Remplacer les HPS par des LED - Éclairage économique des plantes

Pendant des décennies, les lampes à vapeur de sodium ont été considérées comme la source de lumière idéale en horticulture. Mais ces dernières années, une nouvelle technologie s'est imposée : la diode électroluminescente. Dans cet article, nous expliquons pourquoi vous devriez désormais remplacer HPS par LED.
Remplacer NDL par LED
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Chez Crescience, nous travaillons avec des LED pour l'éclairage des plantes depuis 2016. À l'époque déjà, il était clair que la lampe à vapeur de sodium (NDL) serait remplacée par des LED, mais on ne savait pas encore comment ni quand. La diode électroluminescente en horticulture en était encore à ses débuts. Entre-temps, les LED ont mûri et surpassent la lampe à vapeur de sodium dans tous les scénarios.

Remplacer les NDL par des LED - Éclairage économique des plantes 1

NDL versus LED dans la pratique

Les valeurs figurant sur les fiches techniques parlent d'elles-mêmes. Les LED modernes peuvent se targuer d'une efficacité de module supérieure à 3 µmol/J, alors que les Lampe à vapeur de sodium est spécifié comme étant de 1,6 µmol/J. Une bonne LED peut donc émettre près de deux fois la quantité de photons dans l'intervalle de temps. Gamme PAR émettent, ou économisent un peu moins de la moitié de l'énergie.

Toutefois, ces valeurs mesurées ne tiennent pas compte des pertes dans les ballasts, ainsi que des pertes optiques dues aux réflecteurs ou aux lentilles et à l'absorption des murs. La cartographie des valeurs PAR sur une zone de culture simulée fournit des informations sur les performances des systèmes dans la pratique. Nous avons recueilli des valeurs comparatives avec notre banc d'essai automatisé :

Comment remplacer HPS par LED

Le SON-T PIA Plus 600W de Philips en test PAR

Pour les tests, nous avons utilisé une lampe Philips SON-T Pia Plus 600W toute neuve sur un ballast numérique GIB. Le Adjust-A-Wings Avenger Medium a été utilisé comme réflecteur en position centrale. Mesurée à une distance de 40 cm, la zone a pu être éclairée de manière optimale et efficace sans provoquer de points chauds trop importants. L'ancienne technique produit un flux de photons respectable, mais nécessite beaucoup d'électricité. 

Test PAR HPS

distance de 30 cm, "Super Spreader

NDL avec Super Spreader
Le Super Spreader peut atténuer la chaleur directe sous l'ampoule, mais il crée des points chauds extrêmes. Nous avons mesuré une consommation de 642 W au niveau de la prise.

PAR utilisable : 615 µmol/m²
PPFD/W : 1,38 µmol/m²/J

Espacement de 40 cm, "Super Lumen 660W".

Remplacer les NDL par des LED - Éclairage économique des plantes 2
A une distance de 40 cm, nous nous sommes passés de l'épandeur. La mesure en mode Super Lumen (660 W) a donné une consommation d'énergie d'un peu moins de 700 W à la prise murale.

PAR utilisable : 696 µmol/m²
PPFD/W : 1,43 µmol/m²/J

Test de PAR à LEDs de budget

À titre de comparaison, nous mesurons un système LED bon marché avec notre configuration de référence "The Frugal Four". Ceux qui veulent remplacer leur HPS par des LED recherchent généralement un système très économique. Notre configuration budgétaire consiste en quatre FLUXshield Silver, alimentés par une HLG-480H-C2100B.

Si deux de nos kits "The Wingman Mk II" sont utilisés, on peut s'attendre à des valeurs approximativement identiques.

Les panneaux LED peuvent être disposés selon les besoins pour optimiser l'éclairage des zones plantées. Pour notre test, les FLUXshields sont montés dans les coins les plus éloignés afin d'utiliser pleinement la zone de croissance effective.

Remplacer NDL par LED
Test PAR de référence Frugal Four
Les quatre unités FLUXshield Silver avec le pilote Mean Well ont consommé 449 watts et chauffé jusqu'à 51°C...

PAR utilisable : 710 µmol/m²
PPFD/W : 2,28 µmol/m²/J

Remplacer les NDL par des LED - Éclairage économique des plantes 3
...alors que la température ambiante était de 31° C. La valeur la plus basse du PPFD à 40 cm était encore à 62% du maximum mesuré.

