Comparatif - efficacité théorique des lampes horticoles

[sky-weedeur 383]

Ampoules à étudier:

 

Gavita LEP300 Plasma (lumix GRO-41-02) : en cours

Cidly apollo : en cours

MH

A51 led RW75

 

J'actualiserais le post lorsque j'aurais plusieurs lampes (2 ou 3) à rajouter

[sky-weedeur 383]

Bonjour à tous,

Ce topic s'adresse aux cannaweedeurs qui ont déja été initiés aux éclairages indoor, à ceux qui aimeraient s'assurer de faire un investissement bien placé ou ceux qui voudraient comparer l'efficacité de certaines lampes.

Je vous conseille de lancer une bonne playlist et de vous mettre en condition avant d'attaquer la lecture

J'ai trouvé le topic trop long du coup j'ai mis plusieurs parties en spoiler, ce sont uniquement des parties dans lesquelles j'explique les méthodes de calcul. Donc pour ce qui ne seraient intéressés que par les résultats je vous conseil de ne pas vous attarder sur les spoilers.

 

Table des matières

 

I) Informations nécessaire à l'étude d'une lampe

 

II) Rendement énergétique d'une ampoule

-Définition

-Utilité de cette grandeur dans le cadre d'une comparaison

-Calcul du rendement

-Exemple d'application

 

III) Rendements énergétiques résultats

-High pressure sodium

-Céramic metal halide

-Induction

-Néons

-Light Emitting Diodes

 

IV) Efficacité photosynthétique

-Quelques explications

-Calcul de l'efficacité photosynthétique relative d'un spectre

-Résultats

 

 V) Outils complémentaires

 

 

 

Introduction

 

Que dire des lampes horticoles en général, comment décrire l'état de connaissance du grand public et de notre chère communauté de cultivateurs ? Et bien je pense que ce serait dur de rendre les choses plus confuses qu'elles le sont aujourd'hui.

 

Plutôt que de développer des spectres efficaces, les vendeurs passent leur temps à inventer une quantité incroyable d'arguments douteux et de techniques marketing vicieuses afin de justifier de l'efficacité de leurs lampes .

Et ça rend leur comparaison très compliquée pour quelqu'un qui n'a pas l'habitude.

Ce topic a donc pour but de clarifier un certain nombre de choses au sujet des lampes horticoles, de leur efficacité et de la façon d'en juger de manière théorique.

 

Ceci n'est pas un comparatif officiel ni une liste exhaustive des types et modèles de lampes horticoles, ce sont des résultats obtenus par un amateur (moi ) et ils s'accompagnent donc d'une large incertitude et de quelques erreurs probablement.

 

I) Informations nécessaire à l'étude d'une lampe:

 

-Le spectre d'émission (les graduations des axes doivent être clairement identifiables)

-la puissance consommée, que ce soit par l'ampoule uniquement ou par le système entier

-le flux émit par l'ampoule, que ce soit des photons, des lumens ou des watts radiants

 

Il est conseillé de n'utiliser que les données des constructeurs, les revendeurs n'étant pas assez fiables.

 

II) Rendement énergétique d'une ampoule:

 

-Définition

 

Je définis le rendement énergétique d'une ampoule comme le rapport entre l'énergie lumineuse émise par cette ampoule et l'énergie électrique qu'elle consomme.

 

-Utilité de cette grandeur dans le cadre d'une comparaison

 

Ce que nous payons, par le biais de la facture EDF, c'est l'énergie électrique consommée par la lampe.

Plus le rendement de la lampe est bon et moins elle doit consommer d'énergie pour arriver au même résultat (émettre la même quantité de lumière), donc moins la facture EDF sera élevée.

 

-Calcul du rendement

 

 

-Calcul du rendement à partir des lumens

 

L'idée est simple, il s'agit de calculer le flux lumineux (lm) émit par un watt de puissance lumineuse dont la répartition spectrale est celle de la lampe étudiée.

Pour simplifier: si la lampe en question n'émettait que 1w de puissance lumineuse, combien ca donnerait de lumens?

