Systèmes d’éclairage : LED vs HPS

Les lampes au sodium à haute pression (HPS) sont les poids lourds du monde de l’éclairage depuis des décennies, les autres systèmes d’éclairage n’ayant été que des menaces mineures pour leur suprématie. Nous allons dans ces lignes nous intéresser à ce qui différencie les types d’éclairage et ce qu’ils offrent aux cultivateurs.

La culture intérieure a changé la façon de cultiver toute plante. La culture en serre permet un contrôle complet du substrat de croissance, de l’éclairage, de l’irrigation, de l’humidité et de la température. Les jardiniers et botanistes amateurs peuvent ainsi cultiver à longueur d’année sans se soucier des changements de saison.

L’éclairage représente un aspect important de la culture intérieure. Alors que ce type de culture gagne en popularité, les systèmes d’éclairage sont devenus une préoccupation. Comment peut-on créer artificiellement le spectre complet de la lumière naturelle ? L’industrie de l’éclairage a mis au point des technologies adaptées à une foule de scénarios différents, dont des couleurs et des spectres différents.

Analysons de près les différents types d’éclairage et leur utilisation adéquate en culture intérieure. Regardons aussi les stades auxquels des spectres différents s’imposent et les façons dont cette concordance affecte le rendement.

Que sont donc les éclairages HPS, LED et LEP ?

  • Les lampes HPS émettent de la lumière en envoyant une décharge d’énergie à haute tension dans un tube pressurisé en quartz rempli de vapeur de sodium, ainsi que d’autres composants tels que le xénon et le mercure. En s’échauffant, les gaz émettent de la lumière. Le sodium émet une lumière jaune-orange intense qui peut être atténuée par le xénon et le mercure qui produisent tous deux une lumière de la partie bleue du spectre visible. On peut ainsi obtenir un éclairage plus blanc.
  • Les lampes à LED (diodes électroluminescentes), sont des semi-conducteurs, ce qui permet à l’énergie électrique de passer avec une faible résistance dans un sens, et avec une résistance considérable dans l’autre sens, à travers une « jonction p-n ».

D’un côté de la jonction se trouve un matériau traité pour contenir un excédent d’électrons alors que de l’autre côté, le matériau a été traité pour manquer d’électrons. Lorsque la tension est appliquée, les électrons supplémentaires se déplacent à travers la jonction pour combler les « trous d’électrons » de l’autre côté de la jonction.

Ce mouvement provoque l’émission de lumière, dont la couleur varie en fonction des matériaux utilisés. Le phosphure et le nitrure de gallium, l’aluminium, le zinc et le silicone sont les matériaux les plus fréquemment utilisés.

  • Les lampes au LEP (plasma électroluminescent) fonctionnement à peu près de la même manière que les lampes HPS, mais au lieu qu’une décharge à haute tension passe à travers une chambre en quartz remplie de gaz, l’énergie électrique est dirigée à travers un magnétron pour être convertie en champ de fréquence radio, avant de traverser la chambre. Les mélanges de gaz utilisés dans les lampes HPS et LEP sont similaires.

L’efficacité des différents systèmes d’éclairage

Le rendement (ou « efficacité lumineuse ») des systèmes d’éclairage peut être exprimé par une équation de base : le flux lumineux produit (lumens) divisé par le nombre total d’unités de consommation électrique (watts). On s’accorde généralement sur le fait que l’éclairage à haut rendement produit au minimum 90 lumens par watts (lm/W), certaines ampoules atteignant un rendement de 150 lm/W ou plus. De plus en plus souvent, les lampes de culture sont évaluées par rapport à leur indice PAR (rayonnement photosynthétiquement actif), mesuré en µmol/s (nombre de photons par seconde inondant 1m² de matière végétale).

L’unité de mesure µmol/s est de plus en plus souvent considérée comme un critère prédominant pour les lampes d’horticulture, car elle exprime la quantité de lumière utilisable par la plante. L’unité lm/W exprime quant à elle la quantité de lumière que perçoit l’oeil. Il est donc recommandé d’apprendre à calculer la mesure de puissance du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR). Vous pouvez trouver ici un guide qui explique le concept du PAR.

Actuellement, les ampoules HPS les plus performantes produisent environ 150 lm/W. Par exemple, les ampoules GE Lucalox 600 W produisent 90 000 lumens initiaux (les « lumens initiaux » désignent la quantité de lumière moyenne produite pendant les 100 premières heures), alors que les lampes HPS high-par 600 W de Lumatek en produisent 92 000. Bien que c’était rarement le cas auparavant, les nouvelles lampes HPS commencent désormais à intégrer les valeurs de PAR. Par exemple, les ampoules Lumatek de 600 W ont une puissance nominale de PAR de 1 030 µmol/s.

