L’éclairage artificiel

Une multitude d’éclairages existe, lequel est adapté à nos plantes ? Faisons le tour de la question, comparons les et vous serez plus apte à choisir.
Nous considérerons dans cet article que la somme dépensée doit rester faible.

Généralités

Les principaux facteurs :

Spectre des ampoules à incandescence
et des tubes fluorescents ou luminescents

• Le lux est une unité de mesure de l’éclairement lumineux. (lx) Il caractérise le flux lumineux reçu par unité de surface.
  Un lux est l’éclairement d’une surface qui reçoit, d’une manière uniformément répartie, un flux lumineux d’un lumen par mètre carré.
• Le flux lumineux est la quantité de lumière perçue par l’oeil humain, elle est exprimée en lumens. Elle permet
  de définir le rendement d’une source lumineuse, exprimé en lumen/watt.
  Ainsi que l’éclairement lumineux exprimé en lux ou lumens (Unité de mesure du flux lumineux en physique).
  par Watt ou lm/W.
• W ou Watt. Facteur important qui va se répercuter sur la facture d’électricité. Pour un tube fluorescent, elle correspond directement à sa longueur. 18 W pour 60 cm, 36 W pour 1,20 M et 58 W pour 1,50M.
• La qualité de l’éclairage (ou spectre) a aussi son importance. Il s’agit de savoir quelles sont
  les longueurs d’ondes utiles.
  La lumière blanche est composée de l’ensemble de longueurs d’ondes du spectre visible.
  La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l’oeil humain.
  Elle commence à l’ultra-violet (400 nm) jusqu’à l’infrarouge (750 nm). Toutes les sources
  de lumière visible n’émettent pas exactement le même spectre. Certaines couleurs peuvent être absentes, ou
  en faible quantité. D’autres, au contraire, peuvent être en grande quantité.
  Au cours du processus de la photosynthèse, processus bioénergétique qui permet aux plantes de synthétiser leur matière organique en exploitant l’énergie solaire.
  photosynthèse, ce sont les longueurs d’ondes correspondant au bleu (440 nm) et au rouge (660 nm) qui
  sont les plus efficaces. On aura donc intérêt à choisir des sources de lumière privilégiant ces longueurs d’onde.
• L’Indice de Rendu des couleurs (capacité d’une source de lumière à restituer les différentes couleurs du spectre visible sans en modifier les teintes).
  (IRC). Un IRC = 100 a un rendu parfait des couleurs.
• La température de couleur (Permet de déterminer la couleur d’une source de lumière)
  en çK (Kelvin). Une source lumineuse de moins de 5 500 K aura un rendu jaune rose ou rouge,
  tandis qu’a plus de 5 500 K aura un rendu bleueté jusqu’à bleu. En clair, c’est la gamme de couleurs que produit l’éclairage

Quelques exemples

• Dehors au soleil 50 000 à 100 000 lux
• Dehors par ciel couvert 25 000 lux
• Une rue la nuit bien éclairée 25 à 70 lux

Ampoule à incandescence

Les différents types d’éclairages

Chaque type de lampe emettra sur certaines longueurs d’ondes plus ou moins bénéfiques pour nos plantes,
mais nous verrons que certains paramètres seront à prendre en compte.

Incandescence

• Ampoule classique : grande quantité de lumière rouge, très peu de bleue, 70% de pertes, rendement
  12 à 20 lm/W et durée de vie d’environ 1 000 h. Coût faible. Rendu des couleurs : excellent.
  Appelée à disparaître au profit des lampes fluo-compactes.
• Ampoule Halogène : comme pour l’ampoule classique, rendement meilleur, 15 à 30 lm/W et durée de vie
  2 000 à 4 000 h. Un peu plus cher que l’ampoule classique. Elle emet des ultraviolets qui sont
  filtrés par un verre. Rendu des couleurs : excellent.

Ces deux types de lampes ne sont pas rentables en raison de leur consommation, durée de vie, longueurs d’ondes.
De plus, elles chauffent bien trop pour être placées tout près des plantes.

