VEGETAL GROW DEVELOPMENT
Mesurer la lumière horticole et adapter les lampes led à vos plantes
LUZ SENSOR
Seul capteur spectrophotomètre connecté remontant les données en temps réel sur la quantité de lumière et la qualité de lumière appliquées à la photosynthèse. Technologie brevetée, le capteur analyse chaque photon de 350nm à 800nm avec une résolution de 1nm. Il est conçu pour résister aux environnements difficiles des différents milieux de culture.
SPECTROphotoMètre - VIS
Instrument portatif sélectionné par l’équipe d’expert VGD permettant de réaliser des mesures spectrophotométriques ponctuelles dans le visible. Dans le cadre d’audits de lumière ou pour contrôler la qualité et l’intensité du spectre de son installation, le spectrophotomètre est un outil indispensable pour la traçabilité agronomique du processus de croissance d’une plante.
SPECTROphotoMètre - UV/NIR
Instrument portatif sélectionné par l’équipe d’expert VGD permettant de réaliser des mesures spectrophotométriques ponctuelles de l’UV (200-450nm) à l’IR (760-1100nm). Les nouvelles technologies led permettent d’expérimenter hors du domaine du visible. Ce type d’outil permettra de quantifier les doses de lumière spécifiques de votre installation horticole.
Les avantages de la mesure de la lumière horticole
L'importance de la lumière pour la croissance des plantes
La lumière est l'un des facteurs les plus importants pour la croissance et le développement des plantes. À travers le processus de photosynthèse, les plantes convertissent l'énergie lumineuse en énergie chimique, alimentant ainsi leur croissance. Cependant, toutes les plantes n'ont pas les mêmes besoins en lumière, et la mesure précise de la lumière devient donc essentielle afin d’optimiser leur croissance.
Les avantages de mesurer la lumière horticole
La technologie d'éclairage intelligent de VGD et une maitrise de son environnement lumineux permet l’optimisation de son outil de production, que ce soit par des économies d’énergies, des optimisations de protocoles de cultures, des prévisions d’attaque de maladie ou de l’analyse d’ombrage et son impact sur une culture.
Les différents types de mesure de la lumière horticole
Mesure de l'intensité lumineuse
L'intensité lumineuse mesure la quantité de lumière qui est émise dans une direction particulière à partir d'une source lumineuse. Cela diffère de la luminosité totale d'une source, qui prend en compte celle émise dans toutes les directions.
Les unités de mesure de l'intensité lumineuse
Pour mesurer l’intensité lumineuse, il existe plusieurs unités en fonction de la fonction correspondante à la mesure. On retrouve majoritairement : cd, lx , W/m², J/cm² et µmol/m²/s
Comment mesurer l'intensité lumineuse dans un environnement horticole
Pour la mesure en milieu horticole, la mesure principale est le photon qui se mesure en µmol/m²/s/ on peut également retrouver les W/m². Il existe plusieurs types de capteurs avec leurs particularités et précisions.
Mesure du spectre lumineux
Le spectre lumineux fait référence à la gamme complète des longueurs d’onde de la lumière électromagnétique. Le soleil émet une lumière blanche qui peut être décomposée en différentes couleurs lorsqu’elle passe à travers un prisme. Chaque couleur ainsi obtenue correspond à une longueur d’onde spécifique dans le spectre lumineux.
L'importance du spectre lumineux dans la croissance des plantes
Le spectre lumineux est tout autant et même plus important pour la croissance des plantes que l’intensité. En fonction de la composante spectrale reçue par une plante, sa réponse peut être différente (par exemple, en favorisant plutôt l’aspect végétatif ou génératif).
Comment mesurer le spectre lumineux dans un environnement horticole
La seule méthode pour mesurer un spectre lumineux dans un environnement horticole est l’utilisation d’un spectroradiomètre. Il permet de collecter les données en W/m² par bande spectrale en nm. Cette donnée peut être retraitée afin d’obtenir la valeur en photons.
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Les outils et équipements pour mesurer la lumière horticole
Les capteurs de lumière et leur fonctionnement
Il existe plusieurs types de capteurs qui ont chacun leur spécificité pour mesurer une quantité voire une qualité de lumière. Les luxmètres sont principalement utilisés pour mesurer la lumière pour l’Homme, les pyranomètres pour mesurer l’irradiance solaire utiles pour la météorologie et les capteurs PAR, ePAR et spectroradiomètres principalement pour l’agriculture.
Qu'est-ce qu'un luxmètre et comment fonctionne-t-il ?