Cette grandeur s'appelle le LER (ne me demandez par pourquoi j'en sait rien xD) en tout cas c'est comme ca que les cultivateurs du forum Rollitup l'appellent.

 

Dès lors que l'on a cette grandeur il est très simple de remonter au rendement, exemple:

prenons une lampe dont le flux lumineux est de 150lm pour 1 watt consommé avec un spectre donné

et imaginons qu' 1 watt de puissance lumineuse avec ce même spectre donne lieu à 300lm

on a donc un LER de 300lm/w

le rendement de la lampe est tout simplement 150/300=50%

car lorsqu'elle consomme 1w elle n'émet que 50% du flux qu'elle devrait émettre si il n'y avait pas de pertes d'énergie

 

-Calcul des lumens

 

Pour calculer le LER, il suffit d'utiliser cette formule:

 

,

F est la puissance lumineuse en watt
Km est une constante = 683 lumens/w
v(λ) est un coefficent relatif à la vision de l'oeil humain, cette fonction est donnée par la commission internationale des éclairages. On la trouve facilement sur google,

et ca ressemble à ca:

 

Cette formule permet de calculer un flux de lumens, donc en principe il suffit de prendre F=1w de puissance lumineuse et d'intégrer sur tout le spectre pour trouver le LER

 

 

 Il existe de nombreux standards pour le calcul des lumens, en effet de petites modifications sont souvent apportées à la courbe v(λ) générallement suite à des recherches relatives à la compréhension de la vision humaine. J'utilise la courbe de 1978 (CIE Photopic V(λ) modified by Judd (1951) and Vos (1978) [also known as CIE V_M(λ)]) car c'est celle avec laquelle mes résultats se rapprochent le plus de valeurs théoriques auxquelles j'ai pu avoir accès.

 

 

 

-Exemple d'application

 

 

Pour illustrer tout ca, je vais vous donner un petit exemple avec une HPS de chez philips:

c'est la 600w green power

voici le spectre des datasheets:

 

 

et voici le résultat de la numérisation (elle n'est pas parfaite mais ca colle plutot bien):

 

 

-j'ai numérisé le spectre de l'ampoule avec une précision de 0.5nm, c'est à dire que j'ai une moyenne de la puissance relative émise pour chaque tranche de 0.5nm sur tout le spectre

 

-ensuite je normalise le tout à 1w de puissance lumineuse, c'est à dire que je fait en sorte que la somme des puissances sur tout le spectre soit égale à 1

 

-enfin je multiplie cette puissance par Km (c'est à dire 683) et par la courbe v(λ) selon la formule que j'ai donné plus haut, ca va me donner les lumens émis pour chaque tranche de 0.5nm

 

-il ne me reste plus qu'a faire la somme de tous ces lumens pour obtenir le LER

 

On obtient un LER de 384 lm/w pour cette HPS qui émet 142.4 lm/w

on a donc un rendement sur l'ampoule de 142.4 / 384 = 37%

Ce qui est respectable pour une HPS

 

 

III) Rendements énergétiques résultats:

 

 

je calcule les rendements en prenant en compte toutes les radiations comprises entre 350 et 750nm, le reste est considéré comme étant des pertes.

La qualité de la numérisation peut varier en fonction du spectre (bandes fines par exemple) ou de mon état le jour ou je l'ai effectuée , d'ailleur on peut voir l'influence de ma précédente récolte sur la numérisation des lumatek

La qualité du spectre donné par le constructeur influe aussi beaucoup sur la précision du rendement calculé

Tous les spectres d'émission de lampes que je posterais ont pour abscisse la longueur d'onde et pour ordonnée la puissance (ou l'énergie ça revient au même) relative.

Je tiens à préciser que je n'ai pas choisit d'étudier telle ou telle ampoule, j'ai étudiée celles que j'ai pu, c'est à dire celles pour lesquelles les constructeurs fournissent suffisamment d'informations exploitables.