Les lampes à décharge

• Les tubes fluorescents : Ils sont appelés à tort néons.
  Les lampes néon sont des cas particuliers de tubes fluorescents utilisant pour gaz du néon. C’est ce qui leur confère leur couleur rouge caractéristique.
  Elles sont surtout utilisées pour les enseignes lumineuses.
  
  Certains émettent plus dans les basses longueurs d’ondes, d’autres dans les hautes. Leur coût est moyen, ils ne chauffent presque pas. Leur
  durée de vie est d’environ 10 000 à 20 000 h (1 à 2 ans), le rendement 50 à 80 lm/W. Rendu des couleurs : bon à mauvais.
  Nous reviendrons plus en détails sur ce type d’éclairage qui semble êre un bon compromis.
• Lampes à vapeur de mercure haute pression (Les vapeurs de mercure sont nocives): Rendement 50 à 70 lm/W, durée de vie 15.000 à 20 000 h,
  prix bien plus élevé, la lumière émise est bleuté.
• Lampes à vapeur de sodium basse pression (LPS) : Rendement 140 à 180 lm/W durée de vie 15.000 h. Lumière
  émise plutôt orangée. Prix élevé, utilisée en éclairage des routes et des stades. Rendu des couleurs : très mauvais.
• Lampes à vapeur de sodium haute pression (HPS) : Prix élevé, Rendement 100 à 130 lm/W durée de vie 12 000 à 22 000 h.
  La lumière émise est plus éblouissante que la précédente et est principalement utilsée pour les éclairages public.
  Rendu des couleurs : mauvais.
• Lampes à halogénures métalliques (MH ou metal halide) : Rendement 140 à 180 lm/W, durée de vie 16 000 h, lumière orangée, utilsation :
  stades et les vitrines commerciales. Emission d’UV filtrés. Rendu des couleurs : excellent. (Photo plus bas)

Les lampes luminescentes

• Les diodes électroluminescentes ou leds (Une diode électroluminescente (abrégée en DEL), également appelée LED
  de l’anglais pour light-emitting diode est un composant électronique capable d’émettre de la lumière
  lorsqu’il est parcouru par un courant électrique): prix moyen à élevé. Rendement 12 à 60 lm/W, durée de vie 50 000 à 100 000 h.
  Elles ne supportent pas la chaleur et fonctionnent en basse tension, avec un transformateur.

Les tubes fluorescents

Schéma de principe du tube fluo.

Revenons donc sur ces fameux tubes. Ils s’achètent près de chez nous, ne sont pas très onéreux, pratiques et
seuls ou en duo peuvent répondre aux exigences de la culture de nos plantes. Ils pourront servir de source lumineuse
complémentaire ou bien unique pour les semis.

Ils sont appelés tubes fluorescents ou tubes luminescents et néons (Les lampes néon sont des cas particuliers de tubes fluorescents utilisant pour gaz du néon.
C’est ce qui leur confère leur couleur rouge caractéristique. Elles sont surtout utilisées pour les enseignes lumineuses).
à tort. Le néon produit une lumière rouge et fonctionne en (Tension supérieure à 1 000 Volts),
haute tension.

Comment ça marche, un peu de technique

Je ne vais pas rentrer trop dans les détails techniques mais voici le principe de fonctionnement :
Le tube est rempli de gaz rare et de vapeurs de mercure*.
Les électrodes placées aux extrémités du tube, chauffent et émettent des électrons.
Ces électrons en se déplaçant d’une électrode à l’autre, heurtent les atomes de mercure et leur
communiquent une énergie.
Les atomes de mercure libèrent ensuite cette énergie sous forme de rayonnement ultra-violet.
Cette lumière est transformée en lumière visible proche du blanc, par la couche fluorescente
qui tapisse la surface interne du tube.

Pour mettre ce dispositif en oeuvre il faut un starter qui sert à amorcer le tube, ainsi qu’un ballast
qui produit la surtension nécéssaire à l’amorçage du tube et de limiter l’intensité de l’arc lorsque
le tube est amorcé.
Il faut aussi savoir que lorsque votre appareil est muni d’un condensateur, il ne faut pas l’enlever; il sert
à améliorer le facteur de puissance et à donner une durée de vie plus grande à votre interrupteur ;).
Un tube scintille à une vitesse de 100 hz, invisible à l’oeil humain mais cela augmente la fatigue visuelle.

