Comment choisir des lampes fluorescentes pour les plantes d'intérieur

La question du jardinage de l'appartement lui-même est simple. Plantes d'intérieur qui sont en vente - plus de 1000 espèces. De nombreux ouvrages, articles de journaux, instructions, etc. ont déjà été publiés sur ce sujet, mais presque tous envisagent de trouver des plantes d'intérieur à la lumière naturelle, même à mi-ombre.

Pourquoi les plantes ont-elles besoin d'un bon éclairage?

La photosynthèse nécessite un éclairage, après quoi des substances spéciales apparaissent, qui sont pour elles un matériau énergétique et fondamental. Tout d’abord, la formation de cette substance dépend de la quantité et de la qualité de l’énergie de la lumière qu’elle absorbe. Mais la chlorophylle, qui transforme directement le flux lumineux en composés organiques, a clairement exprimé les maxima d'absorption dans les plages spectrales bleue et rouge. En même temps, il absorbe plutôt faiblement les spectres jaune et orange et n'absorbe pas du tout les rayons infrarouges et verts.

En plus de la chlorophylle, des pigments tels que les caroténoïdes participent à l'absorption de la lumière. En règle générale, ils sont invisibles dans les feuilles en raison de la présence de chlorophylle, mais en automne, quand ils sont détruits, les caroténoïdes donnent au feuillage une couleur orange et jaune. Dans le processus de photosynthèse, elles ont une importance non négligeable car elles absorbent les rayons de lumière dans les spectres bleu et violet, ces couleurs prédominent par temps nuageux.

Qu'est-ce qui est requis pour les plantes d'intérieur?

Le besoin d'éclairage des plantes dépend en grande partie de la température de la pièce. Plus la pièce est chaude, plus la quantité de lumière requise par la plante est importante. Ainsi, les plantes en hiver ont les pires conditions dans une pièce mal chauffée et mal éclairée.

Mode lumière. La durée de la lumière du jour joue un rôle important dans la vie de toute plante. Pour les couleurs équatoriales, qui sont habituées à une lumière naturelle presque constante à 12 heures, notre situation géographique n’est probablement pas similaire à celle où la journée minimale d’éclairage dure jusqu'à 7 heures et la durée maximale, plus de 15 heures.

Eclairage et éclairage artificiel pour plantes

Tout d'abord, nous déterminerons quand un éclairage supplémentaire des plantes est réellement nécessaire:

Pendant le maintien des plantes en hiver et en automne à une température de plus de 22 ° C dans les régions où la lumière du jour est très courte.
Pendant que les plantes restent sur les rebords de la fenêtre exposés au soleil pendant moins de 3,5 heures.
Pendant l'entretien des plants en hiver et en automne dans les régions où le temps est nuageux.

Dans d'autres cas, l'installation d'un éclairage supplémentaire est tout simplement injustifiée et, dans une certaine mesure, sera un gaspillage d'argent et d'efforts.

Lors d'une exposition supplémentaire de plantes, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs suivants:

Les semis pour une meilleure croissance peuvent être arrangés jour et nuit. Lorsque vous cultivez des fleurs d'intérieur à partir de graines, immédiatement après la germination, les jeunes pousses veulent une lumière vive toute la journée. La lumière du jour est progressivement réduite à 15 heures, puis à 11-12 heures.
Par une méthode expérimentale, il a été prouvé qu'un niveau de lumière minimum de 120 lux suffit pour l'activité minimale de la photosynthèse d'une fleur de chambre, mais qu'un niveau d'au moins 1 500 lux est nécessaire pour une meilleure absorption de l'humidité, du dioxyde de carbone et d'autres minéraux.
Un jour léger ne nécessite pas plus de 15 heures pour des fleurs déjà enracinées. Un très long jour de lumière perturbe la formation du rein et de la plante dans son ensemble est préjudiciable. Dès la naissance, toutes les fleurs sont «programmées» pour des modes de lumière du jour spécifiques. Une idée fausse populaire veut que plus la lumière tombe sur les plantes, mieux c'est. Mais en réalité, ce n'est pas vrai - priver les plantes de la «nuit» revient à prendre un rêve de nous. Il est absolument inacceptable de ne pas observer le cycle quotidien sans connaître les particularités de la photosynthèse de la plante avec un éclairage constant.
Pour la formation de boutons et de plantes à fleurs, il faut disposer d’une pièce chaude et d’un bon éclairage pendant 12 à 13 heures. Il est prouvé que les bourgeons apparaissent mieux après un petit repos de la plante par temps nuageux, avec une température basse et une lumière faible. Les processus chimiques qui créent la floraison ont lieu la nuit. Pour compléter la préparation à la formation de fleurs, le temps minimum d'obscurité doit être maintenu en permanence pendant environ 9 heures.
Le choix de l'éclairage en hiver dépendra des caractéristiques de température de la plante. Les fleurs thermophiles hivernent avec une légère diminution de la température et de la lumière. Lorsque la température en hiver est inférieure à 10 ° C sur le rebord de la fenêtre éclairé, aucun éclairage supplémentaire n'est requis.
Les plantes ont une propriété telle que le phototropisme - une réaction à la direction de la lumière entrant. La lumière artificielle doit tomber sur les fleurs de la même manière que la lumière naturelle, à savoir d’en haut, dans ce cas, les couleurs n’auront pas besoin de dépenser de l’énergie pour retourner les feuilles afin d’obtenir le maximum de lumière.

Eclairage artificiel pour plantes d'intérieur

Il est interdit d'utiliser uniquement des ampoules à incandescence classiques: il n'y a pas de couleurs violettes et bleues dans leur spectre, et l'irradiation infrarouge crée un étirement des couleurs, leur échauffement intense, le séchage des feuilles et une électricité inutile.

Les ampoules à incandescence spéciales annoncées aujourd'hui dans les flacons en néodyme ne montrent pas d'amélioration significative. Ceux-ci incluent les lampes Phyto Paulmann, les lampes OSRAM, etc. Malgré leur éclairage élevé dû à la pulvérisation réfléchissante et à un faible angle de lumière, leurs indicateurs spectraux ne diffèrent pas beaucoup des simples lampes à incandescence.

Un effet légèrement meilleur peut être obtenu en utilisant des ampoules halogènes. Mais, malgré la composition plus positive du spectre et l’augmentation du flux lumineux, ce type de lampe n’est guère optimal, car le fil crée une importante libération d’énergie thermique.

Vous pouvez conserver une vue attrayante sur les fleurs et faire pousser des plants à l’aide de lampes fluorescentes blanches qui créent une lumière froide (leur spectre est aussi proche que possible du spectre solaire). Étant donné que ces lampes ne sont pas très puissantes, elles sont installées simultanément par plusieurs pièces dans des réflecteurs spéciaux qui augmentent le flux de lumière et ne permettent pas à une lumière vacillante d'entrer dans la pièce.

En règle générale, leurs inconvénients sont réduits à une distraction accrue du flux de lumière (une lumière suffisante nécessitant beaucoup de lampes) et à la qualité de l'éclairage créé. Les lampes fluorescentes ont beaucoup de bleu dans leur spectre, car elles doivent être installées uniquement en combinaison avec les autres.

Les lampes fluorescentes ont pour but de mettre en valeur les étagères de fleurs, d’éclairer les plantes de la fenêtre. Une croissance complète sous des ampoules fluorescentes très exigeantes pour l’éclairage des fleurs est presque impossible.

Les tubes phyto-fluorescents sous forme de tubes sont réellement efficaces dans le processus de photosynthèse, économiques, créent une lumière uniforme à la surface et chauffent légèrement pendant le fonctionnement, ce qui permet de les positionner à proximité des couleurs. Mais leur rétro-éclairage rosâtre n'est pas naturel pour les gens, irrite les muqueuses et modifie considérablement la perception visuelle des couleurs décoratives.