 

 

-High pressure sodium

 

Philips HPS green power 600W 230V

 

 

rendement typique: 37%

LER: 384 lm/w

Flux typ: 142.4 lm/w

Fiabilité des données:bonne

 

Lumatek HPS 600W

 

 

rendement typique: 35.7%

LER: 419.8 lm/w

Flux typ: 150 lm/w

Fiabilité des données: moyenne

 

Lumatek HPS 250W

 

 

rendement typique: 33.4%

LER: 383.1 lm/w

Flux typ: 128 lm/w

Fiabilité des données: moyenne

 

-Céramic metal halide

 

Philips CMH green power 3200K 315w

 

 

rendement typique: 44.7%

LER: 232.4 lm/w

Flux typ: 104 lm/w

Fiabilité des données: bonne

 

Eye lighting Cera arc 2800K 150w

 

 

rendement typique: 32.7%

LER: 275.3 lm/w

Flux typ: 90 lm/w

Fiabilité des données: moyenne

 

-Induction

 

Indagro Pro-420-VPAR

 

 

rendement typique: 29.4%

LER: 221.1 lm/w

Flux typ: 65 lm/w

Fiabilité des données: moyenne

 

Green light solution induction 3000K

 

 

rendement typique: 20.7%

LER: 361.2 lm/w

Flux typ: 74.7 lm/w

Fiabilité des données: mauvaise

 

-Néons

 

Turbo-néon philips 3000K 55w (PL-L 4 830)

 

 

rendement typique: 23.8%

LER: 365 lm/w

Flux typ: 87 lm/w

Fiabilité des données: bonne

 

-Light Emitting Diodes

 

 

A51 XGS 190 - Cree XT-E 3750K R3 750mA

 

 

rendement typique: 33.70%

LER: 325.81 lm/w

Flux typ (Tj=40°C) : 109.8 lm/w

Fiabilité des données: moyenne

 

Cree CXA 3070 3000K bin AB

 

 

LER: 329.3 lm/w

Flux typ (P=12w - Tj=40°C): 174 lm/w

Flux typ (P=72w - Tj=40°C): 123.3 lm/w

Flux typ (P=116w - Tj=40°C): 99.6 lm/w

Rendement typique (P=12w - Tj=40°C): 52.9%

Rendement typique (P=72w - Tj=40°C): 37.4%

Rendement typique (P=116w - Tj=40°C): 30.2%

Fiabilité des données: très bonne

 

Les leds pouvant être alimentées à diverses puissances, j'en ai choisis trois qui représentent à peu près le domaine de fonctionnement de celle ci.

 

Cidly apollo - Leds rouges "no-name" 700mA

 

 

rendement typique: 32.14%

LER: 227.35 lm/w

Flux typ (Tj=?) : 73.08 lm/w

Fiabilité des données: mauvaise

 

Cidly apollo -  Leds blanches "no-name" 700mA

 

 

rendement typique: 16.98%

LER: 367.42 lm/w

Flux typ (Tj=?) : 62.38 lm/w

Fiabilité des données: mauvaise

 

-Plasma

 

Gavita lep 300 (lumix GRO 41-02)

 

 

rendement typique: 37.64%

LER: 251.59 lm/w

Flux typ: 94.7 lm/w

Fiabilité des données: bonne

 

IV) Efficacité photosynthétique:

 

L'efficacité photosynthétique relative d'un spectre a moins d'importance que veulent le faire croire la plupart des vendeurs. En effet, la plupart des spectres que l'on utilise ont des efficacités photosynthétiques très proches.

Cependant c'est une grandeur nécessaire à la comparaison de lampes, elle complémente l'information donnée par le rendement énergétique.

 

-Quelques explications

 

L'action photosynthétique est généralement mesurée à partir de la concentration en oxygène libéré ou en CO2 fixé. En effet ces échanges gazeux sont directement liés au mécanisme de la photosynthèse.

L'efficacité photosynthétique (quantum yeld) à une longueur d'onde donnée est déterminée en moles d'oxygènes fixées par mole de photons absorbés, elle représente l'action photosynthétique induite par l'absorption d'un photon à la longueur d'onde étudiée.

 

Je tiens à attirer votre attention sur le fait que je parle ici d'efficacité photosynthétique à court terme, en effet le spectre lumineux agit sur la physiologie de la plante et peut modifier les concentrations et ratios en pigments, hormones..etc à long terme, et donc entrainer une modification de l'action photosynthétique respective de chaque longueur d'onde.

