Rapport d Expertise. LED Horticoles Agrotek. Juillet 2015

Transcription

1 Rapport d Expertise LED Horticoles Agrotek Juillet 2015

2 Présentation Contexte et problématique: Les LED Horticoles proposent un très bon éclairement rapporté à leur consommation électrique. Elles ont vocation à remplacer avantageusement les éclairages CFL et les lampes HPS/MH. On compte comme avantages: - Un faible coût de consommation électrique - Pas d échauffement de l enceinte - Pas de point chaud (risque d incendie maîtrisé) - Aucun ballast requis Par ailleurs, les réflecteurs sont souvent intégrés, simplifiant l installation. Il est toutefois nécessaire de réapprendre à calculer la puissance nécessaire pour éclairer une enceinte horticole avec ces lampes de nouvelle génération. La mesure habituelle de l émission lumineuse d une lampe est le lumen, mais cette unité mesure le flux de lumière perçue par l œil humain. Les plantes, contrairement à l œil humain, ne sont que peu sensibles à la lumière verte et jaune. " Sensibilité de l œil humain en fonction de la longueur d onde, exprimée en %." En conséquence, la lumière verte/jaune (autour de 550nm) est sur-représentée par rapport au bleu et au rouge lorsque les puissances sont exprimées en lumens. L unité de mesure pertinente pour un éclairage horticole est le rayonnement PAR (Rayonnement Actif pour la Photosynthèse) exprimé en µmol.m -2.s -1 ou en Watts (PAR)/m 2. Les LED horticoles sont conçues pour avoir un rendement lumineux «100% PAR», ce qui signifie que leur puissance lumineuse émise (en Watt) est globalement égale à la puissance utile (en Watt PAR). A titre de comparaison, le ratio Watt PAR/Watt d une source HPS est d environ 35% 1. Une lampe HPS de 400W, éclairage typique d espace de culture 1m 2, a donc une puissance lumineuse utile de 140 Watt PAR. 1 Source: University of New Hampshire, Evaluating Supplemental Light for your Greenhouse, 2001.

3 Objectif: Cette étude teste les performances lumineuses des LED Horticoles Agrotek 200, Agrotek 400 et Agrotek 800. L objectif est de déterminer l éclairement réel des lampes en fonction des paramètres de l installation et de proposer des instructions d installation pour tous les cas d utilisation. Conclusions synthétiques: Les lampes Agrotek 200, Agrotek 400 et Agrotek 800 peuvent être utilisées pour toutes les phases de vie des plantes, de la germination à la floraison/fructification. Ce sont des lampes à spectre complet, ce qui signifie que la lumière émise comporte toutes les fréquences utiles et ne doit pas être modifiée au cours de la vie des plantes. Un soin particulier doit être apporté au placement de la lampe par rapport aux plantes en terme de distance.

4 Résultats Méthodologie: Les lampes ont été placées sur banc de test pour mesurer leur éclairement à l aide d un appareil mesurant le flux PAR (exprimé en µmol/m 2 /s). La surface éclairée et le flux à été mesuré pour différentes distances. La littérature scientifique horticole a déjà déterminé quels sont les seuils d éclairement à respecter pour chacune des phases de vie de la plante. Dans les conditions typiques (hygrométrie, température, intrants et CO2) de culture en intérieur, un flux PAR de 500 µmol/m 2 /s est le minimum pour un bon développement des plantes et la floraison/fructification. L éclairage typique est de 700 µmol/m 2 /s. Il est admis que, dans les conditions typiques de cultures, il n est pas intéressant de dépasser les 1000 µmol/m 2 /s, l éclairage n étant plus le facteur limitant dans la croissance des plantes. Sauf pour l aspect énergétique, il n est pas gênant de trop éclairer une plante, en revanche le sous-éclairage expose à un retard voire un arrêt total de la croissance. Analyse spectrale: Les lampes de la gamme Agrotek possédant toutes le même spectre, l analyse spectrale est commune à tous les modèles. L objectif de cette étude est de valider le «spectre complet», qui doit convenir à toutes les phases de vie des plantes. Composition du spectre: La lumière émise par les COB Agrotek se décompose majoritairement comme suit: - une dominante de rouge (pic de puissance à 668nm).

