Incubateurs illuminés (Phytotrons)

Les 9 questions clés à se poser pour choisir l’éclairage de vos échantillons ;

Quel type d’essais ?

Devez-vous reproduire les conditions extérieures ? ( un spectre lumière du jour est alors sûrement adapté )

Ou alors plutôt favoriser (accélérer) un process ? par exemple avec spectre « croissance des plantes » avec mélange de LEDs monochromatique rouges et bleues.

Ou encore réaliser des tests normalisés ?

Chambre très spécialisée , ou généraliste ?

Si votre chambre est affectée à un seul type de plantes, alors nous pouvons vous conseiller sur le spectre le mieux adapté à vos besoins .

Par contre, si vous devez faire des essais sur une grande variété d’espèces, alors un spectre de type « blanc-chaud » sera préférable .

Quel type de lampes ?

La question ne se pose presque plus dans la mesure où les tubes néons sont de plus en plus difficiles à trouver au fur et à mesure que les fabricants les remplacent par des LEDs qui permettent d’obtenir des résultats similaires avec une dépense d’énergie bien moindre.

Quelle intensité d’éclairement ?

L’intensité est idéalement exprimée en micromoles/m2/s utiles pour vos plantes . Ou alors en Lux à une distance précisée de la chambre . Mais l’expression en PPFD est bien plus précise : voir pourquoi plus bas dans l’onglet « FAQ et Liens »)

Quel spectre ?

Le choix du spectre est absolument primordial pour maximiser le développement de vos échantillons. Vous trouvez ci-dessous plusieurs exemples de choix de rampes de LEDs ( donc de spectre ) préconisés par leurs fabricants en fonction de l’application

Quelle uniformité ?

C’est la question piège . Idéalement toute démarche scientifique devrait se baser sur des outils les plus homogènes et reproductibles possible . Mais avoir une uniformité parfaite a un fort coût, à l’investissement car on doit rajouter des sources, puis à l’usage .

Des tolérances très serrées doivent donc être réservées à des recherches très précises.

Photopériodicité ?

Avez-vous besoin de simuler une alternance jour/nuit ( ou autre ) ? Des saisons ? Faire une recherche multi-annuelle ?

Doit-on craindre certains nuisibles ?

Il se peut que le milieu dans lequel vont pousser vos plantes contiennent des larves de nuisibles qui peuvent se développer sous l’effet de la température et de la lumière . Ces nuisibles seront-ils porteur de maladie ? Ou ralentiront-ils votre process ?

Dans ce cas, il se peut que l’utilisation d’un peu d’UVs soit bénéfique . A tester, car trop d’UV peuvent aussi gêner le développement de vos plantes.

Profiter de l’Effet Emerson pour doper la croissance ?

L’effet Emerson est l’augmentation du taux de photosynthèse après exposition des échantillons à des longueurs d’onde lumineuses de 670 nm ( lumière rouge) et 700 nm (infra rouge).
Exposés simultanément à la lumière des deux longueurs d’onde, le taux de photosynthèse est bien supérieur à la somme des effets de la lumière rouge et de la lumière rouge lointaine.

En ajoutant nos « diodes-laser » il est possible de booster la croissance de 15 à 20%

QUELLES SONT LES MEILLEURES SOURCES DE LUMIÈRE POUR LA PHOTOSYNTHÈSE ?

Les organismes photosynthétiques, tels que les plantes et les algues, utilisent le rayonnement électromagnétique du spectre visible pour stimuler la synthèse des molécules de sucre.

Des pigments spéciaux dans les chloroplastes des cellules végétales absorbent l'énergie de certaines longueurs d'onde de la lumière, provoquant une réaction en chaîne moléculaire connue sous le nom de réactions dépendantes de la lumière de la photosynthèse. Les meilleures longueurs d'onde de la lumière visible pour la photosynthèse se situent dans la gamme bleue (425-450 nm) et la gamme rouge (600-700 nm).

Par conséquent, idéalement, les meilleures sources lumineuses pour la photosynthèse émettent de la lumière dans les gammes bleue et rouge. Dans cette étude, nous avons utilisé un spectrophotomètre pour collecter des spectres provenant de quatre sources lumineuses différentes. Cela nous a permis de déterminer les longueurs d'onde émises par chaque source et d'avoir une idée de leurs intensités relatives.