PAR utilisable : 667 µmol/m²
PPFD/W : 2,14 µmol/m²/J

Test LED PAR haut de gamme

Pour tester les limites de ce qui est possible, nous avons effectué une autre mesure avec le design de référence "The Generous Four". Pour une efficacité extrême, nous utilisons un driver HLG-480H-C2100B, mais pour un complément de CO2 ou des surfaces plus importantes, le kit peut également être équipé d'un driver 600W. Les valeurs PAR peuvent également être atteintes avec 2x "The Wingcommander".

La répartition sur une grande surface des LED permet de travailler très près des plantes, ce qui améliore encore le rendement en photons. Comme le FLUXshield Gold contient également des DEL rouges lointaines dont le rayonnement n'est pas détecté dans la gamme PAR, l'efficacité de ce système est encore plus élevée.

Le modèle de référence du Quatre Généreux

Distance de 15 cm
Les quatre généreux

Le généreux test de quatre par 15 cm de distance
En fait, conçues pour des rendements nettement supérieurs, les quatre unités FLUXshield Gold ne chauffent que de 38°C à une température ambiante de 30°C.

PAR utilisable : 820 µmol/m²
PPFD/W : 2,68 µmol/m²/J

Distance de 30 cm
Les quatre généreux

Test de quatre PAR généreux à 30 cm de distance
Cette installation ne consomme que 440 W à la prise murale. Néanmoins, la quantité de PAR utilisable produite est nettement supérieure à celle d'un NDL qui consomme 700 W.

PAR utilisable : 743 µmol/m²
PPFD/W : 2,43 µmol/m²/J

Recalculé : Quelle lampe de culture est la plus économique ?

Une lampe à vapeur de sodium comme celle que nous avons testée coûte environ 290 € à l'achat, les coûts se répartissant comme suit (en juillet 2021) :

  • Ballast numérique DONNER NXE 600W : € 160
  • Réflecteur avec douille de lampe Adjust-A-Wings Avenger Medium : €90
  • Illuminant Philips SON-T PIA Plus 600W : 40 €.

Ce système peut facilement être surpassé avec notre installation "The Frugal Four" ou 2x "The Wingman Mk II". Le coût de cette opération peut être estimé à environ 600 €.

Les coûts d'acquisition diffèrent donc de 310 € en faveur de la lampe à vapeur de sodium. Supposons maintenant que l'appareil fonctionne en mode Super Lumen de 660 watts. Cela correspond à une puissance requise de 700 Wpour atteindre une moyenne de 700 µmol/m² dans une tente de 120 x 120 cm.

Avec la configuration de LED "The Frugal Four", nous atteignons cette valeur à une distance de 30 cm et 450 W Consommation électrique.

Combien de temps faudra-t-il maintenant pour récupérer les 310 € de coût supplémentaire de l'achat par le biais de la facture d'électricité ?

Lorsqu'on éclaire des plantes photopériodiques, on peut supposer une moyenne de 14 heures d'exposition par jour (un mois 18 heures, deux mois 12 heures). Le prix de l'énergie par kilowattheure est d'environ 0,29 €. Le système LED "Frugal Four" permet d'économiser environ 3,5 kWh par jour (différence de consommation de 250 W * 14 heures).

Économisez un euro par jour !

Le remplacement des HPS par des LED permet une économie de 1 € par jour et un retour sur investissement après 310 jours !

En outre, la lampe doit être remplacée au bout d'un an environ. Si vous remplacez la NDL par une LED, vous pouvez vous en sortir pendant 10 ans sans changer la lampe. En raison de l'éclairage plus uniforme de la zone cultivée, on peut supposer que le rendement est plus élevé avec la configuration LED. Le spectre lumineux plus équilibré et les températures plus fraîches sous la lampe permettent également d'espérer une amélioration significative de la qualité et du goût.

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Comparaison des coûts : dans cet exemple, l'investissement dans les LED est rentabilisé à partir du 11ème mois. Après cela, vous pourrez économiser plus de 300 € par an.

Propriétés de la lampe à vapeur de sodium

De nombreux jardiniers d'intérieur apprécient toujours les avantages de la lampe à vapeur de sodium. La technologie est simple et peu coûteuse à l'achat, et les ampoules de rechange sont disponibles presque partout. Jusqu'à récemment, cependant, l'efficacité du HPS surpassait tout ce qui était disponible sur le marché. C'est pourquoi on trouve encore ces ampoules à la lumière orange non seulement dans les boîtes de culture mais aussi dans l'éclairage public.

