Brevet FR3081285A1 — publié le 20191129

-1- Dispositif de culture chromatique spatial de serre pour culture héliotrope Introduction à l'art : Une serre de culture a une enveloppe de matériaux transmettant le rayonnement lumineux extérieur tant le diffus que le solaire par des matériaux divers tels que les verres ou les polymères. Le confinement permet de contrôler l'atmosphère sous l'enveloppe tant par la vapeur d'eau, le niveau de dioxyde de carbone et d'assurer un effet serre pour la maitrise de régime de température selon la configuration de la serre. Difficulté technique de l'art non résolue : L'enveloppe d'une serre conventionnelle a un niveau de transmission du rayonnement solaire et diffus constant sur une large bande spectrale, ce qui requiert l'utilisation de diffuseurs de spectre supplémentaires soit 15 en lumière blanche soit en par des dispositifs de diodes électroluminescentes ayant des émissions précises et commandées en fonction de l'état d'avancement de la plante mais ce dispositif est onéreux et ne couvre que partiellement les besoins chromatiques des différents photo-récepteurs des végétaux. En conséquence il est nécessaire de proposer une technique simple, efficace et peu onéreuse qui ne s'ajoute pas 20 à la structure de serre mais qui soit confondu avec l'enveloppe de serre de tel sorte que l'infrastructure de serre suffit à contribuer une croissance chromatique des végétaux. En effet la croissance chromatique des végétaux est régi par trois mécanismes distincts mais complémentaires à savoir : 25 - photo morphogénèse - photo synthèse - photo périodisme La présente invention s'adresse à tous les végétaux héliotropes donc sensible au rayonnement solaire direct. 30 Comme le montre la figure n°1, la vue de profil de chapelles de serre a une enveloppe qui ne filtre pas le rayonnement extérieur et transmet selon les propriétés du matériau choisi de l'enveloppe une transmission de lumière blanche donc une large gamme spectrale allant du visible à l'infra rouge. 35 Hors comme le montre la figure n°2 dont le graphique est le spectre d'absorption de certains photo-récepteurs de la photo morphogénèse dont le Phytochrome Pr et Prf et de deux isomères que sont la chlorophylle A et B comme photo-récepteurs principaux de la photo synthèse parmi les différentes molécules de chlorophylle : ces spectres d'absorption sont à comparer avec le rayonnement diffus pour un site à une latitude de 44°N et le rayonnement solaire moyen terrestre à cette latitude. Il est observable que seul le rayonnement solaire couvre les 40 absorptions spectrales des végétaux héliotropes alors que le rayonnement diffus n'en couvre qu'une partie mais que les absorptions des photo récepteurs de végétaux sont ciblées à des bandes spectrales : Ultra Violet B « UVB » 290-300nm Ultra Violet A « UVA » 340-360nm Violet « V» 420-440nm 45 Bleu «B » 465-480nrn Rouge « R» 640-670nm Proche Infra Rouge « NIR » 720-730nm Donc la bande spectrale correspondant aux couleurs du visible comme le vert, le jaune, l'orange n'ont pas 50 d'absorption notable par les principaux photo-récepteurs de végétaux héliotropes. La présente invention a pour objectif de proposer une technique couvrant uniquement et exclusivement chaque pic d'absorption spectrale des différents photo-récepteurs à savoir : les chromophores de la Phototropine ( 365nm, 440nm, 460nm) 55 les chromophores du phytochrome Pr ( 285nm, 370nm, 666nm) les chromophores du phytochrome Prf (280nm, 405nm, 725nm) les cryptochromes ( 280nm, 345nrn, 445nm, 480nm) la chlorophylle A (400nm, 426nrn, 667nm) la chlorophylle B (430nm, 460nm, 646nm) 10 60 -2- Description de la présente invention : Une serre est constituée d'une enveloppe ayant comme fonctions d'étanchéité aux intempéries, de transmission de rayonnement et de maitrise de paramètres thermodynamiques de culture tels que la température, vapeur 5 d'eau, gaz. Cette serre est constituée de chapelles aux angles variables entre 5° et 45° et même des angles de pan de toiture de chapelle différent ou de forme arrondie selon les différentes formes géométriques. L'orientation privilégiée de la présente invention est selon l'axe EST-OUEST afin d'assurer une irradiation solaire sur les deux pans de toiture de chapelle de serre comme le décrit la figure n°3. Le pan de toiture constituant une chapelle de serre décrit par la figure n°3 est subdivisé en trois éléments identifiés par : V L'élément V est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans les UVB, UVA et le violet. photoluminescence relative supérieure à 80% et une L'élément B est un dioptre fluorescent ayant une fluorescence dans le bleu. L'élément R