Les tubes fluorescent perdent leur éclat progressivement au cours du temps. Il ne faut pas attendre qu’ils ne
fonctionnent plus pour en changer. Un tube allumé toute la journée, tous les jours, se change au bout d’un an.
Quand on change un tube, on change le starter avec, ils vont de paire. Attention, lors de l’achat des starters,
regardez bien la puissance (W) pour laquelle ils sont prévus !

* Les tubes ou les lampes fluo-compactes, une fois usés ne doivent pas être mit à la poubelle mais doivent
être recyclés et c’est obligatoire ! Merci de respecter l’environnement.
Il en est de même pour toutes les lampes au mercure ou à halogénures métalliques.

Cadre réglementaire :
 Le décret de 1997
(décret numéro 97-517 du 15 mai 1997, JO du 23 mai 1997) classe les lampes
contenant du mercure parmi les déchets dangereux.
Ces nouvelles exigences réglementaires imposent donc une démarche spécifique pour l’élimination des lampes
et des tubes fluorescents.

Les déchets contenant du mercure et des poudres fluorescentes doivent faire l’objet de précautions particulières
lors de leur collecte, stockage, transport et traitement, afin d’éviter tout rejet dans l’environnement.
 Décret n°; 2002-540 du 18 avril 2002 relatif
à la classification des déchets.

Le bon compromis

Lampe à halogénures
métalliques

Pour des raisons économiques, de pratique et de facilité de mise en oeuvre, nous allons voir pourquoi notre
choix se porte sur l’utilisation des tubes fluorescents.
D’autres types de lampes sont spécialement conçus
pour l’horticulture, mais ils sont d’un coût et d’une consommation bien plus importante.

Les tubes conçus pour les plantes

En simplifiant un peu je dirais qu’il nous faut un type d’éclairage qui illumine dans les bleus et
dans les rouges. Le bleu est responsable du développement des feuilles et intervient dans la coloration
vert foncé du feuillage, tandis que la lumière rouge favorise l’élongation des tiges ainsi que la floraison.
Il existe des tubes rassemblant ces conditions dont les plus connus sont les tubes Gro-lux. L’idéal serait
de les utiliser, mais ils sont nettement plus chers et il ne faut pas oublier qu’il va falloir les changer
tous les ans !
D’autres éclairages sont destinés à la culture. Il s’agit principalement des lampes à sodium haute pression (HPS).
Ces lampes sont coûteuses et nécessitent un appareillage pour fonctionner, d’où un coût plus élevé. Elles sont
d’une plus grande puissance que les tubes fluorescents, donc consommation supérieure, chauffent beaucoup et
doivent donc être placées plus loin de la zone de culture. Elles sont généralement employées par les horticulteurs.

Une alternative, les tubes non conçus pour les plantes

Nous y voilà !
Dans les tubes courants, il en existe deux types qui ensembles donneront un spectre satisfaisant.
Le blanc chaud, ou warm white, ou ref. 830 et le blanc froid ou cool white ou blanc industriel ou ref. 840
suivant les marques.
Le 830 emet plus dans les oranges et le 840 dans les bleus ! C’est aussi simple que cela.
Petit détail qui a son importance : vu la distance entre les tubes et les plantes, il y a un risque que les tubes
reçoivent de l’eau. Une lampe qui chauffe beaucoup exploserait suite au choc thermique (Brusque changement de température pouvant provoquer l’explosion de la lampe). Les tubes, eux ne chauffent pas beaucoup.

L’utilisation

Décrypter

• 1 Indique le diamètre du tube. T5 : 16 mm, T8 : 26 mm, T12 : 38 mm.
• 2 Puissance en Watts (W). Indique donc la consommation
• 3 Codes fréquents :
  • 827 82 à 85,temp. de couleur : 2700 K, blanc très chaud
  • 830 82 à 85,temp. de couleur : 3000 K, blanc très chaud
  • 840 82 à 85,temp. de couleur : 4000 K, lumière du jour
  • 930 92 à 98,temp. de couleur : 3000 K, blanc chaud
  • 940 92 à 98,temp. de couleur : 4000 K, lumière du jour

En comparaison, une ampoule à incandescence a un IRC de 97.

