Booster l’efficacité des LED en jouant avec les PAR, photons et UV

Ce mois-ci, Grow Lights Australia, experts en éclairage de culture LED, expliquent comment augmenter l’efficacité de ces lumières en tenant compte des PAR, photons et UV. 

De nos jours, la majorité des cultivateurs connaissent les avantages des lampes LED (diodes électroluminescentes) par rapport aux lampes à décharge à haute intensité (HID). Les LED horticoles de bonne qualité sont devenues au moins 50 % plus efficaces que les bonnes ampoules HPS ou MH.

Les LED convertissent davantage d’électricité en lumière (+50%). Mais parce-que toutes les LED n’ont pas le même rendement lumineux, il est utile de comprendre leur classification et de connaître les astuces des fabricants pour rendre leurs luminaires plus performants.

Les ratios de performance énergétique des LED horticoles sont généralement exprimés en

μmol/j (micromole/joule), ce qui représente le nombre de photons par unité d’énergie (une joule équivaut un watt d’énergie par seconde). Le problème est que les photons créés ne sont pas tous égaux.

Photons et Led : performance des lumières horticoles

De façon simplifiée, la lumière ultra-violette se présente sous forme de paquets d’énergie appelés photons. Pour se créer, un photon bleu (440nm) nécessite 50% d’énergie de plus qu’un photon rouge (660nm), et cela, même si les deux génèrent une capacité photosynthétique égale (un photon, quelle que soit sa couleur, apporte une unité de photosynthèse). C’est pourquoi deux diodes ayant le même rendement énergétique (càd la quantité d’électricité convertie en lumière) peuvent avoir un rendement quantique très différent (càd la quantité d’électricité convertie en un photon).

C’est une des raisons pour lesquelles les diodes monochromatiques rouges (660nm) font parties des LED les plus efficaces sur le marché. La lumière 660nm possède un haut rendement quantique, autour de 5.5 μmol/j (maximum théorique de photons qu’une diode 660nm peut produire par joules d’énergie). Une autre raison est la structure des LED 660nm qui donne une capacité radiante de 75% et plus.

Si cela semble compliqué, il suffit de retenir que l’efficacité totale d’une LED en μmol/j est le rendement énergétique multiplié par le rendement quantique. Par exemple, si le maximum de 5.5μmol/j est multiplié par 75%, on obtient une efficacité totale de 4.125μmol/j.

Comment créer un photon UVA (Ultraviolet A) pour augmenter la production de cannabinoïdes et de terpènes? Certaines diodes UVA (405nm) performent aussi à 75%. Mais la lumière UVA-405nm possède un rendement quantique bien plus bas qu’une lumière rouge-660nm (nm : nanomètre, unité de mesure des longueurs d’onde). Les ondes plus courtes (avec des nm inférieurs) transportent plus d’énergie.

Une diode 405nm détient un rendement quantique autour de 3.36μmol/j, donc en le multipliant par 75%, on obtient un rendement d’énergie total de 2.52μmol/j. Beaucoup de cultivateurs de Cannabis intérieur supposent qu’une diode-660nm à 4.125μmol/j est plus performante qu’une diode-405nm à 2.52μmol/j et pourtant elles affichent la même efficacité si on regarde leur consommation d’énergie!

Comprendre les PAR des éclairages horticoles LED

Maintenant, élargissons le spectre à l’ensemble des rayonnement PAR, situés entre 400-700nm. En matière d’éclairage LED pour la culture des graines de Cannabis en intérieur, PAR se réfère au “Rayonnement Photosynthétiquement Actif”. C’est une gamme de couleurs utilisées par les végétaux pour leur photosynthèse et visible par l’œil humain. À contrario, les lumières UVB et infrarouge n’entrent pas dans cette catégorie et nous ne pouvons pas les voir.

Petit rappel : un éclairage horticole LED, vraiment full-spectrum (à spectre complet) sur des longueurs d’ondes traversant la gamme des PAR de 400-700nm, aura un rendement d’énergie μmol/j plus bas qu’une lumière très rouge sans violet ni UV. C’est pourquoi un mélange de LED blanc et LED 660nm aura un meilleur taux μmol/j qu’une lumière contenant du violet et des UVA.

Donc, pour booster l’efficacité des LED (et de fait, les rendements de récolte), en achetant un éclairage LED pour cultiver le Cannabis en intérieur, il ne suffit pas de regarder les caractéristiques μmol/j indiqués. Il faut se renseigner sur le nombre de diodes UVA ou très rouges (Far Red) déjà installées, et calculer l’efficacité énergétique finale en μmol/j si l’ajout de ces diodes est nécessaire.

L’importance des UV dans les éclairages horticoles LED 

Les UV dans les systèmes d’éclairages horticoles à LED sont importants pour les productions de cannabinoïdes et de terpènes. Ils stressent légèrement la plante pour qu’elle produise davantage de ces métabolites secondaires qui protègent son ADN. La longueur d’onde très rouge peut accélérer la floraison et accroître la biomasse, mais les diodes Far Red ne sont pas très efficaces quantiquement (environ 55 %). De plus, comme elles sont au-delà de la plage de PAR 400-700nm, elles ne sont pas considérées dans la plupart des taux μmol/j affichés!

À l’image de la série High Light 420 de Grow Lights Australia (qui contient 1% d’UVA et 10% de Far Red), on peut conclure qu’une lampe de culture LED plus spécifique, avec +10 % de lumière située hors plage PAR traditionnelle de 400-700nm, aura une valeur de 1000 PFD (densité flux photon), même si un photomètre typique indiquera 900 PPFD (densité de flux de photons “photosynthétique”). Lorsque nous parlons de l’efficacité des lampes de culture LED, toutes ne se valent pas.