1. Correspondance spectrale : le « code de perception des couleurs » de la photosynthèse végétale
La chlorophylle et les caroténoïdes sont les principaux éléments de la photosynthèse végétale. Ils absorbent certaines longueurs d'onde de la lumière. Des études ont démontré que la chlorophylle a/b a une efficacité d'absorption optimale dans le spectre de la lumière rouge (620-680 nm) et le spectre de la lumière bleue (430-460 nm), tandis que les caroténoïdes améliorent l'absorption de la lumière bleu-violet (400-500 nm). Les lampes LED professionnelles pour la culture des plantes utilisent un mélange très spécifique de puces rouges (660 nm) et bleues (460 nm) pour concentrer l'énergie sur la zone des plantes où elles absorbent le plus de lumière. Ces lampes consomment 8 à 10 fois plus d'énergie lumineuse que les lampes à incandescence.
En revanche, il y a de grands changements dans le contenu spectral des lampes LED classiques :
LED blanche : Elle crée un spectre continu en transformant la lumière bleue en poudre fluorescente. Cependant, la partie lumière rouge n'est pas assez forte, et il existe une « zone de perte » pour la lumière verte entre 550 et 580 nm (taux d'absorption de la chlorophylle inférieur à 10 %).
LED monochrome : la lumière blanche chaude (2 700 K) a plus de lumière rouge mais pas assez de lumière bleue, tandis que la lumière blanche froide (6 500 K) a beaucoup de lumière bleue mais pas assez de lumière rouge. Aucune de ces lumières ne peut couvrir l’ensemble des besoins du cycle des plantes.
Les données expérimentales indiquent que la laitue cultivée sous des lampes LED professionnelles pour la croissance des plantes présente une augmentation de 18 % de la teneur en chlorophylle par rapport au groupe de lumière naturelle, mais le groupe de lumière LED standard ne présente qu'une augmentation de 5 %. Cela signifie que l’adaptation du spectre a un effet direct sur la manière dont les produits photosynthétiques s’accumulent.
2. Intensité lumineuse et photopériode : une « horloge de croissance » qui évolue dans le temps
La croissance des plantes doit être basée sur l’idée que l’intensité lumineuse et la photopériode travaillent ensemble pour se contrôler mutuellement. L’utilisation de lampes LED professionnelles pour la croissance des plantes présente trois avantages principaux :
L'intensité lumineuse peut être modifiée : elle peut passer de 200 à 1000 μ mol/m²/s, ce qui répond aux besoins des semis (150–200 μmol/m²/s) et de la fructification (600–800 μmol/m²/s).
Contrôle exact de la photopériode : en utilisant une minuterie pour créer 16 heures de lumière et 8 heures d'obscurité, il encourage la floraison des plants de tomates en leur donnant des quantités égales de soleil.
Uniformité spatiale : une plaque de diffusion ou une structure prismatique maintient la différence de PPFD (densité de flux de photons photosynthétiques) sur la surface éclairée à ± 15 %.
À cet égard, les lampes LED classiques ont des limites claires :
Atténuation de l'intensité lumineuse : Par exemple, le PPFD d'une ampoule LED de 5 W n'est que de 80 μ mol/m²/s à une distance de 30 cm, ce qui n'est pas suffisant pour les plantes en phase de fructification.
Danger d'emballement thermique : le corps de la lampe peut atteindre 65 degrés après avoir été utilisé pendant 4 heures d'affilée, ce qui pourrait brûler les feuilles des plantes.
Photopériode hors de contrôle : sans fonction de synchronisation, le cycle circadien de la plante est perturbé, ce qui provoque une « photoinhibition ».
3, Efficacité énergétique et durée de vie : l'utilisation-à long terme de l'argent
En ce qui concerne le coût du cycle de vie (LCC), les lampes LED professionnelles pour la croissance des plantes présentent de nombreux avantages :
Rapport d'efficacité énergétique : Le produit professionnel EPI (efficacité photonique photosynthétique) est de 2,8 μ mol/J, soit 2,3 fois mieux que les lampes au sodium haute-pression (1,2 μ mol/J). Si vous plantez 1 000 W, vous pourriez économiser 4 200 kWh d’électricité chaque année.
Cycle de vie : La perle LED professionnelle L70 dure 50 000 heures, soit 8,5 ans d'utilisation continue, sur la base de 16 heures d'utilisation quotidienne. Les lumières LED ordinaires ne durent que 25 000 heures.
Coût de maintenance : les biens professionnels ont un niveau de protection IP65 et tombent en panne dans moins de 0,3 % du temps chaque année. Dans des situations humides, les lumières LED ordinaires peuvent tomber en panne jusqu’à 5 % du temps chaque année.
4. Autre option : stratégie d'optimisation dans des situations à faible coût-
Pour les personnes qui utilisent leur maison et qui n’ont pas beaucoup d’argent, les options suivantes peuvent aider à se rapprocher des résultats souhaités :
En utilisant une combinaison « lumière bleue rouge 1:1 » d'une LED rouge de 660 nm et d'une LED bleue de 460 nm, le coût est réduit de 40 % par rapport aux lampes professionnelles.
Méthode de correction de l’intensité lumineuse : Vous pouvez augmenter le flux lumineux total en ajoutant plus de lampes. Par exemple, vous pouvez utiliser quatre lampes LED de 10 W au lieu d’une lampe professionnelle de 40 W.
Méthode d'optimisation du temps : Augmenter la durée d'allumage de la lumière à 18 heures par jour pour compenser le fait qu'elle ne soit pas assez lumineuse.
Une étude de cas d'une ferme verticale dans une certaine famille démontre que l'utilisation d'une combinaison de « 3 LED rouges et 1 bleue » et de 18 heures de lumière peut réduire le cycle de croissance de la laitue de 25 % par rapport au groupe de lumière naturelle. Cela peut également augmenter le rendement de 15 %, mais cela consommera 30 % d’énergie en plus.