Pour les lampes de croissance LED, la valeur en lm/W est généralement considérée comme étant moins pertinente que la puissance de PAR. Cela s’explique par le fait que les systèmes basés sur un mélange des rouges et des bleus ont généralement un ratio global lm/W nettement inférieur – étant donné qu’ils fournissent les bandes les plus indispensables pour la photosynthèse, les dépenses en énergie lumineuse « inutile » peuvent être évitées.

Toutefois, les éclairages LED plus récents sont munis de bandes multiples qui créent un spectre plus complexe et complet censé être bénéfique pour la croissance végétale. De plus, ils incorporent aussi le blanc aux rouges et violet du spectre visible. Ces nouvelles LED à spectre complet indiquent parfois l’efficacité lumineuse en lm/W, parfois non. Les distributeurs les plus réputés doivent en principe mentionner la valeur lm/W et celle du PAR. 

Par exemple, l’entreprise californienne Kind LED indique le PAR fourni à différents endroits de la chambre de culture pour tous ses produits. En effet, le PAR émit directement sous une même lampe varie de celui qui se propage en périphérie. Le système LumiGrow light de Kind LED mesure la valeur totale de PAR à 1856 µmol/s, la valeur la plus élevée se situant directement au centre du mètre carré.  

En théorie, le rendement lumineux des LEP devrait excéder celui des HPS de 15 à 20 %, car il n’y a aucune perte de puissance pour réchauffer les électrodes. En pratique, l’efficacité de la source lumineuse des lampes de culture à LEP (également baptisées « HEP » [lampes plasma à haut rendement], ou simplement lampes « plasma ») est comprise entre 80 et 100 lm/W.

Spectre de la lumière et imitation de la lumière du jour

Malgré les avancées dans le domaine de la technologie d’éclairage HPS, elle reste majoritairement considérée comme étant moins efficace pour recréer la lumière du jour comparativement à d’autres systèmes d’éclairage modernes. Sans ajout de xénon et de mercure, la vapeur de sodium produit une lumière rouge-jaune intense.

Toutefois, il existe désormais de nouvelles ampoules dites à « spectre complet » qui sont composées d’un système à arc double comportant un halogénure métallique et un composant HPS. Par exemple, la lampe Hortilux Super Blue HPS/MH comporte un arc HPS de 600 W et un arc à halogénure métallique de 400 W, pour donner 110 000 lumens initiaux et une représentation bien plus précise de la lumière du jour que les lampes au HPS seul.

Les LED sont probablement à ce jour les meilleures concurrentes en termes de spectre, les nouveaux modèles à spectre complet offrant jusqu’à 11 bandes de longueurs d’onde de lumière dont les plantes ont le plus grand besoin. Par exemple, la lampe de culture Platinium P450 274 W à LED, fabriquée aux États-Unis (qui est considérée l’équivalent d’une lampe 600 W HPS) offre 11 bandes allant de l’ultraviolet à l’infrarouge.

Les LEP sont souvent vendues comme des lampes à spectre complet reproduisant le plus fidèlement la lumière du jour comparativement à toutes les lampes d’intérieur, mais leur spectre est limité par la composition des gaz à l’intérieur de la chambre. Il a fallu des décennies pour que la première technologie de LEP voie le jour en vertu de la médiocrité de leur rendu de couleurs, particulièrement des zones rouges du spectre.

Aujourd’hui, l’ajustement de variables telles que les gaz utilisés, les revêtements (par exemple les sels halogénures de métal) et même la pression de la chambre peut recréer plus fidèlement la lumière du jour. Ces lampes ont également l’avantage d’émettre une certaine quantité de lumière dans le spectre UV, mais il reste encore à démontrer si elles sont réellement supérieures aux systèmes LED à « spectre complet ».

L’influence de l’éclairage sur le rendement

Comme l’éclairage est l’un des deux éléments vitaux de toute plante (l’eau étant le second), il est naturel qu’il ait une grande influence sur le rendement. Les espèces à floraison annuelle évoluent selon un cycle finement défini de températures, d’heures d’ensoleillement et de spectre lumineux.

Lorsque l’été passe à l’automne, le spectre de la lumière change aussi, ainsi que d’autres facteurs affectant la floraison. C’est pour cette raison qu’afin de parvenir au meilleur rendement, il faut exposer les plantes à floraison annuelle aux types d’éclairage qui correspond le mieux à leur stade de croissance.

