Lumens, Lux, Candelas,PAR, PPF, PPFD, DLI
Unités et termes pour qualifier la lumière en horticulture
Tout le monde se souvient des « Lumens » abordés en cours de physique mais…PPFD, PAR, PPF, Quesaqo ?
Encore très récemment, le manque d’intensité lumineuse des LED était un facteur limitant pour bon nombre d’horticulteurs en intérieur et serriculteurs. On comprend mieux aujourd’hui comment les plantes utilisent la lumière, et la technologie a suffisamment évolué pour créer des LED horticoles de qualité. Les unités de mesure se sont elles aussi affinées et de nouvelles ont été créées pour mesurer l’intensité lumineuse utilisable par les plantes.
Au début, la lumière…
Les premières unités de mesure de la lumière ont été les lumens, les candelas et les lux.
Les lumens mesurent le flux lumineux, c’est-à-dire la quantité totale de lumière produite par un appareil. Cette mesure sert surtout à déterminer la luminosité réelle issue d’une source de lumière nue. Elle peut également permettre d’évaluer le rendement ou l’efficacité de la source lumineuse, lorsqu’on la compare aux Watts. Une lampe de 20 lm/Watt consommera 5 fois plus d’électricité qu’une lampe de 100 lm/Watts pour une même quantité de lumière.
Les candelas mesurent également une quantité de lumière, mais émise dans une certaine direction, à la différence des lumens qui ne donnent pas d’indication de répartition de la lumière. On parlera alors d’intensité lumineuse.
Les lux, ont, serviront à la mesure de l’éclairement, c’est-à-dire le nombre de lumens émis à la source divisé par le carré de la distance entre la source et la surface éclairée. 1 lux diffusera 1 lumen sur 1m² à une distance d’1m, mais ne diffusera plus qu’1/4 des lumens à une distance de 2m et qu’1/9 des lumens à une distance de 3m. Plus on s’éloigne de la source de lumière, moins la surface est éclairée.
Ces trois unités de mesures de la lumière sont toujours utilisées par certains horticulteurs. Le problème majeur est pourtant qu’elles ont été créées pour mesurer la perception de la lumière par l’œil humain. Les plantes ont une perception différente de la lumière et n’utilisent qu’une partie du spectre lumineux pour la photosynthèse. A travers la photosynthèse, les plantes convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique, la nourriture qu’elles utilisent pour grandir et prospérer. De nouvelles unités de mesure ont donc été créées pour prendre en compte cette particularité.
Puis, la lumière pour le végétal
Rayonnement Photo-synthétiquement Actif (PAR)
Nous l’avons dit, les plantes ne « voient » pas la lumière de la même façon que nous. Elles utilisent pour leur photosynthèse une certaine bande de lumière qu’on appelle le Rayonnement Photo-synthétiquement Actif (PAR), soit les radiations comprises entre 400 et 700 nanomètres, du bleu au rouge. Le PAR en lui-même n’est pas une unité de mesure, mais une indication du spectre lumineux utile à la photosynthèse. Entre parenthèses, le principal inconvénient du PAR est qu’il ne prend pas en compte les longueurs d’onde inférieures à 400nm et supérieures à 700nm qui sont pourtant utiles à la plante dans d’autres mécanismes que la photo-synthèse. Mais puisqu’il faut bien une base de calcul, les photo-biologistes ont mis au point en parallèle plusieurs unités pour mesurer l’énergie lumineuse générée par une source de lumière et utilisable par les plantes.
Flux Photonique Photosynthétique (PPF)
Le Flux Photonique Photosynthétique (PPF) sert à mesurer la totalité de la lumière PAR émise chaque seconde par une source de lumière, votre LED horticole par exemple. En d’autres termes, les PPF nous disent combien de PAR sont émis par une source lumineuse chaque seconde. Ils sont exprimés en micromole/seconde. A l’instar des lumens, le PPF ne donne pas d’indication de la quantité de photons qui atteignent réellement les plantes. Il faudra alors se tourner vers les PPFD.
Densité de Flux Photonique Photosynthétique (PPFD)
La Densité de Flux Photonique Photosynthétique (PPFD) mesure pour le coup la totalité de la lumière PAR qui arrive sur une plante chaque seconde. La PPFD est un point de mesure à un endroit spécifique de votre canopée, et est exprimé en micromole par seconde par mètre carré.
Lumière Quotidienne Intégrale (DLI)
La troisième mesure est la Lumière Quotidienne Intégrale (DLI) qui calcule la totalité de la lumière fournie chaque jour à une plante. Le cultivateur pourra prendre la DLI comme référence de dose de lumière à appliquer chaque jour à sa culture. La DLI est exprimée en mole par mètre carré par jour.
Un espace clos avec un système d’éclairage LED à faible PPF pourra délivrer une même DLI que des LEDs horticoles à fort PPF s’il étend sa photopériode. La DLI est très utile pour déterminer le taux de croissance global de vos plantes. Une fois que vous connaissez la DLI préférée de vos plantes, vous pourrez facilement installer un système d’éclairage que fournira le volume requis de lumière.
Que faire de tout ça ?
Prenons l’exemple de notre éclairage horticole XMAX 6 v4
La DLI des tomates se situe entre 14 et 20 moles par mètre carré par jour. Notre XMAX 6 v4 produit 626 micromoles/seconde à 45 cm de distance de la canopée. Pour assurer la photosynthèse idéale pour nos tomates, il faudra donc entre 6h15 et 8h50 d’éclairage par jour d’un XMAX 6 v4 situé à 45cm.
A vos calculettes !
Voici la formule pour calculer les DLI avec un quantum-mètre :
μmol m-2s-1 x (,3600 x photo-période) / 1,000,000 = DLI, où
– μmol m-2s-1 est la lecture faite à partir du quantum-mètre
– 3,600 est le nombre de secondes dans une heure
– La photopériode est la période en heures d’exposition lumineuse par 24 heures
– 1,000,000 est le nombre de micromoles par mole
Par exemple, 38.1 μmol m-2s-1 x 3600 secondes/heures x 12 heures de photopériode / 1000000 μmoles/mol = 1.6 mol. m-2d-1 (or 1.6 moles/jour).