Efficacité - HPS vs. LED

À l'époque de la lampe à vapeur de sodium, il n'existait pratiquement qu'une seule norme pour la lumière : le lumen. Ce site Metric est dans le domaine de l'éclairage des plantes mais obsolète. L'efficacité lumineuse typique des lampes à vapeur de sodium est de 130 lm/W, tandis que les modèles 1000W à double culot atteignent même 150 lm/W. Exprimé en EPI, cela signifie 1,6 µmol/J, jusqu'à 2 µmol/J pour les plus performants. C'est encore une bonne norme, si l'on considère que les tubes fluorescents et les lampes à économie d'énergie n'atteignent respectivement que 60 lm/W et 0,7 µmol/J.

Au début, les LED COB (technologie de la puce sur carte) étaient des concurrents sérieux pour les HPS sur le marché. 160-180 lm/W et 1,8-2,2 µmol/J sont devenus soudainement abordables en raison de la densité de puissance élevée des COBs. Cependant, seules les LED de croissance SMD actuelles (z. Par exemple, Samsung LM301) qui permettent d'éclairer tout le spectre avec plus de 200 lm/W et plus de 3,0 µmol/an. Cela représente presque un doublement du rendement en photons par rapport à la lampe à vapeur de sodium. Il est donc intéressant de remplacer les HPS par des LED après peu de temps.

Remplacer les HPS par des LED - disponibilité et coûts

En raison de leur utilisation répandue, les luminaires et les lampes à vapeur de sodium sont très abordables. Du moins, c'est vrai si l'on ne considère que les coûts d'achat. Pour environ 100 €, vous pouvez obtenir un système HPS complet de 600 watts. Cependant, au plus tard après un an (mieux après 6 mois), une nouvelle ampoule est à prévoir pour 20-60 € en raison de la perte de luminosité. Et puis, bien sûr, il y a la facture d'électricité. Pour le fonctionnement des lampes à vapeur de sodium, vous devez calculer environ 80% de frais d'électricité en plus qu'avec un système moderne à LED.

Si la conversion aux LED permet de réaliser d'importantes économies sur la facture d'électricité, l'achat de la lampe à plantes représente un investissement beaucoup plus important au départ. Il faut compter au moins 1 € à 1,50 € par watt pour les LED de croissance actuelles et efficaces. Si vous recherchez un bon système prêt à l'emploi, le prix peut être considérablement plus élevé. D'autre part, la durée de vie des LED de haute qualité est d'environ 8 à 10 ans, et les meilleurs modèles peuvent théoriquement durer plus de 100 000 heures.

Le principal problème est la disponibilité. Les magasins spécialisés proposent généralement des lampes à prix élevé qui sont également convaincantes en termes de qualité. Dans le commerce en ligne, cependant, on assiste à une prolifération de vendeurs douteux qui surenchérissent à coups de superlatifs et de descriptions de produits trompeuses. Pour les débutants, les bonnes offres sur Amazon et Ebay sont difficiles à identifier.

Rayonnement thermique

Si la plupart des cultivateurs d'intérieur ont des problèmes pour évacuer l'excès de chaleur de la tente de culture, il y aurait des cas isolés où la chaleur radiante est nécessaire pour atteindre des températures acceptables en hiver. Cela peut être le cas dans des greniers non isolés, par exemple. Comme la lampe à vapeur de sodium convertit une grande partie de l'énergie utilisée en chaleur, cette technologie de lampe peut être utile dans de tels cas.

En été, cependant, le scénario tourne en faveur de la technologie LED, car seul un minimum de rayonnement thermique est généré ici. Jusqu'à 80% de l'énergie (Osram Oslon Square Gen 4) peuvent être convertis en photons efficaces sur le plan photosynthétique. La faible perte de puissance est dissipée vers le haut via un dissipateur thermique, de sorte que la chaleur appliquée à la surface de montage est minime. Ceux qui souhaitent remplacer les HPS par des LED peuvent donc également bénéficier de températures foliaires plus basses.

Conclusion : Pourquoi devrais-je remplacer mes HPS par des LED ?

Il est donc toujours intéressant, à divers points de vue, de remplacer une HPS par une LED. Qu'il s'agisse de l'amélioration de l'éclairage de l'ensemble de la zone de culture sans points chauds, des économies réalisées en peu de temps ou de la réduction des températures en été. La seule question est de savoir quelle configuration de LED est la bonne. Nous avons conçu différentes options pour toutes les zones de culture.

Les concepts d'éclairage "High Value" s'adressent avant tout aux jardiniers qui recherchent un retour sur investissement aussi rapide que possible.

Pour les professionnels, nous proposons une gamme de produits appelée "Ultimate Performance". Elle se caractérise par des spectres élaborés et partiellement réglables, ainsi que par la plus grande efficacité possible.

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