Qu’est-ce qu’un PARmètre « spectral » ? (par rapport à un PAR mètre/capteur traditionnel)

par | 2023/07/17 | blogs, Cultiver des lumières

Les PAR-mètres Spectral font leur entrée sur le marché de l’horticulture d’intérieur, partageant l’espace avec les PAR-mètres et les capteurs Quantum – et les cultivateurs veulent savoir pourquoi.

Dans cet article, nous comparons ces appareils et détaillons les avantages distincts des appareils spectraux pour l’agriculture d’intérieur.

Voici les sujets que nous aborderons :

  • Contexte – Pourquoi mesurer la lumière ?
  • Capteur Quantum PAR (sensor)
  • Mètre Quantum PAR (meter)
  • Mesureur spectral de PAR
  • Utilisations pratiques d’un PARmètre spectral

Photo by Zoe Schaeffer on Unsplash

Contexte – Pourquoi mesurer la lumière dans l’horticulture d’intérieur ?

La mesure de la lumière est essentielle pour l’agriculture d’intérieur afin de s’assurer que les plantes reçoivent la bonne qualité et la bonne quantité de lumière.

La situation géographique, l’ensoleillement saisonnier et les conditions de la serre sont autant d’incertitudes qui permettent de savoir si vos plantes reçoivent suffisamment de lumière. Ce défi peut être relevé en utilisant des compteurs et des capteurs de lumière, qui mesurent la quantité de lumière en photons à l’aide d’une mesure appelée PAR (Photosynthetic Active Radiation – rayonnement actif photosynthétique). Ces informations sont utilisées avec des lumières artificielles pour compléter les déficiences.

 

Chambres de culture avec l’aimable autorisation de Taiwan HiPoint Corporation

Capteurs PAR quantiques (sensor) – Un dispositif de base

Le dispositif de mesure de la lumière le plus simple pour l’horticulture d’intérieur est le capteur Quantum PAR, un dispositif cylindrique de la taille d’un pouce muni d’un câble. Les producteurs peuvent facilement déployer ces capteurs dans une serre pour recueillir des données sur la lumière, et ils sont relativement peu coûteux (50 à 100 dollars). En outre, ils sont conçus pour être robustes, capables de résister à l’humidité dans un environnement agricole humide.

Capteur Quantum PAR (sensor)

Capteur PAR quantique de la taille d’un pouce

Cependant, les capteurs Quantum PAR n’ont pas d’affichage visuel et ne peuvent pas fonctionner ou collecter des données de manière indépendante. Au lieu de cela, ils doivent être connectés à un dispositif central d’acquisition de données qui reçoit et stocke les informations en vue de leur analyse. Cette connexion peut être établie à l’aide d’un câblage conventionnel ou même d’un réseau local Ethernet.

L’objectif de ces capteurs est d’identifier les zones où la lumière est insuffisante. Une fois que les déficiences en lumière sont révélées, les producteurs peuvent utiliser l’éclairage artificiel pour compléter ces zones, garantissant ainsi une qualité, une forme et une taille constantes des plantes.

Capteurs PAR déployés dans une ferme (cliquer pour agrandir)

Quantum PAR Meter – Mesure, affichage et stockage

Un Quantum PAR Meter est un appareil portable qui compte les photons (PAR), stocke les données et les affiche sur un écran monochrome. Il peut être équipé d’un capteur PAR intégré ou d’un capteur amovible. Le prix de ces appareils peut varier de 150 à 500 dollars ou plus, en fonction de leur qualité, de leurs spécifications et de leurs caractéristiques. En général, les producteurs utilisent ces appareils pour vérifier ponctuellement l’éclairage des installations intérieures.

Bien que le corps du compteur ne soit pas étanche, les compteurs équipés de capteurs PAR étanches peuvent atteindre efficacement les étagères verticales ou le dessous de l’auvent, où de l’humidité ou des gouttelettes peuvent être présentes.

Quantum PAR Meter avec capteur PAR amovible

Spectral PAR Meter – Voir les couleurs

Un PARmètre spectral peut remplir presque toutes les fonctions d’un PARmètre/capteur Quantum. La distinction essentielle réside dans le fait que les appareils spectraux peuvent générer un spectre (voir Fig. 2).

En termes simples, un compteur « spectral » a la capacité de prendre une lumière blanche et de différencier toutes les couleurs qu’elle contient. Cette capacité est obtenue grâce à l’utilisation d’une optique de diffraction de précision, ce qui contribue au coût relativement élevé de ces compteurs, qui atteint souvent plusieurs milliers de dollars.

