevant les plantes en périphérie de façon à homogénéiser la distance lampe / plantes

 

 

 

 

L'optimisation de l'espace

 

 

On peut améliorer de 10% la luminosité en périphérie de l'espace grâce au revétement de ce dernier. Les différents matériaux disponibles ont des capacités de réflectivité très variables:

Foylon : 94-95%

Mylar : 90-95%

Peinture blanche mate : 85-93%

Peinture blanche semi brillante : 75-80%

Peinture jaune mate : 70-80%

Feuilles d’aluminium : 70-75%

Peinture noire : inférieure à 10%

 

 

Foylon

Avantages :

Matériel durable et résistant, ignifugé

 

Inconvénient :

Coût élevé, pour l’instant difficile à obtenir

 

Mylar

Avantages :

Matériel relativement résistant, isolant électrique et thermique

 

Inconvénients :

Coût relativement élevé

 

On parle ici du mylar aluminisé type Reflect Agro. Il existe aussi sous forme de bache blanche (réflectivité légèrement inférieure mais coût bien moindre) et dans les couvertures de survie (très abordable mais très mauvaise tenue dans le temps,elles se déchirent facilement).

 

Peinture blanche

Avantages :

Facile à obtenir, facilité d’application

 

Inconvénients :

Peu d’inconvénients si utilisation d’une peinture de bonne tenue dans le temps et inodore

 

Aluminium

Avantages :

Facile à trouver

 

Inconvénients :

Faible résistance dans le temps, création de points de chaleur si il est mal posé

 

 

 

Evidemment ce n'est qu'une liste non-exhaustive reprenant les options les plus couramment utilisées. On rencontre comme autres matériaux possibles: plaque de polystirène (bon isolant thermique), miroir (adsorption importante de lumens par les revétements, cher, difficile à couper et installer) etc...

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Le Choix d'une Lampe

 

 

 

Les besoins des plantes en lumière sont différents selon leur stade (ce qui est tout à fait logique ). Non seulement en ce qui concerne l'intensité lumineuse:

ef620d.jpg

Mais aussi au niveau de la température de couleur:

- plutot bleu pour la croissance, cela favorise le feuillage et des internoeuds plus courts

- plutot rouge pour la floraison, cela favorise les inflorescences et la croissance internodale

Ce sont ces deux facteurs qui vont orienter le choix de lampes selon le stade.

 

 

 

Espace germination

 

Les semis sont relativement fragiles cependant, une luminosité trop faible provoqueras unétiolement de la plante ("tigeage") avec une croissance internodale exacerbée.

La lumière de choix pour les semis est la lumière fluorescente avec une température de couleur élevée (4200°K à 6400°K, cool-white).

On peut donc s'orienter vers:

- des tubes fluorescents tubulaires cool white

- des turbo-néons (ref: 840 )

- des lampes économiques ou des CFL ( 4200°K à 6400°K )

- une Métal Halide à condition de l'éloigner suffisamment

Les semis ont besoin de lumière dès qu'ils émergent du substrat.

 

 

 

Espace Pieds-mères/Boutures

 

Les pieds-mères et les boutures sont des plantes nécessitant une lumière au spectre adapté à la croissance. On peut utiliser le même type d'éclairage que pour des semis.

 

 

 

Espace croissance

 

La croissance a les mêmes besoin en lumière au niveau du spectre que les semis mais avec une plus grande intensité.

 

18/6 ou 24/0 pour la croissance ?

 

Le gain de croissance effectif avec 6 heures de lumière supplémentaire est loin d'être proportionnel. Il n'y a donc pas d'avantages particuliers à la croissance en 24/0.

506eeeuo7.jpg

Une croissance en 24/0 représente donc:

- une facture électrique plus importante

- une usure des lampes accélérée

 

Une croissance sous HPS ?

 

Il est parfaitement possible de faire une croissance sous HPS cependant:

- les internoeuds seront plus longs par rapport aux éclairages plus froids

- les problèmes de chaleur plus importants par rapport à une croissance sous fluorescents.

On peut contrer les effets du spectre en utilisant des HPS au spectre plus complet type:

- HPS horticole : Sylvania grolux, Plantastar etc..

