La lumière est évidemment un facteur important pour tous les végétaux, car indispensable au déroulement de la photosynthèse. La lumière naturelle est bien sûr la meilleure mais il n'est pas toujours possible (notamment l'hiver) d'en fournir assez pour toutes vos plantes, et ce pour des raisons diverses : pas assez de place près des fenêtres, mauvaise exposition de celles-ci, un vis-à-vis qui diminue fortement la lumière pénétrant votre pièce … Aujourd'hui heureusement de nombreuses boutiques spécialisées permettent de limiter ces problèmes (et pour des prix en baisse constante depuis quelques années). Mais comment s'y retrouver dans cette jungle horticole ? Cet article très complet va tenter de répondre aux principales interrogations concernant l'éclairage horticole.
 
 
INTRODUCTION
 
         La première chose à savoir lorsque l'on s'intéresse aux différents types d'éclairage, c'est que toutes les lumières ne se valent pas d'un point de vue horticole. Il y a plusieurs choses dont il faut tenir compte :
 
– La qualité de la lumière : c'est-à-dire son spectre. Il faut savoir que les plantes possèdent des pigments qui jouent le rôle de récepteurs à la lumière (le plus connu étant la chlorophylle). Ces pigments, chargés de transformer l'énergie contenue dans la lumière en énergie chimique (afin de créer des molécules énergétiques comme le glucose), ne captent qu'une petite partie du spectre lumineux. La chlorophylle par exemple n'absorbe pas le vert, c'est pour ça que les végétaux en contenant nous paraissent verts (la lumière verte "rebondit" dessus). Il faut donc fournir à la plante les couleurs dont elle a le plus besoin (note : la lumière blanche est un ensemble de toutes les couleurs de lumière visibles). Tout ça pour dire que si vous éclairez (même fortement) une plante verte avec une lampe émettant un rayonnement vert, elle ne poussera pas car elle ne pourra pas effectuer la photosynthèse (puisque toute la lumière "rebondira"). Ceci est bien sûr un exemple permettant de comprendre le principe, mais vous comprenez maintenant pourquoi les plantes sont sensibles à la couleur de la lumière qu'elles reçoivent.
 
– La quantité de lumière : cette notion est bien plus facile à comprendre, un cactus aura besoin de plus de lumière qu'un Phalaenopsis. Un excès de lumière (sans ultraviolet) est rarement néfaste pour les plantes, par contre s'il en manque, la plante va d'abord se déformer (s'étirer, on parle d'étiolement) pour aller chercher la lumière, puis mourra si cela ne suffit pas. Les Phalaenopsis sont peu exigeants en lumière et peuvent aisément s'accommoder d'un rebord de fenêtre toute l'année (sans trop de soleil direct tout de même). Certains Tillandsia par contre (surtout les variétés argentées comme T. xerographica, T. argentea, T. harrisii…) nécessitent beaucoup de lumière pour pouvoir pousser (voire le plein soleil pour certaines espèces). Cela s'explique facilement par l'écologie de ces espèces. En effet les Phalaenopsis poussent généralement à l'ombre et les Tillandsia argentés au bout des branches (au niveau de la canopée) ou parmi les rochers et donc en pleine lumière. Il convient donc d'adapter les conditions d'éclairage à l'écologie des espèces que l'on cultive (cela est d'ailleurs vrai pour les autres paramètres de culture : température, humidité, arrosage…).
 
– Le rendement lumineux : c'est l’efficacité avec laquelle une lampe va produire de la lumière. C’est donc le rapport entre le flux lumineux produit et le flux énergétique consommé. On constate ainsi qu’à valeurs égales de consommation, les différents types de lampes n’éclairent pas avec la même intensité. Par exemple un tube fluorescent de 15 W éclairera presque autant qu’une ampoule à incandescence de 70 W : les tubes fluorescents ont donc un meilleur rendement que les ampoules à incandescence. Pour quantifier cela, on utilise une unité qui est le lumen/watt (lm/W):
  • Les Lumens (lm) : unité subjective dépendant de l'être humain. Elle quantifie la quantité de lumière perçue par un être humain « moyen » en présence d'une source de rayonnement électromagnétique (longueur d’onde proche du vert/jaune, c'est-à-dire 555nm). Les lumens ne tiennent donc pas compte des longueurs d’onde invisibles pour l’être humain (IR, UV). Plus ce chiffre est élevé, plus la lampe produira de lumière visible.
  • Les Watts (W) : unité de mesure de puissance. Plus ce chiffre est élevé, plus l’appareil est puissant et consommera de l’énergie (et donc moins il sera économe).