Les chercheurs agricoles et les cultivateurs haut de gamme considèrent les appareils Spectral comme indispensables. Non seulement ils mesurent le nombre de photons, mais ils exploitent également les informations relatives à la couleur de la lumière à leur avantage, en contribuant à divers aspects de la croissance des plantes.

Mesureur de PAR spectral PG200N

Mesureur spectral de PAR (Fig. 1)

Le spectre (Fig 2)

CIE 1976 (Fig 3)

Importance des couleurs dans la photosynthèse

Le processus de photosynthèse repose sur des photons de différentes couleurs dans la lumière. Le diagramme des longueurs d’onde (couleurs) de la photosynthèse (Fig. 4) montre que les plantes sont plus sensibles aux couleurs bleue et rouge. Si les sources lumineuses que vous utilisez n’émettent pas des intensités suffisantes de ces couleurs, cela diminuera l’impact sur vos plantes. Cependant, les PAR-mètres quantiques ne sont pas en mesure d’évaluer l’alignement des couleurs car ils comptent uniquement les photons sans percevoir les couleurs.

(Fig 4) Photosynthèse et diagramme de sensibilité aux longueurs d’onde

(Fig 5) Alignement de la photosynthèse sur le spectre. (cliquer pour agrandir)

Des plantes différentes réagissent à des couleurs différentes

Le tableau de la figure 4 fournit une représentation de base de l’interaction entre la couleur de la lumière et la photosynthèse. Cependant, les mécanismes de la photosynthèse se sont développés au cours de milliers et de millions d’années, et les plantes ont évolué de nombreuses façons pour s’adapter aux différentes couleurs de la lumière.

  • Il existe de nombreux types de cellules photosensibles et elles réagissent toutes différemment aux différentes couleurs de la lumière.
  • Les plantes situées sous un couvert végétal se sont adaptées pour tirer parti de la lumière résiduelle verte et rouge (Far Red) qui pénètre encore à travers les feuilles.
  • La lumière bleue est connue pour déclencher l’élongation des tiges.
  • La lumière rouge est connue pour affecter la saveur des fruits et la germination des graines.
  • Les plantes réagissent aux différentes teintes de rouge pour déclencher la floraison et la fructification saisonnières.

Ce ne sont là que quelques-unes des raisons pour lesquelles les cultivateurs et les chercheurs utilisent les appareils Spectral pour découvrir les secrets de l’évolution et en tirer un avantage.

Avec l’aimable autorisation de Taiwan HiPoint Corporation

Utilisations pratiques d’un PARmètre spectral.

Les chercheurs qui étudient l’interaction entre la lumière et les plantes utilisent des PAR-mètres spectraux pour découvrir de nouvelles stratégies dans l’horticulture d’intérieur.

Éclairage LED dynamique – Avantages de l’adaptation des couleurs

Dans le passé, l’éclairage pour l’horticulture d’intérieur était limité à un profil de couleur prédéfini (par exemple 5000K). Cependant, les lampes LED modernes, équipées de réseaux d’ampoules rouges, vertes et bleues et d’un circuit imprimé, permettent de programmer différents profils de couleur.

Cette avancée, connue sous le nom d’éclairage LED dynamique, permet un contrôle stratégique de la couleur de la lumière dans différentes zones de la serre afin de manipuler la croissance des plantes, y compris l’allongement des tiges, la croissance latérale et d’autres aspects de la morphologie des plantes (voir PSS ci-dessous). Un spectromètre devient un outil essentiel pour valider la qualité et les quantités délivrées par ces éclairages.

 

Photo by Anthony Roberts on Unsplash

Photomorphogenesis – Image courtesy of Al Gracian, www.albopepper.com

PSS – Contrôler les saisons par la couleur

Les agriculteurs en général sont à la merci des schémas saisonniers d’ensoleillement et de climat. Ainsi, faire fleurir vos roses rouges à temps pour la Saint-Valentin peut s’avérer une entreprise difficile et inquiétante.

La température et le climat sont facilement contrôlés dans une serre, mais la couleur de la lumière joue également un rôle dans les changements saisonniers de la graine à la plante puis à la fleur (photomorphogenèse).

Les couleurs rouge et rouge lointain sont émises par le Soleil dans des proportions différentes au fil des saisons pour déclencher ces transformations. Aujourd’hui, les producteurs utilisent ces connaissances pour simuler les changements saisonniers en manipulant les couleurs rouge et rouge lointain au moment opportun.

Les PAR-mètres spectraux avec la métrique PSS (Phytochrome Photostationary State) sont utilisés pour gérer cela.