Le PAR ( Rayonnement Photosynthétiquement Actif )

Le rayonnement photosynthétique actif (PAR) désigne les bandes d'ondes de 400 à 700 nanomètres de rayonnement solaire que les organismes photosynthétiques peuvent utiliser dans le processus de photosynthèse. Toutes les longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm contribuent à la photosynthèse, et les longueurs d'onde comprennent des informations sur l'environnement de la plante.

Le CRI ( Indice de rendu des couleurs )

L'indice de rendu des couleurs (IRC ou IRC) est une mesure quantitative de la capacité d'une source lumineuse à révéler les couleurs de divers objets par rapport à une source de lumière idéale ou naturelle.

L'IRC peut être utilisé pour estimer l'aptitude de l'adaptation à la lumière oculaire humaine ; Il est considéré comme difficile de travailler avec des valeurs inférieures à 50 pendant de longues périodes.

MODÈLES SPECTRAUX ET CHOIX DES LEDs

La composition de la lumière que les cultures reçoivent n'est pas seulement importante pour que les plantes obtiennent de l'énergie pour la photosynthèse, mais les couleurs sont également décisives pour que les différents processus qui se déroulent dans la vie des plantes se développent avec une satisfaction totale. Les luminaires LED pour l'horticulture sont la solution idéale, car ils couvrent tout le spectre du rayonnement électromagnétique de la lumière grâce aux différents spectres disponibles. Une bonne option peut être de commencer à partir de la base du spectre avec de la lumière blanche et d'ajouter les spectres lumineux nécessaires pour renforcer les zones spécifiques, en obtenant le spectre personnalisé qui convient le mieux à la culture requise.

Comment choisir ses LEDs

1. Spectre complet

Le spectre complet du cycle est applicable dans toutes les phases de la croissance des plantes. Spectre complet, IRC 87, meilleure croissance en germination, végétation, floraison. Il ne nuit pas aux yeux de l'utilisateur. Favorise l'absorption des nutriments dans les plantes en croissance végétative. Il maximise la lumière rouge et bleue en améliorant l'absorption de la chlorophylle A et B avec un petit apport de longueurs d'onde vertes qui permettent une pénétration beaucoup plus profonde de la canopée. De plus, il favorise la photosynthèse à tous les stades, de la propagation à la floraison.

Comment choisir ses LEDs

2. Spectre pour la floraison

Le spectre de floraison est un spectre de lumière qui a été conçu pour les utilisateurs qui n'utilisent que des variétés à autofloraison dans leurs cultures. De plus, ce spectre ne peut être utilisé que dans la phase de floraison et de maturation, car il a son intensité maximale dans la composante rouge 660nm, favorisant la saveur, la qualité et la quantité de floraison de la récolte finale. Le spectre de floraison stimule la floraison avec le rouge lointain à  730 nm. (Facultatif)     

Comment choisir ses LEDs

3. Spectre de propagation

Les LED de culture avec spectre de propagation peuvent être utilisées comme éclairage pour la germination et la propagation, en raison de leur faible densité lumineuse par cm2 de surface de tube LED. Cela n'endommagera pas les plantes et vous pourrez les côtoyer. Les deux spectres lumineux disponibles du tube LED maximisent la composante bleue, avec son intensité maximale à 450 nm essentielle pour la croissance végétative, également la composante rouge essentielle pour la germination, la croissance des racines. Cependant, selon les expériences de chaque utilisateur, un certain équilibre de la lumière verte est maintenu dans le spectre des tubes LED, favorisant une meilleure pénétration de la canopée et contribuant à une meilleure absorption et métabolisme des nutriments.

Comment choisir ses LEDs

4. Spectre INFRAROUGE et ROUGE LOINTAIN

Le canal LED avec spectre FAR, émet une longueur d'onde de lumière rouge lointaine de 730 nm. Lorsque le rapport entre le rouge et le rouge lointain est faible, il provoque l'allongement de la plante, en particulier dans les cultures à lumière directe, et déclenche la floraison des plantes les jours où les programmes d'éclairage sont longs. Les plantes réfléchissent beaucoup plus le rouge lointain que le rouge.