Les lampes Phyto avec plusieurs pics de rayonnement lumineux dans le spectre bleu et rouge, spécialement conçues pour les fleurs, sont également parfaites pour les jeunes pousses et les jeunes plants en croissance. Vous pouvez choisir des phytolampes avec plus de lumière naturelle, mais l'efficacité de ces lampes est légèrement inférieure, en raison du rayonnement du spectre inutilisé par les plantes - vert, qui peut être compensé en même temps par l'ajout de lampes puissantes.

Les lampes au sodium, aux métaux-halogènes et au mercure sont des lampes à décharge à haute pression. Leur objectif principal est de créer un puissant flux lumineux. Elles conviennent donc parfaitement à l'éclairage des serres, des jardins d'hiver, des grandes fleurs simples, des plantes très exigeantes en lumière. La possibilité d'installer ces lampes dans des appartements est indiquée avec prudence - ces lampes sont assez chères, consomment une grande quantité d'électricité et chauffent considérablement, beaucoup travaillent dans le spectre ultraviolet, ce qui est dangereux pour la vue.

Aujourd'hui, les ampoules à photodiode à haute intensité font également l'objet d'une grande publicité. Avec tous les avantages, ces lampes ont un inconvénient important (si vous n’envisagez même pas le prix): faible puissance.

Hauteur et options d'installation pour les bulbes au-dessus des fleurs d'intérieur

Le meilleur emplacement des lampes est obtenu à condition que la lumière tombe sur les fleurs du dessus.

De ce fait, les lampes très hautes afin d’éclairer un maximum de plantes n’éclairent rien, car l’éclairage diminue proportionnellement à la distance. Par exemple, si vous réglez la hauteur d’éclairage de 25 cm à un mètre, l’éclairage diminue 30 fois. La hauteur optimale pour les couleurs qui aiment la lumière est la position de la lampe (fluorescente) d’environ 17 à 22 cm.

L'option la plus économique consiste à orienter le flux lumineux perpendiculairement à la plante, c'est-à-dire à installer la lampe directement au-dessus des fleurs et à équiper la source lumineuse d'un réflecteur. Vous pouvez acheter des réflecteurs prêts à l'emploi dans les magasins d'aquarium. À l'aide d'un réflecteur, vous pouvez supprimer la sensation d'inconfort si la lumière tombe dans les yeux, mais le plus important est d'envoyer presque sans perte la partie principale du flux d'éclairage, qui est souvent gaspillée. Les lampes Phyto ont un spectre complet de rayons requis uniquement par les couleurs et créent donc une lumière qui irrite la vue. C'est pour cette raison que les lampes Phyto ont particulièrement besoin de réflecteurs.

Il est conseillé de suspendre une ampoule au-dessus des fleurs: lorsqu'elles sont éclairées de côté, les plantes poussent et s'étendent vers la source de lumière. Si les fleurs ne sont éclairées que par un éclairage artificiel, les lampes doivent fonctionner au moins 12 heures par jour. Si la lumière artificielle est utilisée comme lumière supplémentaire, par exemple en hiver, 4 à 6 heures suffisent.

La hauteur d'installation des lampes dans la meilleure façon de faire réglable, de sorte que lorsque vous détectez des brûlures sur les couleurs, vous pouvez modifier la hauteur des lampes. Les tiges hautes et la couleur pâle indiquent que la source de lumière est assez haute. La distance minimale d’une fleur à un bulbe à incandescence est de 35 cm, à une luminescente de 7 cm et le sodium à un demi-mètre.

Comment calculer le nombre de lampes fluorescentes?

Le calcul de la puissance du rétroéclairage et le choix du type d’ampoules dépendent entièrement du besoin en éclairage de fleurs à l’intérieur. Toutes les fleurs en fonction du degré de besoin d'éclairage peuvent être divisées en:

tolérant à l'ombre;
aimant illumination modérée - plantes tropicales;
plantes aimant la lumière, dont le lieu de naissance est un grand espace solaire.

La puissance d'éclairage doit être choisie en proportion: 1 dm. sq. La fleur carrée doit être:

plus de 2,5 W pour les amoureux de la lumière;
1,5-2,5 W - pour ceux qui aiment le contre-jour modéré;
0,50-1,5 W - pour tolérer l'ombre.

Selon le degré d'éclairage, 1 Watt de la puissance d'une ampoule fluorescente crée 70 Lm, une ampoule à incandescence 4 fois moins. En fonction de cette valeur, vous pouvez calculer le nombre et la puissance des ampoules pour fleurs. Par exemple, la taille du rebord de la fenêtre, où se trouvent les plantes, est de 100 dm. sq. Ainsi, la puissance totale de la lampe suivante sera nécessaire:

Environ 2 ou 3 ampoules d’une puissance de 70 W seront nécessaires pour cette zone. Il faut dire que ce calcul est approximatif et n'est considéré qu'à titre indicatif dans le choix de leur nombre. Il est souhaitable d’utiliser des lampes puissantes et oblongues, car elles ont un rendement lumineux élevé. En d’autres termes, deux lampes de 34W valent mieux que quatre lampes de 17W.

En résumé, il faut dire que la durée de l’illumination artificielle dépendra directement du naturel. En règle générale, il s'agit de quelques heures de sutra et de plusieurs nuits. C'est-à-dire que les lampes seront allumées le matin, jusqu'au moment où vous devez aller au travail, et le soir avant l'heure du coucher.

Mais, en général, ce temps doit être environ 5-7 heures. Par temps nuageux jusqu'à 10 heures. Si le jour est ensoleillé, assez et 4 heures. De plus, il est prouvé que le rétro-éclairage ne montre pas d'effet positif lorsqu'il est irrégulier, car allumer les lampes uniquement «quand vous vous en souvenez» ne fait que nuire aux couleurs intérieures en détruisant leurs biorythmes.

Un éclairage adéquat pour les plantes et comment le fournir?

Une couverture complète des plantes est tout aussi importante que l'eau et le sol. Les cultures en extérieur poussent dans des conditions de lumière naturelle et ne nécessitent que l'arrosage et la fertilisation. Les couleurs des pièces ont moins de «chance», car à l'intérieur, elles sont presque toujours noircies.

Comment la lumière affecte les plantes?

Les plantes qui poussent dans la pénombre sont «sous-alimentées» et, comme tous les êtres vivants, cessent de grandir, de se développer et de fleurir. Les processus de la photosynthèse fournissent aux fleurs une nutrition organique complète, dont elles n'ont pas besoin moins que de l'eau et des sels minéraux dérivés du sol.

Mais avec un manque de lumière, la photosynthèse ralentit considérablement. En conséquence, les pousses deviennent plus fines et plus étirées, les feuilles pâlissent et ne grossissent plus.

Les chercheurs ont constaté que l'activité photosynthétique minimale commence déjà à une illumination de 100 lux. Pour le développement devrait être d'au moins 1000 lux, et mieux - encore plus. Mais il est également impossible d'en faire trop, car un excès de lumière est nocif pour certaines plantes. A partir de cela, leurs feuilles peuvent se froisser, se souiller de brûlures.

Quel est le bon éclairage pour les plantes

La lumière devrait être:

Qualitatif.
Chaque phase de croissance correspond à leurs besoins pour la composition spectrale des rayons lumineux. Par exemple, pour le développement de la masse verte, une lumière bleuâtre est nécessaire, et pour la croissance du système racinaire et en préparation de la floraison dans le spectre, il doit y avoir des nuances de jaune et de rouge. Les rayons verdâtres stimulent la photosynthèse dans les feuilles à structure dense.