 

-Calcul de l'efficacité photosynthétique relative d'un spectre

 

 

De même que pour le calcul des lumens, il faut utiliser ici un standard.

La courbe du RQE (Relative quantum yeld) de McCree me semble être la plus adaptée.

Elle n'est pas spécialisée au cannabis, c'est une moyenne des efficacités photosynthétiques de plusieurs types de plante. Mais on va devoir faire avec.

 

 

Bien que la courbe donnée par McCree soit relative à l'absorption d'un photon, dans le but de rester cohérent nous allons travailler avec l'énergie et non pas les photons (je rappelle que c'est de l'énergie qui nous est facturée par EDF) je vais donc calculer l'efficacité photosynthétique relative à l'énergie absorbée par la feuille à partir de ce standard.

 

 

Il suffit de multiplier le spectre d'émission normalisé de la lampe par cette courbe de l'efficacité photosynthétique relative et d'intégrer le tout, on obtient l'efficacité photosynthétique relative du spectre.

 

 

-Résultats

 

 

 Vous remarquerez que la plupart des lampes étudiées sont de bonne facture, c'est parce qu'il est très difficile de trouver des informations sur des lampes bas de gamme. En effet il vaut mieux pour les vendeurs de ce type de lampe qu'elles n'apparaissent pas dans des comparatifs comme celui ci et ils évitent donc de donner des informations trop précises.

 

 

V) Outils complémentaires:

 

Voici une représentation assez grossière des spectres d'émissions des lampes, ces diagrammes chiffrés permettent d'avoir une idée des ratios de couleurs:

(les valeurs représentent la puissance relative pour chaque tranche de 20nm)

 

 

Ce serait intéressant d'intégrer d'autres lampes comme des MH ou des CFL à ce comparatif mais je n'ai plus le temps de numériser des spectres et surtout de trouver toutes les données.

Peace

[Indi-Punky 18 336]

Hello

 

Beau boulot!

 

Merci a toi cela va en aider plus d'un.

[sharkozzi 59]

Salut,

 

Compilation de résultats très intéressants, merci à toi pour le partage

[Quakers 3 291]

Salut Sky weedeur

 

Super boulot, merci pour le partage.

 

C'est très clair, complet, et très intéressant... Ca donne envie de tester les CMH et les leds...

 

C'est "marrant" cette proportion dans le spectre 660-680 de la Green power cmh; je ne la connaissais pas d'ailleurs...en fait je connaissais que celle de GE , en CMH...

 

Bon par contre , attends toi qu'on te ramène tous nos ampoules... je suis bien curieux de savoir ce que donnerait ma Green Power 600 W 400 V, dans ton tableau, par exemple....Ou encore les DE ou les plasma ou... ok j'arrête.

 

Y a pas mal d'infos chez Gavita, je vais essayer tes petits calculs...

 

 

 

++

[Lamic-Tal 3 252]

Salut ,

 

super cool toutes ces données !!! MERCI

 

Très intéressant en ce qui concerne la CMH Philips mais après recherches c'est 160€ l'ampoule 315W + 600€ le kit ballast/déflecteur CMH ....

 

Et en effet ce serait trop bien de voir un comparatif avec les ampoule plasma (pas les CFL plasma    ) comme par exemple le kit Plasma LEP Gavita 300W 41.01 (qui coûte 1500€    ).

 

 

 

[sky-weedeur 383]

Hello

 

Beau boulot!

 

Merci a toi cela va en aider plus d'un.

 

Salut Indi

merci à toi pour m'avoir donné accès à un espace de travail adapté ^^

ca m'a vraiment facilité les choses.

 

 

Salut Sky weedeur

 

Bon par contre , attends toi qu'on te ramène tous nos ampoules... je suis bien curieux de savoir ce que donnerait ma Green Power 600 W 400 V, dans ton tableau, par exemple....Ou encore les DE ou les plasma ou... ok j'arrête.

 

Salut ^^

La 400v a un spectre légèrement différent de la 230v je crois (à vérifier) du coup il faudrait numériser son spectre.

