Avantages des LED dans les serres horticoles

Il est prouvé que lumière rouge et la lumière bleue stimulent la croissance des plantes. L'éclairage LED permet de contrôler la composition spectrale et le rendement énergétique pour améliorer l'efficacité et réduire les coûts. Lance Hemming, Global Product Group Manager pour RS Components, explique :

 

Les recherches scientifiques réalisées depuis de nombreuses années démontrent que les plantes sont plus sensibles à certaines longueurs d'onde de la lumière. Les chercheurs ont confirmé que les lumières rouge et bleue ont un effet stimulateur beaucoup plus puissant sur la photosynthèse et la croissance des plantes que la seule lumière blanche. En fait, les crêtes du spectre d'absorption de la lumière correspondant à l'absorption de la chlorophylle tombent dans les gammes de 400 à 500 nm et 600 à 700 nm. Il a été constaté que différentes compositions spectrales stimulent différentes phases et aspects de la croissance végétale, tels que la germination, la formation des racines, feuilles et fruits. D'après les recherches et les expériences réalisées, les horticulteurs ont défini des techniques permettant d'accélérer la croissance des plantes, leur résistance et les rendements.

 

Les crêtes spectrales rouges et bleues favorisent l'absorption de la chlorophylle.

La culture sous serre prend de plus en plus d'importance, non seulement pour répondre à la croissance de la demande locale, réduire les transports, mais aussi satisfaire la demande croissante en produits hors saison ou spécialisés. L'éclairage des serres est indispensable pour prolonger la saison de production dans les pays où l'hiver se caractérise par de longues périodes d'obscurité. Les pays fortement urbanisés, et où les terres agricoles sont limitées, dépendent de serres, ou autres installations fermées, pour augmenter leur production alimentaire.

Les progrès technologiques ont permis aux éclairages LED de devenir une proposition intéressante pour les serres et les producteurs fermiers de toutes tailles dans le monde entier. Les réductions de coût générées par l'utilisation de LED écoénergétiques sont suffisantes pour convaincre un grand nombre de grands producteurs d'abandonner les technologies traditionnelles, telles que les HPS et les tubes fluorescents.

Mais la technologie LED offre de nombreux avantages supplémentaires. L'un des plus importants est la possibilité de contrôler et de varier la composition spectrale de la lumière générée. Les producteurs peuvent non seulement optimiser leurs récoltes, mais aussi améliorer la santé des plantes, et par conséquent réduire l'utilisation des agents de fertilisation et des produits chimiques.

 

Faible génération de chaleur

La technologie LED offre un autre avantage important : une puissance lumineuse élevée associée à une faible génération de chaleur. Par conséquent, les sources de lumière peuvent être distribuées plus uniformément dans toute la zone cultivée, plus proches des plantes sans risque d'effet thermique nuisible. Les LED offrent de nouvelles possibilités d'installation, telles que les bandes lumineuses utilisés pour les rayonnages, idéales pour les semis, permettant d'augmenter le nombre de rayons par serre. Au lieu des éclairages au plafond, des configurations planars ou verticales intra-canopée, ou rideaux, peuvent être installées en fonction des hauteurs et des densités pendant les dernières phases de croissance. Grâce à la chaleur radiante réduite de l'éclairage LED, la gestion de la température est plus facile, permettant de réduire et de simplifier les systèmes de climatisation et de ventilation.

Les producteurs commencent par expérimenter les espaces verticaux, par exemple des tours qui peuvent être converties en zones de culture sur plusieurs étages. La densité des plants par hectare peut alors être considérablement augmentée, grâce à des systèmes d'éclairage à semi-conducteurs minces, peu encombrants et ne générant qu'une chaleur limitée.

Les LED sont robustes et fiables dans une gamme étendue de températures et sont faciles à intégrer dans des boîtiers étanches. La durée de vie, souvent indiquée comme égale ou supérieure à 10 000 heures, réduit les exigences de la maintenance et les coûts.

La facilité de programmation des systèmes d'éclairage LED permet de gérer des zones adaptées aux besoins spécifiques des semis, ou par exemple d'organiser différentes cultures dans une même serre. Des programmes sophistiqués peuvent être mis en œuvre et exécutés automatiquement en utilisant des techniques de variation et d'activation pour simuler la succession des jours et des nuits.

Des recherches très récentes confirment que les abeilles sont plus actives sous un éclairage LED que sous des sources HPS, par exemple, ce qui induit une amélioration des taux de pollinisation. En outre, certains nuisibles, tels que les pucerons, sont moins actifs sous un éclairage LED que sous HPS, probablement parce que la chaleur radiante est réduite.