Longue durée.
La plupart des plantes ne gagnent en force et ne fleurissent que lorsque le jour de lumière dure au moins 14 heures, c'est-à-dire en été. Mais il existe aussi des micros tels que le poinsettia et le kalanchoe. Ils doivent être à la lumière pour une floraison ne dépassant pas 8-10 heures par jour pendant 2 mois d'automne.

Intense.
Un mauvais éclairage des plantes est destructeur. Idéal pour les espèces qui aiment la lumière - 100 000 lux, comme la lumière du soleil. Comme il est impossible de fournir de telles conditions à la maison, il n’ya qu’une solution: se battre pour le meilleur, en fonction des besoins du «coin vert» de la maison.

Comment créer un environnement lumineux normal pour les fleurs d'intérieur

Comme mentionné ci-dessus, la durée de la journée pour les plantes devrait être en moyenne de 13 à 14 heures par jour. L'intensité de la mise en évidence est également d'une grande importance. Par exemple, si vous utilisez des lampes de faible puissance pour illuminer des plantes poussant dans la nature dans des zones ensoleillées, les fleurs peuvent "tomber malades". Pour éviter cela, il est souhaitable d'observer strictement le mode d'éclairage.

Normes approximatives d’éclairage pour le développement actif et la floraison:

Lumineux

Modéré

Faible

Bilbergia, bougainvilliers, gardénia, hibiscus, cactus (sauf épiphytes), callistémon, croton, orchidées, palmiers, pélargonium, roses, plantes succulentes, agrumes.

Amaryllis, bégonia, bertoloniya, hibiscus, zamia, caladium, kalanchoe, mikania, lierre, ficus, philodendron, fatsia, chlorophyttum, chrysanthème.

Anthurium, bilbergia, diphenbachia, dracaena, kalatea, cordilina, arrow root, fougères, spattifillum, tradescantia, fatsia, hamedorea.

La photosynthèse est lancée avec la participation d'au moins une quantité minimale d'énergie lumineuse, il n'y a donc pas d'espèces aimant l'ombre dans la nature. Ils tolèrent l’ombre, c’est-à-dire qu’ils exigent moins d’éclairage. Mais ils ont également besoin de dosachivanie quotidienne au moins jusqu'à 1000 lux.

Comment calculer la puissance des lampes pour éclairer l'étagère avec des plantes

L'éclairage est le nombre de lumens de flux lumineux par mètre carré de surface. Supposons qu'il y ait des fleurs sur une étagère de 80 cm de long et 30 cm de large, avec des exigences modérées d'intensité de la lumière. La surface de l'étagère est 0.8x0.3 = 0.24 (M²). Afin de créer une illumination moyenne de 5000 lux, il faut des lampes avec un flux lumineux de 5000x0.24 = 1200 (lm). S'ils sont situés à une hauteur de 30 cm, la perte sera d'environ 30%, c'est-à-dire que le flux lumineux devrait atteindre environ 1700 lm.

Maintenant, connaissant la valeur totale du flux lumineux et le rendement lumineux de différents types de dispositifs d'éclairage, nous pouvons calculer la puissance des lampes pour l'éclairage normal des plantes sur les étagères:

Ampoules à incandescence. Puissance lumineuse - 12-13 lm / W. Puissance - 1700 × 12 = 141 (W). Ce sont 2 lampes de 75 W chacune.
Fluorescent. Puissance lumineuse - 65 lm / W Puissance - 1700 ÷ 65 = 26 (W). Vous aurez besoin, par exemple, de 2 lampes avec un réflecteur de 13-15 watts.
LED Puissance lumineuse - 100 lm / W Puissance - 1700 ÷ 100 = 17 (W). Assez 2 lampes de 8-9 watts.

Ampoules à incandescence pour mettre en évidence - pas le meilleur choix, car ils ne ont pas dans le spectre des tons bleus et bleus. Le manque de dispositifs d'éclairage fluorescent - la chaleur, qui peut interférer avec le développement normal de la masse verte. Les LED ne présentent pas ces inconvénients, en plus de consommer beaucoup moins d’électricité, de durer plus longtemps et de ne pas contenir de mercure.

Ce sont des calculs théoriques très approximatifs. Utilisez le luxmètre RADEX LUPIN pour définir les paramètres exacts pour l’éclairage du rayon. Il déterminera également le flux lumineux réel des lampes, qui ne correspond pas toujours à la valeur indiquée par le fabricant.

Pourquoi et comment mesurer l'illumination du coin vert

Si vous connaissez le flux lumineux et la puissance utilisée pour éclairer les lampes, vous pouvez calculer approximativement l’illumination en suivant l’algorithme ci-dessus. Mais cette valeur sera loin d’être exacte. Et, peut-être, les plantes qui reçoivent moins de lumière continueront à dépérir, malgré l’éclairage supposé normal.

Pour obtenir une image la plus précise possible, utilisez un posemètre domestique RADEX LUPIN. Avec cet appareil, vous pouvez facilement résoudre le problème de l'éclairage de vos plantes préférées.

L'appareil est très simple à utiliser, il peut être transporté dans un sac à main ou une poche. Sans un photomètre, il est difficile d'organiser l'environnement lumineux optimal pour les plantes. Il y aura toujours un risque d'erreur - des imprécisions dans le calcul ou l'achat de lampes mal sélectionnées. Par conséquent, dans l'arsenal des producteurs de fleurs "avancés", il existe un posemètre de qualité.

Si vos fleurs d'intérieur n'ont pas assez de lumière, aidez-les. Calculez l'éclairage, installez les lampes appropriées et réglez le mode d'éclairage avec un luxmètre. En guise de gratitude, les plantes répondront par une croissance puissante, leurs feuilles et leurs tiges seront remplies de jus, et il y aura de la force pour une longue floraison!

Éclairage pour les plantes: la fonction, les méthodes et les dispositifs de l'appareil

La lumière sans exagération peut être qualifiée de source de vie pour les plantes et de condition essentielle à leur croissance. Sans lumière, la réaction de photosynthèse qui nourrit la plante est impossible et peut mourir lentement de faim. Avec un manque de lumière, les plantes s'affaiblissent et ne peuvent pas résister aux parasites et aux maladies. Dans les conditions ambiantes, ainsi que dans les serres et les serres, la lumière naturelle n’est pas suffisante en hiver mais également en été. Par conséquent, l’éclairage supplémentaire des plantes avec des appareils d’éclairage électrique reste l’un des facteurs principaux de la croissance et de la santé des animaux de compagnie décoratifs, aquariums et même végétaux jardins d'hiver et appuis de fenêtre.

Le contenu

Caractéristiques des appareils électriques ↑

En créant un éclairage artificiel pour les plantes d'intérieur, il convient de bien comprendre laquelle des deux fonctions possibles il remplira:

Si vos animaux de compagnie verts sont situés près des fenêtres, sur la terrasse vitrée ou la loggia, ils ont probablement besoin d'un éclairage périodique, ce qui compensera le manque de lumière naturelle et aura un effet bénéfique sur leur croissance, leur développement et leur floraison. Dans ce cas, le choix des lampes importe peu et l'utilisation d'un relais temporisé à double mode fournira automatiquement aux plantes la quantité de lumière nécessaire matin et soir.

Il arrive assez souvent que les plantes soient cultivées sous une lumière artificielle, c’est-à-dire dans des pièces sans fenêtres ou dans des coins éloignés des fenêtres. Lorsque vos plantes ne sont pas du tout familiarisées avec la lumière du jour, il est nécessaire pour elles de sélectionner des lampes avec un spectre spécifique qui répondent aux besoins des plantes décoratives d'intérieur ou d'aquarium.

Watts, suites, lumens ↑

Afin de choisir les bonnes lampes pour l'éclairage des plantes, chaque fleuriste doit retenir du cours de physique à l'école la puissance de la lampe, le flux lumineux, l'éclairage, leur influence et les unités mesurées.