Pour en savoir plus sur le PSS, cliquez ici.

 

Du rouge au rouge lointain et à la photomorphogenèse

Spectre complet contre spectre bleu-rouge – Conserver l’énergie

Le débat entre les lampes de culture à spectre complet et à spectre bleu-rouge est toujours d’actualité. Cependant, les estimations suggèrent que l’éclairage de culture à spectre bleu-rouge peut permettre d’économiser environ 10 % des coûts énergétiques, ce qui représente une valeur significative pour les grandes exploitations.

Les cultivateurs utilisent des spectromètres pour s’assurer que ces lampes de culture à spectre étroit sont parfaitement alignées sur les sensibilités photosynthétiques maximales, optimisant ainsi le rendement pour la puissance utilisée.

Bleu Rouge Eclairage

Éclairage à spectre complet

Les couleurs des LED ne durent pas éternellement – Le changement de couleur

Certains pensent que tant que la lumière LED reste allumée, elle remplit sa fonction. Cependant, la qualité des couleurs des lampes LED diminue avec le temps en raison des effets de l’électricité et de la chaleur sur l’intégrité des matériaux des LED. Les photons émis par la LED perdent progressivement de l’énergie, ce qui entraîne un déplacement vers des longueurs d’onde plus grandes, d’où un changement de couleur.

Le calendrier de ce changement dépend largement des taux d’utilisation et de la qualité de la LED. Les lampes qui utilisent des matériaux de qualité inférieure et qui ont une mauvaise dissipation de la chaleur ont tendance à se dégrader plus rapidement. Néanmoins, il est difficile de déterminer avec précision quand ce changement commencera à se produire. C’est pourquoi un dispositif spectral est utilisé pour surveiller tout changement de couleur dans la DEL.

 

Photo by Vlad Chețan: https://www.pexels.com/photo/rainbow-across-the-road-during-daytije-2279334/

Acheter vos lampes – Toutes les LED ne sont pas créées sur un pied d’égalité.

Une lampe LED 4000K que vous possédez n’est pas nécessairement la même que celle que vous achèterez demain. Le processus de fabrication des LED est complexe et, bien que les entreprises s’efforcent d’obtenir des couleurs homogènes, elles ne peuvent fournir qu’une température de couleur corrélée garantie, qui représente une gamme plutôt qu’une couleur exacte. Même si vous achetez 10 ampoules LED auprès d’un fabricant et que vous achetez 10 autres ampoules identiques six mois plus tard, elles peuvent présenter de légères variations de couleur.

Cela souligne l’importance d’avoir un dispositif spectral – vous pouvez inspecter les lumières avant de faire un achat pour vous assurer qu’elles répondent à vos exigences.

Photo by Evan Smogor on Unsplash

Les compteurs et les capteurs Quantum PAR ne voient pas les couleurs. Un PARmètre spectral peut le faire !

Les chercheurs ont reconnu que la culture de plantes à l’aide d’un éclairage artificiel ne se limite pas à compter les photons, mais englobe l’ensemble du spectre des couleurs. Cette compréhension s’étend maintenant au secteur de l’horticulture d’intérieur, permettant aux producteurs d’acquérir une expertise en matière d’éclairage. Ils utilisent des PAR-mètres spectraux pour tirer parti des avantages des différentes couleurs de lumière, améliorer le rendement des plantes, préserver les ressources et faire des choix éclairés lors de l’achat d’éclairage.

Alors que les PAR-mètres/capteurs Quantum ne comptent que les photons et ne peuvent pas percevoir les couleurs, un PAR-mètre spectral remplit les deux fonctions.

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Mesureur de PAR spectral PG200N
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A propos de l'UPRtek

United Power Research and Technology

UPRtek (est. 2010) est un fabricant d'instruments de mesure de la lumière portables et de haute précision ; spectromètres portatifs, appareils de mesure de la PAR, spectroradiomètres, solutions de calibrage de la lumière.

Le siège d'UPRtek, la R&D et la fabrication sont tous basés à Taiwan, avec une représentation mondiale par le biais de nos revendeurs certifiés.

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Milieu médical utilisant des lampes LED ou fluorescentes

Qu'est-ce qu'un spectromètre, un spectrophotomètre, un spectroradiomètre ?

Dans le domaine des appareils spectraux, trois appareils se distinguent : le spectromètre, le spectrophotomètre et le spectroradiomètre. Cependant, ces termes ont été utilisés de manière tellement interchangeable que nous nous sommes sentis obligés de clarifier leurs différences dans un court article.

▸ Spectromètre v Spectrophotomètre v Spectroradiomètre