 

Sélection des produits

Le choix des composants spécialisés pour les applications horticoles est déjà très étendu, incluant des lampes LED individuelles, des ampoules et des fixations, jusqu'aux modules et systèmes d'éclairage complets dans différentes tailles et formes.

Les diodes sont elles-mêmes disponibles à des longueurs d'onde spécifiques dans les crêtes spectrales rouges et bleues. Des dispositifs minces à haute luminosité peuvent être installés avec des fixations compactes pour remplacer les tubes ou lampes traditionnelles, ou montés sur des câbles en rideaux ou le long des rayons. Des lentilles et des optiques secondaires peuvent être montées sur des dispositifs compacts pour créer des faisceaux spécifiques répondant à des exigences précises en termes de hauteur et de luminosité.

Osram, par exemple, offre des LED rouges et bleues à haut rendement, conçues pour des applications horticoles, dans ses gammes Oslon SSL 80/150 et Golden Dragon Plus, avec des longueurs d'onde de 644 à 666 nm et 449 à 461 nm. Les LED rouges se caractérisent par des rendements de 37 % à 49 %, avec une puissance de 330 mW et un courant de 400 mA. L'angle de faisceau des modèles Golden Dragon Plus est de 170o, alors que les Oslon SSL sont plus petits et étroits avec un angle de 80o, ce qui permet de créer des installations denses avec des optiques externes.

Cree a créé une offre comparable de LED rouges et bleues avec ses gammes XP-E et XB-D. Les produits XP-E rouges et bleus, par exemple, se caractérisent par des longueurs d'onde de 620 à 630 nm et 465 à 485 nm respectivement, avec un angle de faisceau de 130o. La gamme XLamp XB-D couleur de Cree est annoncée avec une puissance lumineuse maximale 40 % supérieure à celle de la gamme XP-E, offrant donc un système plus économique.

 

Barrette de LED

LEDiL Oy a développé la barrette de LED Petunia, spécialement conçue pour les systèmes d'éclairage des serres horticoles où sont cultivées des plantes de tailles moyennes. Cette barrette LED mince mesure seulement 29,5 x 46,5 x 7,4 mm et produit un angle de faisceau moyen (28 à 32o demi-maximum à pleine largeur) qui permet de l'installer à quelques mètres au-dessus des couches. Elle combine 12 LED rouge, bleu et blanc chaud dans un module compact au format 3 x 4. L'inclusion des LED de lumière blanche est importante pour le confort du personnel travaillant régulièrement dans les serres.

La barrette est moulée avec du plastique polyméthacrylate de méthyle (PMMA) de qualité optique à haute précision, un matériau classé UL94HB offrant une gamme de températures opérationnelles de -40 à 100 oC. Outre son rendement de transmission élevé, elle est extrêmement résistante aux ultra-violets, robuste, résistante aux rayures et à l'abrasion. Quatre versions Petunia sont disponibles, chacune étant basée sur des LED provenant de différents fabricants. Elles se différencient principalement par leur angle de faisceau et leur intensité lumineuse. Leur sélection dépend de chaque application, de la distance entre le luminaire et la cible, la combinaison entre la longueur d'onde et la puissance lumineuse requises.

Sur les modèles à LED bleu profond et hyper rouge Oslon SSL 80/150 LH Osram, le faisceau d'angle est le plus étroit (28o FWHM), avec une intensité lumineuse de 1123 lm @ 250 mA, une valeur cd/lm de 2,3 d'après la fiche du produit. Avec un angle de faisceau de 29o, la version Cree XP-E a une intensité lumineuse de 862 lm @ 250 mA et une valeur cd/lm de 2,2. Le modèle Cree XB-D a un angle de faisceau de 29o, une intensité lumineuse de 1037 lm @ 250 mA, générant une valeur cd/lm de 2,0. Enfin, le modèle Petunia basé sur les LED Nichia NVSxx19A, offre le plus large angle de faisceau (32o FWHM), avec une puissance lumineuse de 1138 lm @ 250 mA, et une valeur cd/lm de 1,7.

 

Conclusion

Vous pouvez parfaitement développer votre propre éclairage à partir de la diode elle-même, à condition de connaître la combinaison de longueurs d'onde requise pour votre application. Des systèmes et des modules, comme les barrettes Petunia, peuvent vous servir de base, puisqu'ils combinent des LED dotées d'optiques secondaires dans un format conçu spécialement pour les applications des serres horticoles.