Les lampes HPS conviennent mieux durant la floraison puisque le spectre qu’elles émettent favorise la production de fleurs. Les LED sont aussi appropriées en période de floraison parce qu’elles émettent beaucoup de lumens. La plupart des espèces à floraison annuelle commencent à produire leurs fleurs en été, lorsque la lumière est abondante. La technologie LEP est encore bien loin derrière celle des LED et HPS, et le rendement qu’elle permet d’obtenir n’est pas aussi intéressant que celui d’autres types d’éclairage.

Généralement, les cultivateurs entament le cycle de croissance avec moins de lampes pour éviter de brûler (éclairage et chaleur) les plantules et jeunes plantes. A mesure que les plantes grandissent, plus d’ampoules sont utilisées pour fournir l’éclairage nécessaire.

Coût d’éclairage

Outre le coût de vente du système d’éclairage, il faut aussi considérer les frais de consommation électrique. Le continent sur lequel vous vivez peut influencer votre choix (LED vs HPS). L’électricité est généralement plus dispendieuse en Europe qu’elle ne l’est aux E.-U. Ainsi, les cultivateurs américains choisissent souvent un éclairage de 1000 W, alors que les Européens iront avec du 600 W ou même du 400 W.

Les lampes LED et HPS émettent le plus de lumens et sont aussi les plus énergivores. Pour cette raison, plusieurs cultivateurs éviteront de les utiliser en début de croissance, leur préférant des tubes fluorescents qui fournissent le peu d’éclairage que nécessitent les jeunes plantes. Une autre façon de réduire la facture électrique est de commencer avec le minimum de lampes et d’augmenter à mesure que les plantes grandissent.   

Les cultivateurs qui combinent différents types d’éclairage augmentent la complexité de leur système, ce qui laisse plus de place à l’erreur et ajoute beaucoup de variables à l’équation. Pour ne pas se compliquer la vie, un seul système est suffisant. Une fois que vous acquérez plus de connaissances, vous pouvez essayer des combinaisons.

Résultats de notre sondage Twitter : LED vs HPS

Nous avons fait un sondage Twitter pour comprendre les habitudes d’utilisation de nos fans. Voici les résultats!

1. Avez-vous déjà cultivé sous des lampes LED ?

  • Oui – 36 %
  • Non – 39 %
  • Non, mais je le ferais – 21 %
  • Non, et je ne le ferais pas – 4 %

2. Avez-vous déjà cultivé sous des lampes HPS ? 

  • Oui – 73 %
  • Non – 18 %
  • Non, mais je le ferais  – 5 %
  • Non, et je ne le ferais pas – 4 %

3. Avez-vous déjà cultivé en utilisant une combinaison LED et HPS ?

  • Oui – 11 %
  • Non – 74 %
  • Non, mais je le ferais – 11 %
  • Non, et je ne le ferais pas – 4 %

4. Avez-vous été satisfait des résultats des LED ?

  • Oui, très – 43 %
  • Oui – 21 %
  • Oui, mais ça aurait pu être mieux – 21 %
  • Non – 15 %

5. Avez-vous été satisfait des résultats d’une HPS ? 

  • Oui, très – 32 %
  • Oui – 32 %
  • Oui, mais ça aurait pu être mieux – 21 %
  • Non – 15 %

6. Quel facteur compte le plus pour vous lors de l’achat d’un nouveau système d’éclairage ?

  • Rendement – 40 %
  • Coût – 20 %
  • Consommation électrique – 25 %
  • Autre – 15 %

7. Quel facteur compte le moins pour vous lors de l’achat d’un nouveau système d’éclairage ?

  • Rendement – 22 %
  • Coût – 11 %
  • Consommation électrique  – 50 %
  • Autre – 17 %

8. A prix égal, préféreriez-vous les LED aux HPS ?

  • Oui – 68 %
  • Non – 23 %
  • Je ne sais pas – 9 %

Quelle est votre expérience avec les systèmes d’éclairage, lequel préférez-vous ? Nous aimerions vous lire dans la section des commentaires.  

  • Disclaimer:
    Les lois et règlements régissant la culture du cannabis différent d’un pays à l’autre. Ainsi, Sensi Seeds vous recommande fortement de vérifier les lois et règlements de votre région. Ne contrevenez pas à la loi. 

Comments

0 réflexion sur “Systèmes d’éclairage : LED vs HPS”

  1. Ajouter artificiellement et volontairement du CO2 alors que la terre est en plein réchauffement climatique dû au CO2 et au méthane, c’est d’une idiotie…

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