Un luxmètre est un instrument de mesure utilisé pour évaluer l'intensité de la lumière visible perçue par l'œil humain, appelée luminance. Il mesure l'illumination d'une surface en lux (lx). Un lux équivaut à un lumen par mètre carré.
Les luxmètres sont couramment utilisés dans divers domaines tels que l'éclairage intérieur et extérieur, l'industrie, la photographie, et d'autres applications où la quantité de lumière est un facteur important. Ils sont souvent utilisés pour s'assurer que les niveaux d'éclairage sont conformes aux normes recommandées pour des activités spécifiques liés à l’Homme.
Un pyranomètre est un instrument utilisé pour mesurer l'irradiance solaire, c'est-à-dire la puissance par unité de surface provenant du soleil sur une surface horizontale. Il est principalement utilisé en météorologie, en climatologie, en recherche solaire et en ingénierie solaire. L’unité qu’il mesure est le W/m² ou le J/cm² et la plage sur laquelle la mesure de lumière est en fonction du modèle.
Le pyranomètre mesure l'énergie solaire totale, y compris la lumière directe du soleil ainsi que la lumière diffuse provenant du ciel. Il est conçu pour être sensible à un large spectre de longueurs d'onde, afin de capturer l'ensemble du rayonnement solaire.
Le dispositif est généralement constitué d'un capteur sensible à la lumière solaire, souvent une cellule photovoltaïque, entouré par un dôme en verre. Le dôme en verre permet à la lumière d'atteindre le capteur tout en le protégeant des conditions météorologiques.
Qu'est-ce qu'un pyranomètre et comment fonctionne-t-il ?
Qu'est-ce qu'un parmètre et eparmètre comment fonctionne-t-il ?
Un capteur PAR (Photosynthetically Active Radiation), appelé parfois capteur PPFD, est un dispositif conçu pour mesurer la quantité de lumière disponible pour la photosynthèse dans la plage de longueurs d'onde que les plantes utilisent le plus efficacement. La photosynthèse, le processus par lequel les plantes convertissent la lumière en énergie chimique pour alimenter leur croissance, se produit principalement dans la plage de longueurs d'onde de la lumière visible, généralement entre 400 et 700 nanomètres.
Le capteur PAR mesure la quantité de lumière dans cette plage spécifique, en fournissant ainsi une indication de la disponibilité de la lumière pour le processus de photosynthèse des plantes. Ces capteurs sont largement utilisés en agriculture, en écologie, en recherche sur les plantes et en horticulture pour évaluer l'environnement lumineux. Le fait de ne pas avoir d’indicatif sur la qualité du spectre cependant, induit des biais de résultats en cas d’ajout de lampes horticoles.
Un spectroradiomètre mesure la quantité de lumière émise ou réfléchie à différentes longueurs d'onde dans le spectre électromagnétique. Il permet de mesurer efficacement la lumière en quantité et également en qualité avec des précisions allant jusqu’à 0.1 nm sur le spectre lumineux. Ce qui veut dire, que pour chaque nanomètre d’un spectre, vous pouvez connaître le nombre de photon reçu.
Ces instruments sont largement utilisés dans divers domaines tels que la météorologie, la télédétection, l'astronomie, la recherche atmosphérique, et d'autres sciences appliquées. Les spectroradiomètres sont largement utilisés en agriculture pour des applications variées, notamment la gestion des cultures, la surveillance de la santé des plantes, la prédiction de rendement et autres.
Avec sa capacité à décomposer le spectre lumineux, il est possible de convertir les W/m² en photons (µmol/m²/s).
C’est le capteur le plus précis pour l’analyse des spectre lumineux pour les plantes mais aussi les algues et autre organismes vivants.
Qu'est-ce qu'un spectroradiomètre et comment fonctionne-t-il ?
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Comment choisir le capteur de lumière pour vos cultures ?
Les capteurs à éviter
Les luxmètres sont à bannir pour mesurer une lumière captée par une plante car c’est un capteur qui répond très bien aux couleurs vues majoritairement par l’œil humain qui sont différentes de celles vues par les plantes. Il ne faut surtout pas utiliser ce capteur pour mesurer des éclairages led horticole professionnels.
- Les pyranomètres permettent de mesurer l’irradiance solaire en W/m² de manière globale entre 200nm et 1000nm (voir 2000nm pour certains). Donc cette valeur est un indicateur assez large de ce qui est reçu en termes d’énergie, cependant elle lié au spectre complet solaire. De ce fait, en cas d’ajout de lampes horticoles ou en cas d’ombre apportée modifiant le spectre lumineux du soleil, les valeurs ne sont plus pertinentes.