est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans le rouge et proche infra-rouge. Le dioptre est choisi parmi les verres, les polycarbonates, les acryliques, les poly éthylènes, les résines d'epoxy, de silicone ou la combinaison de verres, d'acryliques, de poly éthylène, de résines d'epoxy, de résines de silicone. Le dioptre est dopé par des pigments qui sont des complexes de nano cristaux constituant des points quantiques ayant des excitations et émissions spectrales précises et plus précisément chaque matériau composant le dioptre a une fonction précise et un dopage précis de points quantiques. Le dioptre est un milieu transparent dopé par des points quantiques et pour que leur photoluminescence soit la plus efficiente possible, il est nécessaire de filtrer la lumière incidente afin que l'absorption par la famille de points quantiques d'un dioptre ait la photoluminescence la plus élevée lors de son émission radiative. L 'élément V ou B ou R est constitué d'un filtre optique laminé sur un dioptre dopé par des points quantiques et le filtre peut être un miroir de Bragg, un filtre multiréfringent, un filtre à dichroïsme variable, un filtre plasmonique par un méta matériaux. Il est préférentiellement défini que l'élément R est constitué d'un dioptre acrylique dopé par trois familles de points quantiquess à moins de 10 parties par million sur lequel est laminé un filtre multiréfringent variable, que l'élément B est constitué d'un dioptre acrylique par une famille de points quantiques à moins de 10 parties par million sur lequel est laminé un filtre plasmonique par un méta matériau constitué d'un polymère lui même dopé par des formes particulières d'une nano poudre d'un métal de transition choisi parmi Au, Ag, Ru, Rh, Re, Co, Ni, Sc ou d'alliages à base de métaux de transition, que l'élément V est constitué d'un dioptre acrylique par une famille de points quantiques à moins de 10 parties par million sur lequel est laminé un filtre à dichroïsme. Le dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope décrit par la figure n°3 est une suite de dioptres ayant chacun des fluorescences précises qui sont soumis au rayonnement extérieur par le rayonnement diffus et le rayonnement solaire afin de convertir ces rayonnements en une émission ayant une photoluminescence élevée à une longueur d'onde précise ou sur une bande spectrale étroite de 50ntn. Comme le décrit la vue de profil de trois chapelles d'une serre orientées EST-OUEST de la figure n°4, le principe chromatique est dynamique par le disque solaire, soumettant d'EST en OUEST le pan EST de chapelle selon l'ordre suivant : Elément V, pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de trois bandes spectrales à 280-290nm / 345-370nm / 405-440nm Elément B pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de la bande spectrales à 460 - 480nm Elément R pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm -3- Le principe chromatique est dynamique par le disque solaire, soumettant d'EST en OUEST le pan OUEST de chapelle selon l'ordre suivant : - Elément R pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm 5 Elément V, pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de trois bandes spectrales à 280-290nrn / 345-370nm / 405-440nm Elément B pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de la bande spectrale à 460 - 480nm 10 Comme le montre les figures n° 4 et 5 lorsque le soleil est à son zénith le principe chromatique est dynamique par le disque solaire, soumettant d'EST en OUEST les pans EST et OUEST de chapelle selon l'ordre suivant : - Elément V, pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de trois bandes spectrales à 280-290nm / 345-370nm / 405-440nm 15 Elément B pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de la bande spectrale à 460 - 480nm Elément R pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm Elément R pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le 20 dioptre de deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm Elément B pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de la bande spectrale à 460 - 480nm Elément V, pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de trois bandes spectrales à 280-290nrn / 345-370nm / 405-440nm 25 Comme le montre la figures n°7, la transmission lumineuse à travers le dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope qui est subdivisé en trois éléments V, B, R, la diffusion du rayonnement transmis sur le sol de la chapelle de serre qui est irradié par les excitations photoluminescentes successives ou 30 concomitantes par : - Elément V, pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de trois bandes