 

         Une lampe ayant un bon rendement lumineux est une lampe produisant beaucoup de lumière visible en consommant peu d’énergie, avec donc un rapport lumen/watt élevé. Quelques exemples (ces différents types de lampes seront détaillés un peu plus loin) :

  • Lampes à incandescence : à peine plus de 15 lumens/W (les lampes « halogènes » peuvent dépasser 20 lumens/W).
  • Lampes à fluorescence : 60/70 lumens/W en moyenne mais les tubes T5 presque 100 lumens/W (idem pour certaines lampes fluocompactes).
  • Lampes HQI : jusqu’à plus de 100 lumens/W.
  • Lampes HQL : 60/75 lumens/W, parfois un peu plus.
  • Les LEDs : en moyenne 100 lumens/W. Plus de 200 lumens/W pour certains modèles de nouvelle génération. Les LEDs sont donc les lampes ayant le meilleur rendement lumineux.

 

LES DIFFERENTS TYPES DE LAMPES
 
Les lampes à incandescence
 
         Ce sont les ampoules "classiques", elles sont de moins en moins utilisées pour éclairer notre intérieur. Leur principe est simple, un fin filament de tungstène est chauffé à blanc par le passage du courant électrique, émettant ainsi de la lumière. C’est un système peu économe. L’autre principal défaut, qui est lié au premier, est la chaleur dégagée par l’ampoule. Près de 80% de l’énergie électrique est convertie en chaleur, le reste en lumière (ce qui explique le rendement lumineux de seulement 15 lm/W). De plus, le spectre d’émission (les longueurs d’onde émises par la lampe) ressemble peu à la lumière naturelle (trop de rouge), ce qui est un inconvénient majeur pour l’utilisation en milieu d’élevage ou de culture. Ces lampes sont donc complètement inutilisables pour cultiver les végétaux. A proscrire donc.
 
 
Les lampes fluorescentes (les "néons") 
 
         Un tube fluorescent est un type particulier de lampe électrique, qui produit de la lumière, grâce à une décharge électrique dans un tube. Les lampes fluorescentes contiennent un mélange d'argon et de vapeur de mercure à basse pression, et pas forcément de néon comme le langage populaire le laisserait croire. Ce sont donc des lampes à décharge basse pression, ne possédant pas de filament. La lumière visible est produite par deux processus successifs :
 
– L'ionisation du mélange gazeux sous l'effet d'un courant électrique génère des rayonnements dans la gamme des ultraviolets (donc invisibles), mais très énergétiques.
– Ce premier rayonnement est ensuite converti en lumière visible, moins énergétique (la différence donnant de la chaleur), à la surface interne du tube par un mélange binaire ou ternaire de poudres fluorescentes. Ce phénomène de fluorescence est à l’origine du nom de ces lampes.
 
         La couleur de la lumière produite provient donc essentiellement de la composition spécifique de ce revêtement interne. Le néon est parfois utilisé, mais produit une lumière rouge. Cette utilisation est donc très particulière, et c'est par simplification abusive que le nom de ce gaz est devenu synonyme aujourd'hui de lampe fluorescente. Les tubes fluorescents destinés à l'éclairage sont disponibles dans différentes longueurs d’ondes (on parle de température de couleur). Pour qualifier plus simplement ces spectres polychromatiques, on utilise la notion de couleur. Plus une température est basse, plus la lumière est proche du rouge, plus elle est élevée, plus elle s’approche du bleu. Voici quelques exemples de températures de couleur :
 
2700 K : proche de la lumière incandescente. Couleur orangée avec une nuance rougeâtre.
3000 K : proche de la lumière halogène. Utilisée en horticulture pour la floraison car la lumière est proche de la lumière de printemps ou d’automne (orangée). J'ai obtenu de très bons résultats avec cette couleur pour faire fleurir mes Tillandsia sur mon cadre géant.
4000 K : blanc "neutre", très utilisé dans les bureaux, les classes et dans les milieux industriels. C'est le "tube néon" classique.
6500 K : plus proche de la lumière du jour (mais attention à l'IRC, voir ci-dessous). C'est une bonne couleur pour cultiver les plantes et celui dont je me sers le plus, il donne de bons résultats avec toutes mes plantes.
8000 K : (peu fréquent) proche de la lumière d'un ciel bleu. Peu utilisé en horticulture
 
         A titre indicatif, voici une photo d'une de mes nombreuses "rampes néons". Cette rampe de mon cadre géant possède 3 tubes blancs à 6500 K et 1 tube orange à 3000 K (j'utilise le même type de combinaison de couleurs dans mes terrariums) :
 
 
Note : l’IRC est l’indice de rendu des couleurs, autrement dit la qualité de restitution du tube en termes de couleur. Les tubes bon marché ont un IRC bas et présentent une piètre qualité de rendu des couleurs.
 