- Les capteurs PAR et ePAR donnent des valeurs en photons (µmol/m²/s) entre 400nm et 700nm (750nm pour le ePAR). Cependant la valeur qui est donnée peut comporter des zones peu fiables de données qui faussent la quantité de photons réellement perçue.
La valeur mesurée est uniquement quantitative, elle est globale et sans indication sur la qualité du spectre.
Les représentations au-dessus permettent la mise en avant des erreurs de réponses des capteurs à différentes longueurs d’ondes. On peut noter principalement qu’un capteur PAR peut donner des résultats très peu fiables en fonction de sa réponse relative aux photons, surtout quand l’analyse spectrale est basée principalement sur des longueurs d’onde rouge et bleu.
Les capteurs pour lesquels il faut faire attention
Les capteurs les plus fiables
Aujourd’hui, les spectroradiomètres avec conversion de l’énergie lumineuse reçue en photons sont les capteurs les plus fiables. Les mesures résultantes sont quantitatives et liées à une qualité de spectre car chaque longueur d’onde à un taux de conversion différent.
VGD a mis au point un spectroradiomètre intégré qui permet la conversion du spectre lumineux en photons et qui permet l’enregistrement et traitement des données en fonction des besoins des plantes. Il est possible de cibler les spectres absorbés par les chlorophylles a et b (ou d’autres photo-pigments) et les photorécepteurs.
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L'interprétation des données de mesure de la lumière horticole
Les valeurs idéales pour la croissance des plantes
Il n’y a pas de valeurs miracle mais quelques règles générales qui peuvent ressortir.
Les valeurs idéales d'intensité lumineuse pour différents stades de croissance des plantes
De manière générale on peut donner quelques métriques, cependant elles peuvent varier en fonction de l’espèce végétale sur laquelle vous travaillez :
- Culture in vitro : 70 µmol/m²/s
- Semis/Boutures : 100 µmol/m²/s
- Croissance : 150-250 µmol/m²/s
- Floraison : 300-400 µmol/m²/s
Ces valeurs sont à titre indicatif et chaque projet nécessite une étude de cas pour définir le besoin et comment y répondre en fonction des systèmes de production et du type de plante ou espèce ciblée.
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L'Utilisation des données de mesure pour optimiser l'éclairage horticole
Comment utiliser les données de mesure pour ajuster l'éclairage dans une serre ou une chambre de culture
Le fait d’accumuler des données sur la lumière de manière précise, permet de gérer l'utilisation de l’éclairage led sur les cultures horticoles en fonction du besoin de la plante et de sa phase de développement. En utilisant une donnée peu précise ou avec un taux d’erreur important, la plante peut recevoir de la lumière non adaptée (que ce soit en plus ou en moins). Chez VGD nous avons testé de nombreux capteurs depuis notre création et les mesures de lumière impliquant des LED dans le domaine de l’agriculture peuvent avoir des écarts très importants en fonction des capteurs utilisés.
Avec une bonne mesure, il est possible de piloter des éclairages HPS ou LED en fonction des conditions météorologiques et des objectifs recherchés pour la culture. Une adaptation de l’intensité en temps réel est possible en regardant des bandes spectrales précises qui sont importantes pour la plante.
Avec le capteur développé par VGD, il est possible d’enregistrer des données par bandes spectrales afin d’affiner le système de pilotage led. Il est également possible de compiler les résultats sur plusieurs saisons afin de revenir sur les datas et chercher des corrélations entre plusieurs paramètres (température, hygrométrie, lumière, etc..) et un résultat agronomique associé.
Les erreurs courantes à éviter lors de l'interprétation des données de mesure
La donnée lumière dans un environnement de culture est très importante car elle rentre dans l’ensemble des paramètres mesurés. Par corrélation, le suivi du développement de la culture, est facilité. Cependant, comme toute corrélation chaque erreur ajoutée par un paramètre va entraîner une erreur plus importante à la fin. Il est donc crucial de travailler avec le maximum de données justes.
Nos réponses
La quantité de lumière dépend du stade de développement de la plante. De manière générale, il faut que la lumière augmente progressivement au fur et à mesure que la plante se développe.
Les différents paramètres à prendre en compte lors de la mesure de la lumière en horticulture sont le positionnement du capteur, le temps d’intégration de la mesure et tout ce qui tourne autour des temps d’enregistrement des données afin de pouvoir sortir les meilleurs datas.
Les unités couramment utilisées pour mesurer la lumière en horticulture sont les µmol/m²/s. Cette unité permet de mesurer le nombre de photons utiles captés par la plante. On peut également retrouver les W/m² mais cette unité peut donner une indication uniquement si on mesure le spectre solaire sans modification.
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