Préface
Au fil des années, le consommateur est devenu plus exigeant. En effet, il est fidèle à son habitude de consommer une certaine gamme de produits alimentaires. Toutefois, la croissance de la population, la perte des terres arables et les changements climatiques compliquent la tâche des producteurs et affectent la possibilité d’honorer les demandes. Sollum Technologies, pionnière en matière de solution d’éclairage intelligent, vient révolutionner les choses en créant des recettes de lumière naturelle qui permettent d’accroître le volume et la variété des productions en serre, et de les livrer aux consommateurs à l’année.
Introduction
Pour permettre une activité de jour comme de nuit, un apport en lumière artificielle est utilisé en complément ou en remplacement de la lumière naturelle. Différentes technologies avec un contrôle élémentaire, tel que l’interrupteur ou le gradateur conventionnel, sont jumelés à des systèmes d’éclairage pour inhiber la noirceur. Bien qu’elle fournisse un éclairage acceptable, la lumière artificielle, telle que connue par le grand public, ne remplace pas la lumière naturelle, en particulier en ce qui concerne sa richesse1, soit son contenu spectral.
Les principales différences entre la lumière naturelle et les principales lumières artificielles actuellement disponibles sur le marché sont abordées dans ce texte en présentant quelques solutions d’éclairage utilisées et adaptées au milieu horticole.
Solutions d’éclairage
Lampe à vapeur de sodium sous haute pression (SHP)
La lampe à vapeur de sodium sous haute pression est une lampe à décharge. En effet, il s’agit d’une lampe qui émet de la lumière suite à l’excitation d’un gaz par des décharges électriques. Plus précisément, il y a émission de photons lorsque les molécules de gaz connaissent des changements de niveaux d’énergie étant donné le courant d’électrons.Ces changements de niveaux d’énergie sont nommés « transitions électroniques ».
La lumière qui est créée est propagée dans toutes les directions, soit à 360 degrés ; raison pour laquelle, l’appareil est souvent jumelé à un réflecteur afin de rediriger la lumière vers la surface de croissance à éclairer.
L’émission lumineuse issue d’un gaz est caractérisée par un spectre dans les longueurs se situent majoritairement entre 550 nm et 700 nm ; ce qui donne une couleur ambrée à la lumière. En d’autres termes, les longueurs d’onde émises par une lampe à décharge sont spécifiques au gaz utilisé et à ses conditions d’excitation. À titre d’exemple, ci-dessous le spectre d’une lampe à vapeur de sodium.
Lumière blanche DEL
La diode électroluminescente (DEL ou LED en anglais) est un composant opto-électronique. En d’autres termes, une DEL est une source lumineuse qui émet de la lumière lorsque le composant électronique est alimenté par un courant électrique. Des photons sont émis lorsque des recombinaisons d’électrons (transitions émissives) ont lieu entre une portion du semi-conducteur en déficit d’électron et une autre portion du semi-conducteur comportant un excès d’électrons.
Il existe deux méthodes principales pour créer de la lumière blanche avec la technologie DEL. La première méthode qui se nomme “Conversion de phosphore” consiste à recouvrir de phosphore une DEL qui émet une lumière bleue tandis que la seconde méthode consiste à faire le mélange de lumières de couleur rouge, bleu et vert.
Conversion de phosphore
La DEL blanche est apparue durant les années 1990 grâce au développement de la DEL bleue de puissance. L’application d’un revêtement phosphorescent sur le semi-conducteur permet de produire un spectre s’étalant jusqu’au rouge à partir du spectre originalement très étroit d’une DEL bleue.
Les DEL blanches à conversion au phosphore émettent de la lumière sur un large spectre sans égard aux proportions de la lumière naturelle, pour un spectre donné. En ce qui a trait aux proportions des couleurs par rapport à l’ensemble du spectre, le pic dans la région bleue situé entre 450 et 470 nm compense l’absence de lumière de part et d’autre de ces longueurs d’onde. Relativement au spectre complet de la lumière duSoleil, il y a une portion importante des couleurs qui est manquante entre 400-440nm (limite de l’ultraviolet et du bleu royal) et 470-505 nm (limite du bleu et du vert)dans le spectre d’une DEL blanche typique ; il s’agit alors respectivement des portions nommées violet et cyan. Enfin, la présence des couleurs dans la section rouge du spectre n’est pas conforme à la lumière naturelle, c’est-à-dire que la lumière du jour présente un spectre qui s’étend bien au-delà du visible.
Tel qu’il est possible de voir sur le marché, les DEL blanches sont disponibles dans différentes variétés de température de couleur corrélée (TCC ou en anglais CCT). Les graphiques ci-dessous représentent deux exemples de DEL blanches : à gauche, il s’agit d’une DEL blanche chaude de 2700K qui émet une lumière avec une plus grande proportion de couleur ambrée et de rouge à bleue alors qu'à droite, il s’agit d’une DEL neutre où les sommets de la couleur bleue et de la portion ambrée sont plus équilibrés.