Mais je suis d'accord que ce serait intéressant.

Les plasma aussi j'y ai pensé mais je ne me suis pas trop attardé dessus.

Ceci dit, si quelqu'un poste les infos nécessaires (spectre, flux etc..) d'un modèle de lampe, je l'intègrerait au comparatif si j'ai le temps .

Mais je ne pourrais pas en faire beaucoup c'est plutot long, surtout pour des lampes HID, les bandes d'émission sont très fines ( d'ailleur si quelqu'un connait une methode rapide de numérisation je suis preneur.

 

 

 

Salut ,

 

super cool toutes ces données !!! MERCI

 

Très intéressant en ce qui concerne la CMH Philips mais après recherches c'est 160€ l'ampoule 315W + 600€ le kit ballast/déflecteur CMH ....

 

Et en effet ce serait trop bien de voir un comparatif avec les ampoule plasma (pas les CFL plasma    ) comme par exemple le kit Plasma LEP Gavita 300W 41.01 (qui coûte 1500€    ).

 

 

 

Salut,

En effet cette cmh est très chère, surtout parce qu'il faut un ballast adapté 315w que philips est le seul à vendre (je crois).

C'est un ballast électronique à haut rendement mais ca coute vraiment trop cher, c'est dommage de ne pas pouvoir mettre cette ampoule sur ballast classique.

 

 

En tout cas merci à tous pour les encouragements, et n'hésitez pas à poser des questions si certaines choses ne sont pas très claires.

Peace

[Alebatar 2]

Salut Sky,

 

très intéressante ce fil merci. Dis t'aurais des donnés pour ces deux ampoules les deux en 400W concernant son rendement et l'efficacité photosynthétique de ses spectres...?

 

Philips HPI-T Plus 400W 645 E40 (MASTER)

 

OSRAM VIALOX NAV-T SUPER 4Y

 

Je te demande parce que je peux avoir des bons prix en Espagne et je pensais en acheter une de chaque pour mon prochain run...

[sky-weedeur 383]

Salut,

 

Je n'ai pas numérisé les spectres de ces ampoules donc je ne peux rien te dire à ce sujet,

par contre je réfléchissait à rajouter une HPS osram au comparatif, c'est une ampoule qui est courante en horticulture la NAV-T 4Y ?

 

edit:  j'ai regardé un peu les datasheets de la NAV-T et j'ai pu remarquer que les axes du spectre ne présentent aucune graduation, donc je ne pourrais rien faire pour cette ampoule pour l'instant.

[Alebatar 2]

et bien j'ai u des bons retours de gens qui les ont utilisé mais jamais tester pour ma part. Sinon je pense que je prendrais une Philips SON-T PIA Plus en 400W. Je sais que les 600W ont un meilleur rendement, mais ça duré de vie est 2 fois plus courte.

 

Pour la MH ce tait un bon plan (25€), mais je ne sais pas ce qu'elle vaux vraiment a l'usage. Je pense que je vais rester sur la Sunmaster Cool Deluxe, c'est celle qui m'a donné les meilleurs résultats.

 

 

 

Sinon il y a la SUNMASTER Blue Ice 5500° qui a l'air pas mal aussi

 

 

merci !

Modifié janvier 6, 2015 par Alebatar

[sky-weedeur 383]

Re

Ou as tu trouvé le premier spectre?

quoi qu'il arrive la précision est pas assez bonne pour l'exploiter

 

par contre le deuxième je l'ai déja numérisé, mais ce qui m'intrigue c'est que c'est exactement le même spectre que celui des turbo néons superplant 25000k. Il est affiché sur la boite

 

sun-master dit que c'est un 5500-6000k

superplant dit que c'est un 25000k

et mes calculs disent que c'est un 9000k

 

 

qui dit vrai

à mon avis c'est louche (sachant que d'habitude mes calculs correspondent bien aux données constructeur).

Suffisamment louche pour ne pas acheter je pense

Peace

[Alebatar 2]

Sunmaster MH Cool Deluxe

 

et ici il une étude avec différents ballast...