La puissance d'une lampe électrique est mesurée en watts.

Flux lumineux - la caractéristique principale de la source lumineuse, mesurée en lumens et plus l'indicateur est haut, plus la lampe émet de lumière.

L'éclairage est une caractéristique de la surface éclairée par une source lumineuse, mesurée en lux. De l'indicateur de lumière dépend du temps qu'il faudra pour illuminer une surface particulière.

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Ainsi, le flux lumineux de 1 Lm, éclairant une surface de 1 m², lui fournit un éclairage de 1 Lx. Lorsque vous concevez un système d'éclairage artificiel pour votre serre, vous devez prendre en compte deux règles importantes:

La quantité de lumière est inversement proportionnelle au carré de la distance entre la source de lumière et la surface. C'est-à-dire qu'en élevant la lampe à seulement 50 cm au-dessus de son niveau précédent, par exemple, à un demi-mètre au-dessus des plantes, nous augmentons la zone d'éclairage, mais réduisons le niveau d'éclairage 4 fois.
Le niveau d'éclairage dépend de l'angle auquel la lumière est dirigée vers la surface. Par analogie avec le soleil au zénith, la source lumineuse de type projecteur fournira un éclairage maximal si elle est située perpendiculairement à la zone éclairée.

Qu'est-ce que le spectre et la couleur de la lumière affectent?

La lumière naturelle ou artificielle est un ensemble d'ondes électromagnétiques de différentes longueurs, appelées le spectre de la lumière. Le spectre de la lumière est constitué des parties spectrales constitutives, chacune d’elles ayant sa propre partie du spectre d’une certaine couleur, visible ou invisible. La partie visible du spectre est perçue par l'œil sous forme de lumière blanche et l'invisible, les rayons ultraviolets et infrarouges. Toutes les parties du spectre de la lumière jouent un rôle important dans le développement des plantes.

Dans le processus de photosynthèse, la chlorophylle et d’autres pigments végétaux, avec la participation de la lumière, absorbent le dioxyde de carbone et libèrent de l’oxygène, convertissant l’énergie de la lumière en énergie nécessaire à la vie. De plus, le "travail" dans la réaction des pigments utilise la lumière des parties rouge et bleue du spectre. Le développement du système racinaire, la floraison et la maturation des fruits sont «guidés» par des pigments dont le pic de sensibilité se situe dans la partie rouge du spectre. En organisant correctement l'éclairage artificiel des plantes dans l'une ou l'autre partie du spectre et en modifiant la durée des périodes de lumière et d'obscurité, il est possible d'accélérer ou de ralentir le développement de la plante, de raccourcir la période de végétation ou de contrôler d'autres processus.

Les caractéristiques de couleur spectrale les plus importantes des dispositifs d'éclairage sont indiquées sur leur étiquette avec les indicateurs suivants:

la température de couleur de la lampe CCT indique la couleur du rayonnement, mesurée en degrés sur l'échelle de Kelvin et correspond à la température à laquelle la couleur du métal chaud est la plus proche de la couleur de la lumière du luminaire;
Le coefficient de rendu des couleurs d'une lampe CRI caractérise la correspondance de la couleur de l'objet éclairé avec sa couleur vraie, mesurée de 0 à 100.

Par exemple, le marquage «/ 735» signifie que cet appareil présentant les caractéristiques CRI = 70-75% et ССТ = 3500 ° К et le marquage «/ 960» caractérise la lampe avec CRI = 90% et ССТ = 6000 ° К, couleur rayonnement proche de la lumière du jour.

Il est important de se rappeler! À la lumière d’une lampe conçue pour éclairer les plantes, les couleurs des parties rouge et bleue du spectre doivent être présentes.

Types de lampes pour les installations d'éclairage ↑

Les types de dispositifs d'éclairage suivants sont utilisés pour l'éclairage ou l'éclairage artificiel complet de plantes d'intérieur décoratives:

lampes à incandescence;
lampes à décharge de gaz;
Lampes à LED.

Lampes à incandescence usagées ↑

La plus ancienne est un type de lampe bien connu, dans lequel la source lumineuse est une spirale de tungstène à chaud placée dans un flacon en verre. Ils sont vissés dans la cartouche et ne nécessitent aucun équipement spécial pour se connecter. En plus des habituelles "lampes Ilyich" du groupe des ampoules à incandescence, elles incluent d'autres types d'éclairage améliorés:

Caractéristiques des lampes halogènes ↑

Un mélange de gaz au xénon et au krypton est pompé à l'intérieur de l'ampoule de ces lampes, fournissant une lueur plus brillante et une durabilité accrue de la spirale incandescente. Ne pas confondre avec les lampes aux halogénures métalliques à décharge gazeuse.

Que sont les bonnes pattes en néodyme? ↑

Un alliage de néodyme est ajouté au verre de ce type de lampes, qui absorbe le rayonnement de la partie jaune-verte du spectre. En conséquence, à la lumière d’une lampe au néodyme, la surface éclairée apparaît plus brillante, bien que la quantité de lumière émise n’augmente pas.

Un inconvénient commun des ampoules à incandescence est l’absence de couleur bleue dans leur spectre d’émission et un rendement lumineux trop faible de 17 à 25 Lm / W; elles ne conviennent donc pas très bien aux installations d’éclairage. En outre, les ampoules à incandescence deviennent trop chaudes et, lorsqu'elles sont placées à une hauteur inférieure à 1 m, elles peuvent causer des brûlures aux plantes et, à une hauteur supérieure à 1 m, elles ne sont pas en mesure de fournir un éclairage efficace.

Dispositifs de décharge incandescents ↑

Contrairement aux lampes à incandescence, le rayonnement lumineux dans les lampes à décharge est le résultat d’une décharge électrique entre deux électrodes d’un mélange de gaz. Selon la composition du mélange gazeux, ils peuvent émettre de la lumière dans n’importe quelle partie du spectre. Il y a des lampes à décharge

lampes fluorescentes basse pression, largement utilisées pour l'éclairage de locaux résidentiels et autres;
Haute pression - la portée de ce type de lampe est beaucoup plus large, de l'éclairage public à l'éclairage d'objets utilisés à des fins particulières.

Pour connecter tous les types de lampes à décharge, à l'exception des derniers modèles d'appareils fluorescents à économie d'énergie, un ballast spécial est nécessaire: le ballast, bien que certaines de leurs bases soient semblables à celles d'une lampe à incandescence ordinaire.

Les lampes fluorescentes basse pression sont un tube de verre sur lequel sont placées deux électrodes reliées par une bobine de tungstène. À l’intérieur du tube se trouve un mélange de gaz inerte et de vapeur de mercure, et la surface interne du tube en verre est recouverte d’un composé spécial, le phosphore. À la suite d'une décharge électrique dans la vapeur de mercure, un rayonnement ultraviolet, invisible à l'oeil est généré, transformant le luminophore en lumière blanche visible. Il existe trois types de lampes fluorescentes.

Lampes fluorescentes d'usage général ↑

Les lampes de ce type sont largement utilisées pour l'éclairage des locaux. Elles se caractérisent par un rendement lumineux élevé de 50 à 70 lm / W, un faible rayonnement thermique et une longue durée de vie. Elles peuvent être utilisées pour éclairer périodiquement des plantes d'intérieur, mais en raison du spectre limité, l'utilisation de telles lampes pour éclairer régulièrement la serre de la maison n'est pas toujours optimale.

Appareils fluorescents à usage spécial ↑

Ce type de lampe fluorescente diffère de la composition précédente du phosphore déposé sur la surface interne du tube de verre. Grâce à cette amélioration, le spectre de la lumière émise par la lampe est proche du spectre dont les plantes ont besoin. Avec la même puissance, la lampe émet une plus grande quantité de lumière de la partie «utile» du spectre et convient donc à tous les besoins: avez-vous besoin d'un éclairage complet pour les plantes d'intérieur, d'un éclairage périodique ou d'un éclairage décoratif.