Comment choisir ses LEDs

5. Spectre optimisé ultraviolet

Le canal LED avec le spectre UVA émet une longueur d'onde de lumière ultraviolette de 385 nm. Pour se protéger des effets des rayons ultraviolets, les plantes ont développé un mécanisme de défense naturel, les trichomes, composés d'alcaloïdes et de flavonoïdes, qui agissent comme des molécules photoprotectrices. L'émission de rayons ultraviolets contribue à la résistance des roses contre les agents pathogènes, les herbivores, la moisissure blanche causée par le champignon « Podosphaera pannosa », garantissant que les cultures de roses pousseront plus sainement et plus vigoureusement.

De plus, les terpènes sont des molécules aromatiques qui transforment les rayons ultraviolets en ondes lumineuses et en énergie moins nocives, obtenant de grandes et denses couches de résine pleines de THC et de CBD pour protéger contre les rayons ultraviolets.    

Comment choisir ses LEDs

6. Spectre rayonnement bleu

Le canal LED avec le spectre bleu, émet une longueur d'onde de lumière bleue de 450 nm. La lumière bleue est cruciale pendant la germination et la croissance végétative, aidant à d'autres réponses des plantes telles que la courbure phototrope (croissance latérale), empêchant la croissance allongée des plantes et régulant les ouvertures stomatiques (respiration des plantes).

Sous une lumière bleuâtre, les plantes forment plus de pousses latérales, ont un aspect plus compact et buissonnant et ont une forte carrure. De plus, la longueur d'onde des couleurs bleues est la deuxième couleur qui génère la réponse photosynthétique la plus élevée.

Comment choisir ses LEDs

7. Spectre rayonnement vert

Le canal LED avec le spectre vert émet une longueur d'onde de 525 nm. En général, un grand nombre de plantes ont une couleur verte sur leurs feuilles, reflétant la majeure partie de la composante verte de la lumière reçue. 

Tout apport de lumière verte aidera à pénétrer plus profondément dans le couvert végétal et facilitera une meilleure métabolisation des nutriments.

Dans le cas des cultures qui ont des feuilles d'une couleur autre que verte, comme le chou rouge, elles ont besoin de la composante verte de la lumière, si nous n'administrons que de la lumière bleue et rouge combinée, nous nous rendrons compte que les cultures changent de couleur en raison d'un manque d'absorption de l'énergie lumineuse, en variant leur pigmentation et en perdant la plupart de leurs propriétés.

Comment choisir ses LEDs

8. Spectre rayonnement orange et rouge

Le canal LED avec le spectre orange émet une longueur d'onde de 625 nm. Le canal LED avec le spectre rouge émet une longueur d'onde de 605 nm. Les plantes possèdent un photorécepteur spécifique appelé phytochrome pour l'absorption de ce type de couleur.

La couleur rouge favorise la saveur, la qualité et la quantité de la floraison et de la production de fruits. De plus, la lumière rouge augmente la production de méta-topoline, une hormone qui aide à maintenir des niveaux élevés de chlorophylle dans vos cultures, convertissant l'énergie solaire reçue en sucres.

La lumière rouge influence la décision de la plante de fleurir ou non. Pour cette raison, il est nécessaire de très bien protéger les périodes d'obscurité de la lumière rouge afin de ne pas trop prolonger la récolte des fruits qui en résultent.

Comment choisir ses LEDs

9. Catalogue des solutions

Que ce soit pour une chambre "reach-in" (phytotrons ) ou "walk-in" nous proposons des solutions réalisées sur-mesure : surface, dimensions, intensité, spectre

Les LEDs sont bien plus versatiles que les tubes néons : elles ont une consommation d'énergie et une émission de chaleur réduites, donc un impact minimal sur les conditions de croissance et elles permettent d'utiliser autant de hauteur que possible pour le développement de la plante.

La composition spectrale du produit peut être entièrement personnalisée en fonction du type de plantes que vous souhaitez : intensité, température de couleur et mélange de spectres ; en fonction du type de croissance et des objectifs poursuivis.