          Il existe un code, à trois chiffres, présents sur les tubes, regroupant deux informations : le premier chiffre indique l'indice de rendu de couleur (IRC) (en dizaines de %), et les deux derniers chiffres désignent la température de couleur (en centaines de Kelvin). On peut noter que ce marquage est aussi utilisé pour certaines lampes à décharge (voir plus bas), notamment celles à halogénures métalliques.
 
Par exemple :
– Le code 640 désigne un tube ayant un IRC de 60 % et une température de couleur de 4 000 K (blanc industriel).
– Le code 827 désigne un tube ayant un IRC de 80 % et une température de couleur de 2 700 K. Ces lampes ont donc un assez bon rendu des couleurs.
 
L’installation d’un tube fluorescent :
 
Les tubes fluorescents doivent être montés avec :
 
– Un ballast : composant électrique (c’est une bobine de cuivre) utilisé pour réduire le courant dans un circuit électrique. Dans le cas du tube fluorescent, il permet de fournir la haute tension nécessaire à l'allumage du tube puis, une fois le tube allumé, il permet de limiter la tension à ses bornes. Il en existe maintenant des électroniques, plus fiables et qui évitent le clignotement du tube à l'allumage.
– Un starter : dipôle électrique qui se comporte comme un interrupteur. Au départ, il n'est pas conducteur. Il devient conducteur pendant une courte durée, lorsqu'on lui applique une tension supérieure à une certaine tension (c'est le cas lorsqu'on le branche au secteur). Il est isolant lorsqu'on lui applique une tension inférieure à une certaine tension (c'est le cas lorsqu'un courant traverse le ballast avec lequel il est monté en série). Il ne sert donc qu’à l’allumage, pour générer un courant suffisamment puissant pour enclencher le phénomène d’ionisation du gaz contenu dans le tube.
 
Note : lors de l'achat d'une rampe de "néons", ces composants sont évidemment intégrés à celle-ci. Lors du renouvellement de vos tubes, de nouveaux starters sont souvent fournis avec (surtout pour les "néons" utilisés en aquariophilie).
 
         Il existe aujourd’hui 2 principaux types de tubes fluorescents linéaires (pour les tubes non linéaires, on parle généralement de fluocompactes) :
 
– Les tubes T8, dont le diamètre est de 26 mm. Leur rendement lumineux est d'environ 60/70 lumens/w en moyenne.
– Les tubes T5 dont le diamètre est inférieur au T8 (16 mm) et qui ont un meilleur rendement lumineux. En effet le tube étant plus fin, il y a moins de déperdition lumineuse. De plus, ils sont plus légers et chauffent moins. Ces tubes sont aussi plus puissants qu’un T8 de longueur équivalente et permettent donc un meilleur éclairage. Leur rendement lumineux peut atteindre 100 lumens/w en moyenne. Ils nécessitent l’utilisation d’un ballast électronique.
 
        Dans les 2 cas, il est conseillé de changer vos tubes tous les 2 ans au maximum car même s'ils s'allument encore, le spectre émis décline un peu plus chaque jour et ces changements de qualité sont quasiment invisibles pour un oeil humain (mais les plantes le ressentent croyez-moi).
 
 
Les lampes à décharges haute pression
 
         Ce sont des lampes à décharges (comme les tubes fluorescents), donc sans filament. Ces lampes n’ont rien à voir avec les lampes à incandescence comme les ampoules classiques ou les « lampes halogènes ». Elles sont formées d’un « bulbe » en quartz très résistant rempli de gaz à haute pression. Lorsque ce gaz est soumis à une haute tension délivrée au démarrage par le ballast, un arc électrique va se former et chauffer en produisant une faible lumière. En effet au moment où la lampe s'allume, seul un arc à basse pression se produit et donc, une faible quantité de lumière est émise ; puis la lampe chauffe, la pression augmente peu à peu, un arc à haute pression se forme et une quantité plus importante de lumière est émise. La lampe met environ 5 minutes avant de produire son flux lumineux maximal. Ces lampes nécessitent l’utilisation de puissants ballasts, relativement lourds et pouvant produire beaucoup de chaleur. Il convient donc de les placer loin de toute matière inflammable ou sensible à la chaleur.
 