Lampes fluorescentes compactes ↑

La principale différence entre ce type de lampes fluorescentes et les deux précédentes réside dans le ballast intégré dans le socle, grâce auquel elles peuvent être facilement intégrées dans n'importe quel système d'éclairage d'appartement ou de maison sans équipement supplémentaire coûteux, c'est-à-dire qu'elles sont simplement vissées dans une cartouche de taille appropriée. En tant que remplaçant digne d'une lampe à incandescence en tant que dispositif d'éclairage, une gamme suffisamment large d'une lampe compacte à économie d'énergie ne peut pas fournir un éclairage efficace des plantes d'intérieur. De plus, la taille de la lampe présente un inconvénient majeur: une lampe fluorescente compacte d’une puissance de 20 W (correspondant à une puissance de 100W), ne peut éclairer qu’un petit groupe ou une installation autonome, à une hauteur de 30 à 40 cm

Les lampes fluorescentes compactes avec une puissance accrue de 36 à 55 W sont plus efficaces dans le rôle de dispositifs d'éclairage pour les plantes. Elles se distinguent par une efficacité lumineuse supérieure et une longue durée de vie des lampes fluorescentes ordinaires. Leur excellente transmission de la lumière (IRC) = 90% et leur large gamme contenant des couleurs rouge et bleue sont capables de fournir aux plantes un éclairage confortable. Il est recommandé d'utiliser de telles lampes avec un réflecteur dans les cas où la puissance totale des dispositifs d'éclairage ne dépasse pas 200-300 W pour éclairer le jardin de fleurs de la maison. Jusqu'à présent, leur seul inconvénient est le prix élevé et la nécessité d'un ballast électronique à connecter.

Les lampes à décharge à haute pression sont l’une des sources de lumière les plus brillantes. Elles se caractérisent par un rendement lumineux élevé et des dimensions compactes et pratiques. Une lampe peut éclairer efficacement les plantes sur une zone assez large. Les lampes de ce type sont connectées au réseau via un ballast spécial et il est recommandé de les utiliser pour éclairer les installations dans les cas où beaucoup de lumière est nécessaire, ce que les dispositifs d'éclairage d'une puissance totale de 200 à 300 W ne fournissent pas. Pour l’éclairage des serres domestiques et des serres, on utilise les types suivants de lampes à décharge à haute pression:

le mercure;
le sodium;
halogénure de métal, parfois appelé halogénure de métal.

Lampes au mercure à haute pression ↑

La plus ancienne génération de lampes à décharge de gaz. Si la surface interne de l'ampoule n'est pas revêtue, elle se distingue par un très faible coefficient de rendu de couleur et une couleur de rayonnement bleutée désagréable. La dernière génération de pattes au mercure est recouverte de l'intérieur d'un composé spécial qui améliore leurs caractéristiques spectrales, et certains fabricants ont même adapté des lampes de ce type pour éclairer les plantes. Mais un inconvénient tel que le faible rendement lumineux n’a pas encore été éliminé.

Lampes à vapeur de sodium ↑

Lampes lumineuses efficaces à haute efficacité lumineuse, caractérisées par une ressource très importante de 12 à 20 000 heures.Le spectre des lampes à sodium est représenté principalement par la zone rouge, qui régit les processus de formation des racines et de floraison des plantes. Une seule lampe à décharge de sodium d'une capacité de 250 W et équipée d'un réflecteur intégré peut efficacement illuminer la zone impressionnante du jardin d'hiver ou une grande collection de plantes. Pour équilibrer le spectre d'émission, il est recommandé d'alterner les lampes au sodium avec du mercure ou des halogénures métalliques.

Lampes à iodures métalliques parfaites ↑

Le type le plus parfait de lampes à décharge de gaz en tant que dispositifs d'éclairage pour les plantes. Ils se distinguent par une puissance élevée, des ressources importantes et un spectre parfaitement équilibré, confortable pour les plantes. Une cartouche spéciale est nécessaire pour connecter la lampe aux halogénures métalliques, bien que sa base externe ne diffère pratiquement pas de la base d’une lampe à incandescence. L'inconvénient est trop élevé par rapport aux autres types de lampes.

Dispositifs d'éclairage à LED ↑

Contrairement à tous les dispositifs utilisés pour éclairer ou éclairer des plantes, le dispositif d'éclairage à LED n'est pas une lampe, mais un semi-conducteur à l'état solide, dans lequel il n'y a pas d'ampoule en verre fragile remplie de gaz, de filament et d'éléments mobiles peu fiables. Le rayonnement dans la LED est généré lorsqu'un courant électrique traverse un cristal artificiel spécial. L'énergie principale est dépensée pour la création de flux lumineux, le processus se déroule sans dégagement de chaleur - un avantage très important, vous permettant de créer un éclairage parfait pour les plantes d'aquarium souffrant de surchauffe.

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L’éclairage progressif à LED des installations de tout type est considéré comme la technologie du futur. Les LED représentent une ressource inégalée pouvant atteindre 100 000 heures de fonctionnement continu, consomment 75% d'électricité en moins par rapport aux dispositifs d'éclairage traditionnels et sont capables de fournir un spectre de rayonnement confortable pour le développement des installations. Il est très important que l’absence de spectre ultraviolet et infrarouge dans le rayonnement garantisse la sécurité totale des dispositifs à LED pour les personnes et les installations.

La couleur de l'éclairage à LED dépend de la composition du cristal traversé par le courant électrique. L'intensité du rayonnement peut être ajustée en modifiant l'intensité de courant. Si un dispositif d'éclairage est composé de plusieurs cristaux, chacun émettant de la lumière d'une certaine partie du spectre, l'intensité du courant de chacun d'entre eux peut être contrôlée. Le seul inconvénient des sources lumineuses à LED est qu’elles sont assez chères par rapport aux lampes traditionnelles.

Ainsi, le choix des appareils d'éclairage permet à chaque jardinier, quel que soit son budget, de créer un éclairage normal pour ses plantes.

L'option la moins chère est d'utiliser des ampoules à incandescence ou des lampes fluorescentes compactes avec ballast intégré qui conviennent aux balles classiques.

Les lampes fluorescentes compactes sont excellentes pour éclairer un petit nombre de plantes basses situées à proximité. Les projecteurs équipés de lampes à décharge de sodium de faible puissance jusqu’à 100 watts éclairent au mieux les installations les plus isolées.

Les plantes d'approximativement une hauteur situées sur des étagères ou des appuis de fenêtres sont mieux éclairées par des lampes fluorescentes longues ou compactes de forte puissance. L'utilisation d'un réflecteur avec des lampes fluorescentes augmente considérablement le flux de lumière utile.

Pour éclairer un grand jardin d’hiver ou une vaste collection de plantes, vous pouvez utiliser un ou plusieurs plafonniers dotés de puissantes lampes (à partir de 250 tonnes) de sodium ou à halogénures métalliques.

Enfin, l’éclairage moderne à LED convient parfaitement à chacun de ces cas, dont le coût élevé compense largement le confort, la brillance des feuilles vertes et la variété des boutons floraux de vos animaux domestiques.

Éclairage des plantes à LED blanches

Ecologie de la consommation. Science et technologie: Quel type d’éclairage faut-il pour obtenir une plante développée, de grande taille, parfumée et savoureuse avec une consommation d’énergie modérée?