 

This lamp also provided the most PPFD when used with the PFO-HQI ballast. This lamp is marketed at a color temperature of 6500K, but as computed from the spectral plot, the CCT is closer to 10000K when used with the standard magnetic ballasts

 

Et ta graphique rassemble a celle donné plus haut ...?

Modifié janvier 6, 2015 par Alebatar

[sky-weedeur 383]

Je vois, je ne m'attendais pas à une différence de spectre si importante d'un ballast à l'autre.merci pour l'info

Je trouve quand même que c'est pas très clair cette histoire,

en tout cas ca fait planer un gros doute sur les néons superplant, parce que ceux là ne sont visiblement pas des 9000k (ils sont violets à l'oeil comme le voudrait la température de 25000k annoncée)

 

quoi qu'il en soit ca donnerait un rendement de 75/254.5 donc 29.5% pour la blue ice 400w si le spectre est bien le bon

[Alebatar 2]

merci a toi Sky

 

j’étais en train de regarder de plus prés cette XM 10000K et elle a l'air intéressante...

 

[sky-weedeur 383]

L'image ne fonctionne pas

mais je ne suis pas sur qu'un blanc très froid comme le 10000K soit le mieux pour une bonne croissance. D'autant que le bleu n'a pas une bonne efficacité photosynthétique

Après ca dépend beaucoup du type de croissance que tu veux faire

[Alebatar 2]

c'est dans le lien plus haut sur l’étude avec différents ballast. Je disais que elle a l'air intéressante parce qu'elle a l'air d'envoyer pas mal dans les proches UV, c'est tout. Je me suis dit que ça pouvait être intéressante pour ceux qui cherchent plus de THC par exemple.    

Oui je sais, trop de bleu tue le bleu   

 

Partout je vois des gens qui utilisent des lampes haute pression ou des leds, mais je vois personne mélanger les deux, c'est toujours la petite guéguerre hp ou leds, mais chaque technologie a ses avantages, ça serait intéressante de mélanger la puissance des hp avec la douceur des leds...

[Alebatar 2]

re

 

je me suis amusé avec le spectre de cette 'XM 400W 10000K' sur excel, je sais pas si mes résultats sont bons mais je mets ça la quand même.

 

Les deux premières graphiques proviennent d'un site, et le tableau ce sont mes résultats. S'ils sont corrects cette lampe a l'air plutôt pas mal pour une cro sur de Sativa. Mais peut-être que j'ai tout faux, ce n'est q'un test alors... à prendre avec des pincettes

 

 

 

 

 

[Cannabigouteur 838]

Gros boulot, merci !

Modifié janvier 12, 2015 par Cannabigouteur

[sky-weedeur 383]

 

 

 

Salut

Pour la courbe de Mccree que tu as utilisé, on dirais que c'est celle du rendement quantique relatif au flux de photons absorbé. Pourtant le spectre est censé donner la puissance relative et pas le flux de photons, du coup je me demande si le calcul est bon.

(je pense qu'il faudrait vérifier pour celle d'inada aussi)

 

J'aurais aimé savoir quels calculs tu as fait dans la colonne LER car je ne vois pas à quoi ca correspond, ceci dit je crains de ne jamais avoir ma réponse

[sky-weedeur 383]

Voici mes résultats pour l'ampoule plasma de chez lumix (GRO-41-02) installée sur les systèmes gavita lep 300

 

 

LER :251.59lm/w

puissance consommée par la source: 190w

flux typ: 94.7lm/w

rendement typ: 37.64%

efficacité photosynthétique relative du spectre: 68.87%

 

je n'ai pas pour habitude de préciser l'efficacité du système (source+alimentation) car ca demanderait trop de travail.
Mais dans ce cas le rendement de l'alim est tellement mauvais qu'il faut que je le précise

 

Si on prend en compte la puissance consommée par le système (de 300w) on obtient un flux typ de 60lm/w

et donc un rendement de 23.85%

 

le rendement de l'alimentation est de 190/300=63.3%  ce qui plombe totalement l'efficacité de cette lampe

J'actualiserais le post principal lorsqu'il y aura plusieurs lampes à rajouter

Peace