Pour les semis

Le but est d’éclairer une surface maximale. Alors le plus pratique est de donner les dimensions à vos besoins
de culture en fonction de la longueur des tubes dont vous disposez. En général, 60 cm pour les 18 W, 1,20 M
pour les 36 W et 1,5 M pour des 58 W. De là, on peut en déduire des longueurs de 70, 130, 160 cm afin de
laisser 5 cm aux extrémités. La distance sous les tubes sera réduite, entre 5 à 10 cm pour les 18 W et 10 à 20 cm
pour les 58 W. La largeur d’éclairement sera d’environ 20 cm par tube (Pour une distance de 10 cm entre le tube
et les plantes). Les cotés du conteneur, s’il y en a, seront de préférence peint en blanc et c’est tout.

Une fois cette méthode maîtrisée, si vous désirez semer en plus grande quantité et si vous disposez de plus de
place et d’un budget plus important, vous pourrez vous lancer dans l’éclairage avec des lampes MH ou HPS.
Vous pouvez consulter l’article sur La boîte à boutures ou semis sur ce site, qui
vous montrera un exemple d’utilisation. Cet article n’a pas vocation d’indiquer les différentes méthodes de
culture.

On s’y perd ?

Mais alors, on nous conseille des tubes qui n’ont pas le meilleur IRC ?
Oui ! L’IRC (capacité d’une source de lumière à restituer les différentes couleurs du spectre visible sans en modifier les teintes)
d’une lampe, ou Indice de Rendu des Couleurs est la capacité d’une lampe à nous permettre de distinguer
toutes les couleurs de l’objet qu’elle éclaire. Ce qui signifie que choisir un tube avec un IRC plus élevé,
nous coûterait plus cher et nous ferait un peu mieux distinguer les couleurs de nos plantes sans leur apporter
de petit plus.

Pour résumer, il nous faut un spectre correct pour les plantes : solution deux tubes. Et la
quantité de lumière (puissance), et la température de couleur, et …. ? Pas de soucis, les deux tubes cités
plus haut, s’ils sont placés à bonne distance, feront l’affaire.

Précautions !

Symbole
Classe II

A moins d’être de classe 2, (voir symbole), c’est à dire qui ne nécéssite pas de terre,
vos appareils seront reliés à la borne de terre et connectés à une prise à l’aide d’un conducteur 3 fils
(PhNT) et sur un circuit protégé par un disjoncteur différentiel(c’est un organe électromécanique, voire électronique, de protection,
dont la fonction est d’interrompre le courant électrique en cas d’incident sur un circuit).
En fait, c’est obligatoire (Norme NF C 15-100)* !
Pas de fils souples à l’extérieur des appareils, pas de bornes de raccordement qui ne sont pas dans une boite de connection.
Les risques avec l’eau : si vous vaporisez de l’eau, l’appareil d’éclairage devra être marqué IP X4 **. Si vous ne vaporisez pas IP X1 est suffisant.
X peut prendre n’importe quelle valeur mais doit être supêrieur ou égal à 2, donc il ne faut pas enlever le capot plastique ou métallique de l’appareil.

* Ou le symbole du triangle avec une goutte d’eau à l’intérieur. Ce marquage doit se trouver avec la notice d’installation au minimum. IP signifie Indice de Protection.
Le premier chiffre concerne la pénétration des corps solides et le second des corps liquides.
** Si vous avez des questions au sujet de la norme électrique, n’hésitez pas à me contacter.

La culture sous éclairage artificiel

Quelques articles concernant la culture et les semis sous éclairages artificiels.

•  Présentation d’une méthode de semis de cactées
•  Les semis de cactées
•  Le semis en sachets
•  Fabrication d’un lit breton

Le mot de la fin

Si vous connaissez un site qui décrit une méthode de culture sous éclairage artificiel, n’hésitez pas,
contactez moi.
Remerciements à Alain et Pierre pour m’avoir conseillé et corrigé.
Vous pourrez retrouver sur le  Cactus Francophone, le même article adapté.