L'intensité de la photosynthèse sous la lumière rouge est maximale, mais sous le seul rouge, les plantes meurent ou leur développement est perturbé. Par exemple, des chercheurs coréens [1] ont montré que, lorsqu'ils sont illuminés avec du rouge pur, le poids de la laitue cultivée est plus important que lorsqu'il est illuminé avec une combinaison de rouge et de bleu, mais les feuilles contiennent beaucoup moins de chlorophylle, de polyphénols et d'antioxydants. Un biofactère de l'Université d'État de Moscou [2] a constaté que dans les feuilles de chou chinois sous une lumière rouge et bleue à bande étroite (par rapport à une lampe au sodium), la synthèse des sucres est réduite, la croissance est inhibée et aucune floraison ne se produit.

Fig. 1 Leanna Garfield, Tech Insider - Aerofarms

Quel type d'éclairage faut-il pour obtenir une grande plante pleinement développée, parfumée et savoureuse à consommation énergétique modérée?

Comment évaluer l'efficacité énergétique de la lampe?

Les principaux paramètres permettant d'évaluer l'efficacité énergétique de phytosvet sont les suivants:

Flux photonique photosynthétique (PPF), en micromoles par joule, c'est-à-dire parmi les quantités de lumière comprises entre 400 et 700 nm émises par la lampe et consommant 1 J d'énergie électrique.
Rendement photon flux (YPF), en micromoles effectives par Joule, c'est-à-dire en nombre de quanta par 1 J d'énergie électrique, en tenant compte du multiplicateur, la courbe de McCree.

Le PPF s'avère toujours légèrement supérieur à YPF (la courbe de McCree est normalisée à un et dans la plus grande partie de la plage est inférieure à un), il est donc avantageux d'utiliser la première métrique pour les vendeurs de luminaires. Il est plus rentable d’utiliser la deuxième mesure auprès des clients car elle permet d’évaluer de manière plus efficace l’efficacité énergétique.

Efficacité du HPS

Les grandes entreprises agricoles ayant une vaste expérience, comptant de l'argent, utilisent toujours des lampes à sodium. Oui, ils acceptent volontiers de suspendre les lampes fournies par les lampes LED, mais n'acceptent pas de les payer.

De la fig. La figure 2 montre que l'efficacité de la lampe à sodium dépend fortement de la puissance et atteint un maximum de 600 watts. La valeur YPF optimiste caractéristique pour une lampe au sodium 600–1000 W est de 1,5 eff. µmol / j. Les lampes au sodium 70–150 W ont une fois et demie moins d'efficacité.

Fig. 2. Spectre typique d'une lampe à sodium pour plantes (à gauche). Efficacité en lumens par watt et en micromoles efficaces de lampes au sodium en série pour les serres des marques Cavita, E-Papillon, Galad et Reflax (à droite)

Toute lampe à LED ayant une efficacité de 1,5 eff. μmol / W et un prix raisonnable peuvent être considérés comme un remplaçant digne de la lampe au sodium.

Efficacité douteuse de l'éclairage des plantes rouge et bleu

Cet article ne donne pas les spectres d'absorption de la chlorophylle, car il est incorrect de s'y référer lors de la discussion sur l'utilisation du flux lumineux par une plante vivante. La chlorophylle in vitro, isolée et purifiée, n'absorbe réellement que la lumière rouge et bleue. Dans une cellule vivante, les pigments absorbent la lumière dans une plage allant de 400 à 700 nm et transfèrent leur énergie à la chlorophylle. L'efficacité énergétique de la lumière dans la feuille est déterminée par la courbe «McCree 1972» (Fig. 3).

Fig. 3. V (λ) est la courbe de visibilité d'une personne; RQE - efficacité quantique relative pour une usine (McCree, 1972); σ_r et σ_fr - courbes d'absorption de la lumière rouge et du rouge lointain par phytochrome; B (λ) - efficacité phototrope de la lumière bleue [3]

Remarque: l'efficacité maximale dans la plage rouge est une fois et demie supérieure au minimum - en vert. Et si nous établissons une moyenne d'efficacité sur n'importe quelle bande large, la différence deviendra encore moins perceptible. En pratique, la redistribution d’une partie de l’énergie de la plage rouge à la fonction d’énergie verte de la lumière augmente parfois, au contraire. La lumière verte traverse l’épaisseur des feuilles jusqu’aux étages inférieurs, la surface foliaire effective de la plante augmente considérablement et le rendement, par exemple en laitue, augmente [2].

Éclairage des plantes à LED blanches

La faisabilité énergétique de l'éclairage de l'installation par des lampes à lumière blanche à LED communes a été étudiée dans [3].

La forme caractéristique du spectre des LED blanches est déterminée par:

l'équilibre entre les ondes courtes et les ondes longues, en corrélation avec la température de couleur (Fig. 4, à gauche);
le degré de saturation du spectre en corrélation avec le rendu des couleurs (Fig. 4, à droite).

Fig. 4. Spectres de lumière LED blanche avec un rendu de couleur, mais température de couleur CCT différente (à gauche), avec une température de couleur et un rendu de couleur différent R _un (à droite)

Les différences dans le spectre des diodes blanches avec une couleur et une température de couleur sont à peine perceptibles. Par conséquent, nous pouvons estimer les paramètres dépendant du spectro uniquement par la température de couleur, le rendu des couleurs et l'efficacité lumineuse - les paramètres écrits dans la lampe à lumière blanche habituelle de l'étiquette.

Les résultats de l'analyse des spectres de LED blanches série sont les suivants:

1. Dans le spectre de toutes les LED blanches, même avec une température de couleur basse et un rendu des couleurs maximal, comme pour les lampes au sodium, il y a très peu de rouge lointain (Fig. 5).

Fig. 5. Spectre de LED blanches (LED 4000K R _un = 90) et lumière au sodium (HPS) en comparaison avec les fonctions spectrales de sensibilité d'une plante au bleu (B), au rouge (A_r) et à la lumière rouge élevée (A_fr)

Dans des conditions naturelles, la plante ombragée par la canopée du feuillage exotique prend une couleur rouge plus lointaine que la voisine, ce qui déclenche le «syndrome d'évitement des ombres» chez les plantes aimant la lumière, la plante s'étire vers le haut. Les tomates, par exemple, au stade de la croissance (pas les plantules!). Un rouge lointain est nécessaire pour s'étirer, augmenter la croissance et la superficie totale occupée, et donc la récolte future.

En conséquence, sous les LED blanches et sous la lumière de sodium, la plante se sent comme au soleil et ne s'étire pas vers le haut.

2. Une lumière bleue est nécessaire pour la réaction de «poursuite du soleil» (Fig. 6).

Fig. 6. Phototropisme - retourner les feuilles et les fleurs, en tirant les tiges vers la composante bleue de la lumière blanche (illustration de Wikipedia)

Dans un watt de lumière blanche à LED, le composant bleu phytoactif de 2 700 K est deux fois plus grand qu'un watt de lumière au sodium. De plus, la proportion de bleu phytoactif dans la lumière blanche augmente proportionnellement à la température de couleur. S'il est nécessaire, par exemple, de tourner les fleurs ornementales dans la direction des personnes, elles doivent être éclairées de ce côté avec une lumière froide et intense, et les plantes se dérouleront.

3. La valeur énergétique de la lumière est déterminée par la température de couleur et le rendu de la couleur et peut être déterminée avec une précision de 5% grâce à la formule suivante:

Exemples d'utilisation de cette formule:

A. Estimons pour les valeurs de base des paramètres de la lumière blanche ce que devrait être l’éclairage afin de fournir, par exemple, 300 eff pour un rendu de couleur et une température de couleur donnés. μmol / s / m2:

On constate que l’utilisation d’une lumière blanche et chaude avec un rendu des couleurs élevé permet d’utiliser des niveaux de lumière légèrement inférieurs. Mais si nous considérons que le rendement lumineux des LEDs à lumière chaude avec un rendu de couleur élevé est légèrement inférieur, il devient évident que le choix de la température de couleur et du rendu de couleur ne peut être énergiquement significatif de gagner ou de perdre. Vous pouvez uniquement ajuster la proportion de lumière bleue ou rouge phytoactive.