spectrales à 280-290nrn / 345-370nm / 405-440nm - Elément B pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de la bande spectrale à 460 - 480nm 35 Elément R pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm et couvrant les absorptions des photo récepteurs des trois mécanismes de développement de végétaux héliotropes à savoir : REVENDICATIONS1 - Dispositif de culture chromatique spatial de serre pour culture héliotrope caractérisé en ce qu'il est composé d'une combinaison de trois types d'éléments V, B, R ayant chacun des fluorescences précises soumis au rayonnement extérieur par le rayonnement diffus et le rayonnement solaire afin de convertir ces rayonnements en une émission ayant une photoluminescence élevée à une longueur d'onde précise ou sur une bande spectrale étroite de 50nm, constituant l'enveloppe de serre de culture et ayant comme fonctions d'étanchéïté aux intempéries, de transmission de rayonnement et de maitrise de paramètres thermodynamiques de culture et dont les émissions fluorescentes couvrent les absorptions des photo récepteurs des trois mécanismes de développement de végétaux héliotropes à savoir : - photo morphogénèse photo synthèse photo périodisme 2 - Dispositif de culture chromatique spatial de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°1 caractérisé en ce que l'enveloppe de serre est d'orientation privilégiée EST-OUEST constituée de chapelles aux angles variant entre 5° et 45° ou de formes arrondies quelque soit la forme géométrique de toiture et de chapelle. 3 - Dispositif de culture chromatique spatial de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°1 caractérisé en ce que le pan de toiture constituant l'enveloppe d'une chapelle de serre est subdivisé en trois éléments identifiés par : - V est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans trois bandes spectrales à 280-290nm / 345-370nm / 405-440nm - B est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans la bande spectrale à 460 - 480nm R un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm 4 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°3 caractérisé en ce que l'élément V est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans les UVB, UVA et le violet 5 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°3 caractérisé en ce que l'élément B est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans le bleu. 6 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°3 caractérisé en ce que l'élément R est un dioptre fluorescent ayant une photoluminescence relative supérieure à 80% et une fluorescence dans le rouge et proche infra-rouge. 7 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dioptre est choisi parmi les verres, les polycarbonates, les acryliques, les poly éthylènes, les résines d'epoxy, de silicone ou la combinaison de verres, d'acryliques, de poly éthylène, de résines d'epoxy, de résines de silicone. 8 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°7 caractérisé en ce que le dioptre est dopé par des pigments qui sont des complexes de nano cristaux constituant des points quantiques ayant des excitations et émissions spectrales précises et plus précisément chaque matériau composant le dioptre a une fonction précise et un dopage précis de points quantiques. -5- 9 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon les revendications n°1 et 3, 8 caractérisé en ce que l'élément V ou B ou R est constitué d'un filtre optique laminé sur un dioptre dopé par des points quantiques et le filtre optique peut être un miroir de Bragg, un filtre multiréfringent, un filtre à dichroïsme variable, un filtre plasmonique par un méta matériaux. 5 10 - Dispositif de culture chromatique de serre pour culture héliotrope selon la revendication n°1 caractérisé en ce que la transmission lumineuse à travers le dispositif de culture chromatique de serre pour culture 10 héliotrope assure la diffusion du rayonnement transmis sur le sol de la chapelle de serre qui est irradié par les excitations photoluminescentes successives ou concomitantes par : - Elément V, pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de trois bandes spectrales à 280-290nm / 345-370nm / 405-440nm - Elément B pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le 15 dioptre de la bande spectrale à 460 - 480nm Elément R pour une conversion du rayonnement solaire en une transmission dans la serre par le dioptre de deux bandes spectrales à 660 - 680nm / 720-730nm et couvrant les absorptions des photo récepteurs des trois mécanismes de développement de végétaux héliotropes à savoir : 20 - photo morphogénèse - photo synthèse - photo périodisme 25 30 35 40 45 50 55 60