Mélange Rouge-Bleu-Vert
Suite à l’arrivée de la DEL bleue, d’autres couleurs ont fait leur apparition. En changeant les matériaux qui composent les semi-conducteurs, il a été possible d’élargir l’inventaire des DEL. Aussi, en combinant le mélange de DEL rouge, verte et bleue, il a été possible de parvenir, comme la DEL blanche, à couvrir l’ensemble du spectre visible sans toutefois respecter les proportions de la lumière naturelle. Le mélange de ces trois sources, selon des ratios différents, permet de produire une gamme variée de couleurs et de lumières blanches.
L’émission lumineuse issue d’un type particulier de semi-conducteur est caractérisée par un spectre singulier. Tel que mentionné dans le paragraphe précédent, des longueurs d’ondes spécifiques aux matériaux utilisés sont émises. Ci-dessous, l’illustration d’un spectre tricolore de DEL rouge, vert et bleu (RVB ou RGB en anglais).
Mélange spécifique horticole : Rouge-Bleu
En horticulture, il a été question de combiner des DEL bleues et rouges dans le but de fournir seulement les sommets spécifiques d'absorption de lumière stimulant deux récepteurs responsables de la photosynthèse sur les plantes. Cette combinaison est dite très efficace au niveau de la conversion d’énergie électrique en énergie lumineuse, cependant elle n’a rien de la lumière naturelle avec laquelle les plantes poussent dans leur environnement original. Elle peut également être désagréable à utiliser puisqu’elle émet une lumière rose qui perturbe temporairement la perception des couleurs de la personne qui y est exposée.
Une lumière de qualité
Au sujet de la question sur la qualité de la lumière, la réponse courte de Sollum dirige les projecteurs sur son spectre. Une source lumineuse dont la distribution spectrale correspond à celle de la lumière naturelle, une lumière correspondant à celle du Soleil à tout moment et en toute circonstance. Elle peut ainsi être qualifiée de lumière de qualité.
Pour accepter ce constat, il faut convenir que malgré tous les efforts pour constituer des critères, des indices et des mesures basés sur une réponse particulière ou un observateur moyen, l’évaluation du degré de qualité d’une lumière est encore débattue et peut être largement subjective ou dépendante de l’objectif visé ou encore de la nature du système qui entre en interaction avec la lumière.2
Mélange DEL : Sollum
Sollum dans son approche propose, en plus des combinaisons de rouge et de bleu, un mélange de couleur correspondant à la lumière naturelle. Les plantes ayant évoluées dans leur environnement sous le Soleil disposent d’une myriade de mécanismes, au-delà de la photosynthèse, pour se développer à la lumière du jour. Ainsi, travailler à l’intérieur sous la lumière de Sollum, c’est comme travailler à l’extérieur.
Un fait important à mentionner, des comparaisons de solutions d’éclairage ont été réalisées avec des spectres statiques, alors que le contrôle et le mélange tous deux développés par Sollum permettent d’obtenir une lumière de qualité pour l’ensemble des spectres naturels désirés.
Sommaire comparatif des spectres
Efficacité spectrale et énergétique
En résumé, chacune des solutions d’éclairage discutées présente des avantages et des inconvénients. Bien que le rendement soit un aspect très important, il ne constitue pas la solution à tous les problèmes d’éclairage. L’économie d’énergie ne devrait pas être fait au détriment de la richesse chromatique de la lumière. Un contrôle de l’énergie devrait être en mesure d’atteindre le même objectif, sans toutefois restreindre les capacités chromatiques d’un appareil d’éclairage. La technologie de Sollum permet d’avoir le meilleur de la nature tout en utilisant efficacement l’énergie.
À propos de Sollum Technologies
Fondée en 2015, Sollum Technologies s’inspire de la nature pour proposer aux serriculteurs la seule solution d’éclairage intelligent DEL qui reproduit et module dynamiquement tous les spectres de la lumière naturelle du Soleil. La société est basée àMontréal (Québec, Canada) où sont concentrées ses activités de conception, de développement et de fabrication. Elle travaille étroitement avec ses clients pour moduler et créer des recettes adaptées aux stades de croissance de chaque produit, peu importe son climat d’origine dans le monde et l’emplacement de leur serre. Les solutions d’éclairage de Sollum procurent ainsi une valeur inégalée du point de vue économies d’énergie, productivité et qualité supérieure des aliments au moyen d’une application flexible, évolutive et facile à utiliser, dans le plus grand respect de l’environnement. Pour de plus amples informations, visitez sollumtechnologies.com ou consultez la pageLinkedIn.
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