B. Laissez-nous évaluer l'applicabilité d'un luminaire à LED polyvalent typique pour la croissance de microgreen.

Laissons une lampe de 0,6 × 0,6 m consommer 35 W, une température de couleur de 4000 K, un rendu de couleur de Ra = 80 et un retour de lumière de 120 lm / W. Son efficacité sera alors YPF = (120/100) (1,15 + (35⋅80 - 2360) / 4000) eff. µmol / j = 1,5 eff. µmol / j. Cela, lorsque multiplié par les 35 watts consommés sera 52,5 eff. µmol / s

Si une telle lampe est suffisamment abaissée au-dessus du lit d'un microgreen d'une superficie de 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 et évite ainsi la perte de lumière latérale, la densité d'éclairage sera de 52,5 eff. μmol / s / 0,36 m 2 = 145 eff. µmol / s / m 2. C'est environ la moitié des valeurs recommandées habituellement. Par conséquent, la puissance de la lampe doit également être doublée.

Comparaison directe de phytoparamètres de lampes de types différents

Comparons les phytoparamètres du luminaire LED de plafond de bureau habituel, fabriqué en 2016, avec des phytolampes spécialisés (Fig. 7).

Fig. 7. Paramètres comparatifs d’une lampe au sodium typique de 600 W pour les serres, d’un éclairage spécialisé pour installations à LED et d’une lampe pour l’éclairage général de la pièce

On peut voir qu'un luminaire d'éclairage général ordinaire avec un diffuseur retiré lors de l'éclairage de plantes n'a pas une efficacité énergétique inférieure à celle d'une lampe au sodium spécialisée. On voit également que le phyto-illuminateur à lumière rouge-bleue (le fabricant n’a pas été nommé intentionnellement) est fabriqué à un niveau technologique inférieur, car son efficacité totale (rapport du flux lumineux en watts à la puissance consommée sur le réseau) est inférieure à l’efficacité d’une lampe de bureau. Mais si l'efficacité des lampes rouge-bleu et blanche était la même, les phytoparamètres seraient aussi à peu près les mêmes!

En outre, les spectres montrent que la lampe phyto-rouge-bleue n’est pas à bande étroite, sa bosse rouge est large et contient beaucoup plus de rouge que la LED blanche et la lumière au sodium. Dans les cas où le rouge est nécessaire, l’utilisation d’un tel luminaire, seul ou en combinaison avec d’autres options, peut convenir.

Évaluation de l'efficacité énergétique du système d'éclairage dans son ensemble:

L'auteur utilise un spectromètre manuel UPRtek 350N (Fig. 8).

Fig. 8. Audit du système d'éclairage phyto

Le modèle suivant UPRtek - Le spectromètre PG100N, selon le fabricant, mesure micromol par mètre carré et, plus important encore, le flux lumineux en watts par mètre carré.

La mesure du flux lumineux en watts est une excellente fonctionnalité! Si vous multipliez la surface éclairée par la densité du flux lumineux en watts et comparez avec la consommation de la lampe, l'efficacité énergétique du système d'éclairage deviendra claire. Et c’est actuellement le seul critère d’efficacité indiscutable, dans la pratique, il diffère d’un ordre de grandeur à l’autre (et non de plusieurs fois, ni même de pourcentage, l’effet d’énergie se modifiant lorsque la forme du spectre change).

Exemples de lumière blanche

Des exemples d'illumination de fermes hydroponiques avec une lumière rouge-bleue et blanche sont décrits (Fig. 9).

Fig. 9. Fermes de gauche à droite et de haut en bas: Fujitsu, Sharp, Toshiba, une ferme pour la culture de plantes médicinales dans le sud de la Californie.

Le système de fermes Aerofarms (Fig. 1, 10), dont la plus grande a été construite près de New York, est bien connu. Sous les lampes à LED blanches d'Aerofarms, plus de 250 types de verdure sont cultivés, réalisant plus de vingt récoltes par an.

Fig. 10. Farm Aerofarms dans le New Jersey («État des jardins») à la frontière avec New York

Expériences directes comparant l'éclairage à DEL blanc et rouge-bleu
Il existe très peu de résultats publiés d'expériences directes comparant des plantes cultivées avec des LED blanches et des LED rouges-bleues. Par exemple, un aperçu de ce résultat montre l’Académie de l’agriculture de Moscou. Timiryazev (Fig. 11).

Fig. 11. Dans chaque paire, la plante de gauche est cultivée sous des LED blanches, à droite de rouge et de bleu (extrait de la présentation de I. G. Tarakanova, Département de physiologie végétale, Académie de l'agriculture de Moscou, nommée d'après Timiryazev)

L'Université de l'aviation et de l'astronautique de Beijing a publié en 2014 les résultats d'une vaste étude sur le blé cultivé sous divers types de LED [4]. Des chercheurs chinois ont conclu qu’il était recommandé d’utiliser un mélange de lumière blanche et rouge. Mais si vous regardez les données numériques de l'article (Fig. 12), vous remarquerez que la différence de paramètres avec différents types d'éclairage n'est pas du tout radicale.

Figure 12. Valeurs des facteurs étudiés dans les deux phases de croissance du blé avec des LED rouge, rouge-bleue, rouge-blanche et blanche

Cependant, les recherches actuelles ont pour objectif principal de corriger les faiblesses de l'éclairage rouge-bleu à bande étroite en ajoutant de la lumière blanche. Par exemple, des chercheurs japonais [5, 6] ont constaté une augmentation de la masse et de la valeur nutritionnelle de la laitue et des tomates lorsque du blanc est ajouté à la lumière rouge. En pratique, cela signifie que si l'attrait esthétique de la plante pendant la croissance est sans importance, il n'est pas nécessaire de se défaire des lampes rouge-bleu à bande étroite déjà achetées, des lampes à lumière blanche peuvent également être utilisées.

L'effet de la qualité de la lumière sur le résultat

La loi fondamentale en matière d’écologie «Le corps de Liebig» (Fig. 13) stipule que: le développement limite le facteur qui s'écarte de la norme plus que d’autres. Par exemple, si l’eau, les minéraux et le CO sont entièrement fournis ₂, mais l'intensité de l'éclairage est de 30% de la valeur optimale - la plante ne donnera pas plus de 30% du rendement maximum possible.

Fig. 13. Illustration du principe du facteur limitant sur YouTube

La réaction de la plante à la lumière: l'intensité des échanges gazeux, la consommation de substances nutritives provenant de la solution et les processus de synthèse - est déterminée par un laboratoire. Les réponses caractérisent non seulement la photosynthèse, mais également les processus de croissance, de floraison, de synthèse des substances nécessaires au goût et à l'arôme.

Sur la fig. 14 montre la réponse d'une plante à un changement de la longueur d'onde de la lumière. Mesuré l'intensité de consommation de sodium et de phosphore à partir d'une solution nutritive de menthe, de fraise et de laitue. Les pics sur de tels graphiques sont des signes de stimulation d'une réaction chimique spécifique. Les graphiques montrent que pour exclure une plage du spectre complet afin de sauvegarder, cela revient à supprimer une partie des touches du piano et à jouer la mélodie sur les autres.

Fig. 14. Le rôle stimulant de la lumière dans la consommation d'azote et de phosphore, de menthe, de fraises et de laitue.