Les principales qualités des lampes à décharges HP sont :
 
– Une bonne efficacité lumineuse. Ces lampes sont très utiles car elles produisent une lumière plus pénétrante. Ainsi, même les feuilles n'étant pas directement éclairées reçoivent suffisamment de lumière. J'ai pu observer cela sur mon cadre géant (on voit ce système d'éclairage en haut au milieu de la structure) et les résultats sont très satisfaisants pour les Tillandsia (inutile par contre d'utiliser cela pour des Phalaenopsis).
– Un IRC (Rendu des couleurs) très performant.
 
Les inconvénients, quant à eux, sont :
 
– Pour les petites installations, le fait de choisir un éclairage de ce type est (beaucoup) plus coûteux qu'une installation aux tubes fluorescents.
– La masse d'un kit complet (ampoule, ballast) pèse lourd, il convient donc de prévoir de bonnes fixations.
– Les ampoules et le ballast produisent beaucoup de chaleur. De plus, comme les lampes halogènes, il ne faut surtout pas toucher l’ampoule car les dépôts gras peuvent la faire exploser ensuite lorsqu’elle est allumée. Il est de même impossible de les utiliser pour les Tillandsia sans les placer dans un cool tube (tube en verre ou pyrex protégeant l'ampoule) car lors des vaporisations, une seule petite goutte d'eau sur l'ampoule chaude peut la faire exploser. Le fait d'utiliser un cool tube nécessite l'utilisation d'un extracteur d'air (pour refroidir l'ampoule qui se retrouve enfermée dans le tube) et d'un système de gaine pour relier tout cela, ce qui augmente considérablement la facture et le temps d'installation. A réserver aux acharnés donc 🙂 . La photo ci-dessous de mon cadre montre à quoi ressemble tout cela une fois en place :
 
 
         Il existe différentes sortes de ces lampes mais le principe est toujours le même : Les HPS (Sodium haute pression) qui donnent une lumière jaune orangé, idéale pour la floraison ; Les HQL (à vapeur de mercure) plus blanches ; Les HQI (utilisé surtout pour les bacs récifaux en aquariophilie) ; les MH (Metal Halid) présentant un spectre blanc intense, idéal pour la croissance (c'est le modèle que j'utilise dans mon cadre géant, photo ci-dessus, et j'en suis très satisfait).
 
 
Les LEDs
 
         Un capot en résine époxy abrite un semi conducteur qui produira de la lumière lors du passage d’un courant électrique. Le capot peu prendre une forme permettant de diriger le flux lumineux. Ce système est très économique mais encore de faible puissance comparé aux autres lampes. Les avantages des LEDs sont :
  • Température faible.
  • Bon rendement lumineux par rapport à la consommation électrique (le meilleur actuellement).
  • Toute la lumière est utilisée du fait de la directivité des LEDs.
  • Pas fragile du tout.
  • Alimentation basse tension (donc moins risquée) et étanchéité totale (sécurisant pour les aquariums ou les structures humides).
  • Durée de vie très longue (50 000 heures).
  • Galerie très fine, les rampes peuvent faire moins de 1 cm.
  • Avec les mélanges de couleurs, possibilité d'obtenir un spectre répondant à toutes les demandes.
         Malheureusement, cette technologie encore trop récente coûte relativement chère lorsque l'on décide d'éclairer de vastes surfaces (>1m²). En effet, là où quelques centaines d'euros seront à investir avec des tubes fluorescents (les "néons"), le budget peut approcher (voire dépasser) le millier d'euro pour la même surface en éclairage LEDs. Il va falloir être encore patient avant d'éclairer nos cadres, terrariums ou autres structures de grande taille avec (en ce qui concerne le Tillandsia en tout cas). Cette technologie est cependant utilisée pour les petites plaques de bouturage.
 
         Voilà ce que je peux vous dire concernant les types d'éclairage. J'ai essayé d'être concis en présentant un article simplifié au maximum mais il y a tant de choses à dire… N'hésitez pas à laisser un commentaire ou à me contacter pour de plus amples informations.
 
         Bonne culture 😉