5 - une partie Bleue (environ 30% du flux total) - une partie Infra-Rouge Lors de l étude spectrale d une lampe horticole, les éléments suivants sont importants à vérifier pour que la lampe puisse être utilisée pour toutes les phases de vie de la plante (spectre complet): - Ratio (Rouge)/(Bleu) supérieur à 60% et ratio (Rouge + Bleu) / (Lumière totale) supérieur à 75%. L intérêt de l éclairage LED réside dans l utilisation d une lumière optimisée pour les plantes. Les fréquences entre 520 et 620 nm doivent être peu représentées dans le spectre car elles sont peu utiles pour les plantes. Ces deux ratios sont vérifiés ici. - Pas de puissance lumineuse entre 315 et 380nm, qui est inutile pour les plantes. Pas de puissance lumineuse entre 200nm et 315nm qui serait inhibitrice de croissance. Ces fréquences sont bien absentes des COB Agrotek. - Emission dans le proche infra-rouge (720nm nm). La lumière du proche infra-rouge n est pas utilisée directement mais augmente la photo-sensibilité de la plante (effet d'exaltation dichromatique ou Emerson). En conséquence, la photosynthèse est accélérée: la croissance est plus rapide et le rendement supérieur à éclairement égal. On constate bien une émission dans le proche infra-rouge des COB. - Pas de puissance lumineuse au-delà de 1000nm, qui se traduit par une émission de chaleur qu il faut évacuer de l enceinte de culture. Conclusion: Les COB Agrotek répondent bien aux besoins des plantes en terme d éclairement au niveau de la répartition des fréquences. Il convient de noter que la lumière bleue est particulièrement agressive pour l œil humain (habitué à voir de la lumière à dominante verte). Il faut donc impérativement porter des lunettes de protection lors des longs séjours dans un espace de culture éclairé par LED, et ne jamais regarder directement la COB lorsque la lampe est en fonctionnement. Analyse de l Agrotek 200: Le graphique suivant donne l éclairement en fonction de la distance entre la lampe et le sommet des plantes (apex) pour la lampe Agrotek 200. Eclairement (µmol/m2/s) Eclairement (µmol/m2/s) Seuil de floraison Seuil de croissance Seuil de germination Distance à l apex (cm)

6 Interprétation: La lampe Agrotek 200 convient pour tous les stades de vie de la plante. - Pour la floraison/fructification des plantes, la lampe doit être maintenue à 17cm maximum de l apex. La surface maximale éclairée est de 70cm*70cm. - Pour la croissance, la lampe doit être maintenue à moins de 20cm de l apex. La surface maximale éclairée est de 80cm*80cm. - Pour la germination, la lampe peut être jusqu a 30cm des semis.

7 Analyse de l Agrotek 400: Le graphique suivant donne l éclairement en fonction de la distance entre la lampe et le sommet des plantes (apex) pour la lampe Agrotek Eclairement (µmol/m2/s) Seuil de floraison Seuil de croissance Seuil de germination Eclairement (µmol/m2/s) Distance à l apex (cm) Interprétation: La lampe Agrotek 400 convient pour tous les stades de vie de la plante. - Pour la floraison/fructification des plantes, la lampe doit être maintenue à 25cm maximum de l apex. La surface maximale éclairée est de 100cm*100cm. - Pour la croissance, la lampe doit être maintenue à moins de 30cm de l apex. La surface maximale éclairée est de 110cm*110cm. - Pour la germination, la lampe peut être jusqu a 40cm des semis.

8 Analyse de l Agrotek 800: Le graphique suivant donne l éclairement en fonction de la distance entre la lampe et le sommet des plantes (apex) pour la lampe Agrotek Eclairement (µmol/m2/s) Seuil de floraison Seuil de croissance Seuil de germination Eclairement (µmol/m2/s) Distance à l apex (cm) La lampe pouvant fonctionner à 50% de sa puissance, le graphique suivant donne l éclairement en fonction de la distance lors du fonctionnent avec un interrupteur sur deux fermé: 2200 Eclairement (µmol/m2/s) Seuil de floraison Seuil de croissance Seuil de germination Eclairement (µmol/m2/s) Distance à l apex (cm)

9 Interprétation: Il est possible d utiliser la lampe Agrotek 800 à 50% de sa puissance pour la germination et la croissance. Dans ce cas, il faut respecter: - Pour la croissance, maximum 30cm de distance à l apex, pour une surface éclairée de 120cm*120cm. - Pour la germination, maximum 40cm de distance à l apex Lors de l utilisation à pleine puissance de la lampe, les recommandations sont les suivantes: - Installation à 30cm des plantes pour une surface de 120cm*120cm - Installation à 40cm des plantes pour une surface de 150*150cm A noter que, si un sur-éclairage des plantes n est pas nocif, il est inutile de forcer les plantes dans les premières semaines de leur vie. Ainsi, faire fonctionner une lampe Agrotek 800 à pleine puissance pour de la germination dans une surface inférieure à 1m 2 n entrainera qu une plus grande consommation électrique et un plus grand échauffement de l enceinte. La lampe peut être utilisée pour une surface de culture jusqu à 1,5m*1,5m avec un flux d éclairement suffisant. Analyse de l Agrotek 1200: Le graphique suivant donne l éclairement en fonction de la distance entre la lampe et le sommet des plantes (apex) pour la lampe Agrotek 800. Eclairement (µmol/m2/s) Seuil de floraison Seuil de croissance Seuil de germination Distance à l apex (cm) De même que l Agrotek 800, l Agrotek 1200 peut fonctionner à la moitié de sa puissance grâce à un interrupteur. Eclairement (µmol/m2/s)

10 Il est conseillé de faire fonctionner la lampe à 50% lors des phases de germination/croissance. Il faut alors respecter une distance à l apex de 40cm pour assurer un éclairement uniforme. Lors de la floraison, il est conseillé de faire fonctionner la plante à 100% de sa puissance. Elle peut alors être placée à 45cm de l apex pour assurer une couverture lumineuse uniforme sur une surface de 170*170cm.