Le principe du facteur limitant peut être étendu à des composantes spectrales individuelles. Pour obtenir un résultat complet, dans tous les cas, un spectre complet est nécessaire. Supprimer une certaine plage dans le spectre complet ne conduit pas à une augmentation significative de l'efficacité énergétique, mais un "tonneau Liebig" peut fonctionner - et le résultat sera négatif.
Les exemples démontrent que les lampes à LED blanches ordinaires et les «phytosvet rouge-bleu» spécialisés, lorsqu'ils sont éclairés par des plantes, ont approximativement la même efficacité énergétique. Mais le blanc à large bande répond de manière complexe aux besoins de la plante, qui ne s'expriment pas seulement par la stimulation de la photosynthèse.

Supprimer le vert d'un spectre continu pour que la lumière du blanc devienne violet devient une initiative marketing pour les acheteurs qui recherchent une «solution spéciale» sans pour autant agir en tant que clients qualifiés.

Correction de la lumière blanche

Les LED blanches universelles les plus courantes ont un rendu de couleur faible de Ra = 80, principalement en raison de l’absence de couleur rouge (Fig. 4).

Le manque de rouge dans le spectre peut être reconstitué en ajoutant des LED rouges à la lampe. Une telle solution favorise, par exemple, la société CREE. La logique de "Liebig's Barrel" suggère qu'un tel additif ne serait pas préjudiciable s'il s'agissait réellement d'un additif et non d'une redistribution de l'énergie provenant d'autres gammes en faveur du rouge.

L’ISBP a réalisé un travail intéressant et important en 2013-2016 [7, 8, 9]: il a étudié l’incidence de la lumière des LED blanches 4K 660 nm sur celle des LED blanches 4000 K / Ra = 70 sur le développement du chou chinois.

Et découvert ce qui suit:

Sous la lumière LED, le chou pousse à peu près de la même manière que sous le sodium, mais il contient plus de chlorophylle (les feuilles sont plus vertes).
Le poids sec de la récolte est presque proportionnel à la quantité totale de lumière en moles produite par la plante. Plus de lumière - plus de chou.
La concentration de vitamine C dans le chou augmente légèrement avec l’illumination, mais augmente considérablement avec l’ajout de lumière rouge à la lumière blanche.
Une augmentation significative de la proportion de la composante rouge dans le spectre a considérablement augmenté la concentration de nitrates dans la biomasse. Il était nécessaire d'optimiser la solution nutritive et d'introduire une partie de l'azote sous la forme ammonium afin de ne pas dépasser le CPM pour les nitrates. Mais en lumière blanche pure, il était possible de travailler uniquement avec la forme nitrate.
L’augmentation de la part du rouge dans le flux lumineux total n’a pratiquement aucun effet sur la masse de la culture. En d'autres termes, l'achèvement de la composante spectrale manquante n'affecte pas la quantité de la culture, mais sa qualité.
Une efficacité plus élevée en moles par watt d'une LED rouge conduit au fait que l'ajout de rouge au blanc est également plus économe en énergie.

Ainsi, l'ajout de rouge au blanc est recommandé dans le cas particulier du chou chinois et est tout à fait possible dans le cas général. Bien sûr, avec un contrôle biochimique et une sélection appropriée d'engrais pour une culture donnée.

Options pour enrichir le spectre en lumière rouge

La plante ne sait pas d'où elle provient d'un quantum du spectre de la lumière blanche ni d'où: le quantum "rouge". Il n'est pas nécessaire de créer un spectre spécial dans une seule LED. Et il n'y a pas besoin de briller avec la lumière rouge et blanche d'un phytolamp spécial. Il suffit d'utiliser une lumière blanche d'usage général et un feu rouge séparé pour éclairer la plante en plus. Et quand il y a une personne à côté de l'usine, la lampe rouge peut être éteinte par le capteur de mouvement pour donner à l'usine un aspect vert et beau.

Mais la décision inverse est également justifiée - en reprenant la composition du luminophore, élargissez le spectre de l’émission de la LED blanche vers les ondes longues, en l’équilibrant pour que la lumière reste blanche. Et obtenez la couleur blanche extravagante, adaptée aux plantes et aux humains.

Il est particulièrement intéressant d’augmenter la proportion de rouge en augmentant l’indice global de rendu des couleurs. Il s’agit, dans le cas de l’agriculture urbaine, d’un mouvement social visant à faire pousser les plantes nécessaires à une personne vivant dans une ville, souvent avec l’intégration de l’espace vital et, partant, de la lumière des hommes et des plantes.

Questions ouvertes

Vous pouvez identifier le rôle du rapport entre la lumière rouge proche et éloignée et la possibilité d'utiliser le "syndrome d'évitement des ombres" pour différentes cultures. Il est possible d'argumenter sur quelles zones pendant l'analyse il est conseillé de casser l'échelle de longueur d'onde.

On peut discuter de la nécessité d'une plante pour la stimulation ou d'une fonction régulatrice de longueurs d'onde inférieures à 400 nm ou supérieures à 700 nm. Par exemple, il existe un message privé selon lequel l'ultraviolet affecte de manière significative les qualités de consommation des plantes. Entre autres choses, les variétés de laitue à feuilles rouges sont cultivées sans rayonnement ultraviolet, et elles deviennent vertes, mais elles sont irradiées avec de l’ultraviolet avant la vente, elles virent au rouge et vont au comptoir. Et la nouvelle métrique de PBAR (rayonnement biologiquement actif des plantes), décrite dans la norme ANSI / ASABE S640, Quantités et unités de rayonnement électromagnétique pour les plantes (organismes photosynthétiques, correctement prescrite pour tenir compte de la plage de 280 à 800 nm)?

Conclusion

Les chaînes de magasins choisissent des variétés plus anciennes, puis l’acheteur prend un rouble pour des fruits plus brillants. Et presque personne ne choisit le goût et l'arôme. Mais dès que nous nous enrichirons et commencerons à exiger davantage, la science donnera instantanément les bonnes variétés et les bonnes recettes pour la solution nutritive.

Et pour que la plante puisse synthétiser tout ce qui est nécessaire au goût et à l’arôme, il faudra un éclairage avec un spectre contenant toutes les longueurs d’onde auxquelles la plante réagit, c’est-à-dire qu’un spectre continu est nécessaire. La solution de base sera peut-être une lumière blanche avec un rendu des couleurs élevé.

Littérature
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2. Ptushenko VV, Avercheva OV, Bassarskaya EM, Berkovich Yu A., Erokhin AN, Smolyanina SO, Zhigalova TV, 2015. Croissance limitée du chou chinois sous une combinaison lampe à pression de sodium. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Environnement lumineux de haute qualité pour l'homme et les plantes. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu H. Liu, 2014, Croissance, Triticum aestivum L., idi id id id Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. La laitue hydrodynamiquement cultivée (Lactuca sativa L. var. Capitata) // Scientia Horticulturae. - 2013. - V. 150. - P. 86–91.
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7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Yakovlev, A.I. Znamensky, I.G. Tarakanov, S.G. Radchenko, S.N. Lapach. Justification des régimes d’éclairage optimal des plantes pour la serre d’espace Vitacycle-T. Médecine aérospatiale et environnementale. 2016. T. 50. № 4.
8. Konovalova, I.O., Berkovich, Yu.A., Erokhin, AN, Smolyanina, S.O., Yakovleva, OS, Znamensky, AI, Tarakanov, IG, Radchenko, S.G., Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optimisation du système d'éclairage à LED de la serre à vitamines. Médecine aérospatiale et environnementale. 2016. T. 50. № 3.
9. Konovalova, I.O., Berkovich, Yu.A., Smolyanin, SO, Pomelova, MA, Erokhin, AN, Yakovleva, OS, Tarakanov, I.G. L'influence des paramètres du régime de lumière sur l'accumulation de nitrates dans la biomasse aérienne de chou chinois (Brassica chinensis L.) en culture avec des irradiateurs à LED. Agrochimie. 2015. № 11.

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