Quelques liens utiles sur la lumière : afin de bien comprendre les différentes mesures.

• Intensité lumineuse et distance : une vidéo simple pour comprendre l’effet de la distance de la source sur l’éclairement reçu par vos échantillons

• La recette lumière ( selon Philips Lighting ) : Intensité, Spectre, Uniformité, Durée sont les 4 caractéristiques à déterminer pour une éclairement optimal de vos échantillons

• PAR,PPF,PPFD,PFD  : une video en Anglais pour expliquer les différentes manières de mesurer les radiations utiles à la photosynthèse qui arrivent sur vos échantillons :

  • PAR : Photosynthetically Active Radiation. Unité : W/m2 . Seuls les Watt générés dans la bande de longueur d’onde entre 400 et 700 nm sont comptés.

  • PPF : Photosynthetic Photon Flux

  • PPFD : Photosynthetic Photon Flux Density.  Unité : micromoles/m2/s . Uniquement les photons entre 400 et 700 nanomètres sont comptés

  • PFD : Photon Flux Density . Unité : micromoles/m2/s . Les photons entre 300 et 800 nanomètres sont comptés, car on s’est aperçu que certaines longueur d’onde dans les UV et les IR favorisent la photosynthèse.

• Conversion PPFD–Lux. Page très utile . Attention le spectre a beaucoup d’influence sur le résultat obtenu

• Les LEDs et les plantes : dans cet article l’équipe de recherche belge VEGELED, démontre après 2 ans de recherche que les LEDs peuvent être utilisées aussi de manière positive dans l’horticulture. Vous y trouverez aussi une correspondance entre les différentes sources de lumière ( LEDs, Tubes Néons, Lampes fluo-compactes, HPI ( Lampes aux iodures métalliques ), HPS ( lampes au sodium ). Il est démontré que la quantité de photons utiles à la photosynthèse ( essentiellement dans le bleu et rouge ) est 770% plus importante par mille lux avec un mélange de LEDs monochromes.

• Candela, Lux, Lumen :  une page qui résume cela , avec en plus des idées d’ordre de grandeur d’éclairement

• Fermes verticales ( Vertical Farming ) : Philips travaille activement sur ce secteur en pleine expansion

• Pourquoi les LEDs sont plus efficaces que les lampes HPS ?  La réponse par Philips en image

• L’effet Emerson : l’effet Emerson est l’augmentation du taux de photosynthèse après exposition des échantillons à des longueurs d’onde lumineuses de 670 nm ( lumière rouge) et 700 nm (infra rouge).
  Exposés simultanément à la lumière des deux longueurs d’onde, le taux de photosynthèse est bien supérieur à la somme des effets de la lumière rouge et de la lumière rouge lointaine.

• Valoya-Le Blog : ce blog est une mine de renseignements sur la lumière . Par un des fabricants de LEds parmi les plus pointus

• Spectres lumineux par Valoya : tous les paramètres importants et leur influence sur la croissance des plantes

• Le guide de l’éclairement technique par Valoya : un guide de l’éclairage professionnel « pour les nuls » particulièrement bien fait .

• Le guide croissance des plantes par Valoya : avec ce document vous aurez une bien meilleure compréhension de l’influence de la lumière sur la croissance des plantes

Quelques liens utiles sur la croissance des plantes 

• Germination – Base de données par espèce  : une mine d’informations qui regroupe dans un Abécédaire, les conditions de germination des graines connues.

• Tests de germination ISTA :  un mémoire universitaire qui décrit les différents tests ISTA pour déterminer la qualité des semences  . Test sur papier ou sur sable . Tests d’intensité de croissance , de vieillissement accéléré, de « Hiltner », « cold test ».

• ISTA  ( International Seed Testing Association ) :  Assurance Qualité des Semences .

  • ISTA rules 2021 : introduction

  • ISTA rules 2021 : certificats

  • ISTA rules 2021 : échantillonage

  • ISTA rules 2021 : test santé des semences

• Lampes de croissance pour les plantes : un article de blog néozélandais particulièrement détaillé sur les meileures lampes adaptées à différent types de plantes .