- HPSx : Osram NAV-T 4Y

 

Nota bene: De la même façon, on peut utiliser des CFLs floraison en croissance même si ce n'est pas optimal

 

 

 

Espace Floraison

 

 

On peut utiliser en floraison des tubes fluorescents:

- tubes néons tubulaires Day light

- turbo-néons ( ref : 830 )

- CFL ( 2100°K à 2700°K )

Cependant ce sont des lampes à faible rendement lumineux alors qu'il s'agit de la phase lors de laquelle les besoins lumineux sont les plus importants. Les lampes de choix pour la floraison restent donc les HPS

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Les pathologies liées à la lumière

 

 

 

 

 

 

 

Chlorose apicale/Light bleaching

 

 

La chlorose apicale se traduit par :

 

- un blanchiment (= chlorose ) des sommets proches de la source lumineuse

 

- un arrêt de la croissance

 

 

cc14d4.jpg

 

C'est une pathologie rare à ne pas confondre avec des problèmes dus à la chaleur. De plus, elle ne se produit qu'avec des lampes à décharge placées au plus près des sommets. En effet, elle se manifeste au-delà de 200 000lux.

 

Pour régler ce problème, il suffit d'éloigner les lampes.

 

 

 

Manque de lumière

 

 

 

En croissance:

 

Le problème le plus courant en croissance est l'étiolement (= Allongement anormal des tiges, dû à un manque de lumière ).

 

a51237.jpg

 

Causes:

 

Problème typiquement rencontré lors d'un manque de lumière du soit à :

 

- utilisation d'une source mal adaptée (halogène, incandecente etc...)

 

- source lumineuse trop éloignée

 

- semis laissés dans le noir

 

Traitement:

 

Une fois réglé le problème de la lumière, on peut :

 

- rempoter les semis jusqu'au niveau des cotylédons

 

- effectuer un marcottage rotatif

 

Marcottage rotatif

 

- d'enroulez la tige sur le sol en un cercle grossier

 

- bloquez la tige avec des U ( grâce à des trombones ou des fils de fer)

 

- réenterrez la tige avec du terreau

 

Pensez à retirer les U au bout de quelques semaines car sinon ils feront striction sur le tronc. Cela permet d'éviter un rempotage

 

 

 

En floraison :

 

 

En floraison, un manque de lumière se traduira par:

 

- des inflorescences très peu étoffées (= fluffy )

 

- une production globalement réduite et de mauvaise qualité

 

 

 

Pollution lumineuse

 

 

 

En croissance:

 

 

Tant que les plantes en croissance ne subissent pas de période de nuit continue trop importante ( > 8 heures) pendant une durée trop importante, il n'y aura pas de répercussions notables mis à part un retard de croissance.

 

Nota bene: Au sujet des techniques de sexage:

 

Lancer en floraison puis reprendre un cycle de croissance une fois les pieds sexés est :

 

- une perte de temps , en effet les pieds mettront de 1 à 2 semaines pour se sexer et de 2 à 3 semaines pour reprendre leur croissance

 

- source de stress inutile ayant pour conséquences des feuilles monopâles, des risques plus élevés de déclaration d'intersexes

Le mieux reste donc:

 

- de bouturer puis de passer les boutures en floraison

 

- ou simplement de patienter jusqu'à la maturité sexuelle

 

 

 

En floraison :

 

 

Le Cannabis sp. a besoin de nuits ininterrompues de 12 heures pour fleurir correctement. Des fuites lumineuses ou des perturbations du cycle lumineux vont donc se traduire par:

 

- des retards dans la floraison

 

- des risques accrus d'intersexes selon la sensibilité des variétés

Evidemment, un seul accident de quelques minutes ne constitue pas un drâme mais est à éviter au maximum.

 

De la même façon, en cas de soucis de programmateur, il est toujours préférable en floraison de décaler en augmentant la durée de nuit.

 

i.e : Mon minuteur est resté bloqué et leur a donné 18heures de jour au lieu de 12, que faire ?

 

Et bien il suffit de laisser les plantes dans le noir pendant au moins 12 heures jusqu'à la prochaine période de jour. Dans le cas présent, on mets 18heures de nuit.

 

En floraison, on peut laisser les plantes dans le noir plusieurs jours sans conséquences majeures.

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Le sujet de la lumière en culture intérieure est vaste et ceci n'est qu'un survol rapide. Il faut cependant préciser que la meilleure lampe qui soit ne remplace pas:

- une bonne maitrise des conditions de culture

- une bonne génétique

- et surtout la patience et la main verte

 

 

 

 

Des commentaires, rectifications ?

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