Der Unterschied zwischen LED- und HPS-Pflanzenlampen

Eine LED (Leuchtdiode) ist ein Chip, der Licht aussendet, wenn elektrischer Strom durch ihn fließt. Wenn sich die stromleitenden Teilchen mit dem Halbleitermaterial verbinden, entsteht Licht. Dadurch können mehr Photonen (Licht) erzeugt werden, während gleichzeitig weniger Strom verbraucht wird als bei Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS).

Die Bauweise von LEDs variiert, und es gibt drei Haupttypen: LEDs mit Anschlussdraht, oberflächenmontierte LEDs und Hochleistungs-LEDs.

Ursprünglich waren LEDs nicht in der Lage, das Lichtspektrum zu erzeugen, das in Pflanzennahrung umgewandelt werden konnte. Erst die jüngsten Fortschritte bei Farbe und Intensität des Lichts haben die Entwicklung von Vollspektrum-LED-Pflanzenbeleuchtungstechnologie ermöglicht, die die Leistung herkömmlicher Lichtquellen erreichen oder sogar übertreffen kann.

Bei Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS) werden die verdampften Metalle und Gase durch elektrischen Strom angeregt und erzeugen so Licht. HPS-Lampen benötigen in der Regel eine gewisse Aufheizzeit. Ein Vorschaltgerät (Ballast) ist erforderlich, das als Widerstand fungiert und den Stromfluss im gesamten Stromkreis reguliert. Vorschaltgeräte machen HPS-Lampen oft größer als LEDs, die in verschiedenen Bauformen erhältlich sind.

Im Gegensatz zu LEDs können HPS-Lampen nur eine Farbe erzeugen. Sie zeichnen sich jedoch durch eine hohe Lichtintensität aus und sind relativ günstig in der Anschaffung. Andererseits erzeugt die hohe Lichtintensität viel Wärme, was aufwendige Belüftungssysteme und potenziell höhere Energiekosten zur Folge hat. HPS-Lampen enthalten zudem Quecksilber, das giftig sein kann und fachgerecht entsorgt werden muss.

Obwohl die LED-Technologie den Fortschritt bei Entdeckungen im Bereich Lichtspektren, Energieeffizienz und Steuerungssysteme vorantreibt, ist sie teurer als herkömmliche Lichtquellen und die Installation ist kostspieliger – der Umstieg auf LEDs gestaltet sich daher eher schrittweise. In diesem Artikel erläutern wir, warum sich die höheren Anschaffungskosten von LEDs langfristig auszahlen.

Vorteile von LED-Pflanzenlampen

Deutlich energieeffizienter und kostengünstiger

LEDs verbrauchen deutlich weniger Energie, um die gleiche Lichtmenge zu erzeugen als HPS-Lampen. Die Lichtausbeute gibt an, wie viele Photonen eine Lampe pro Watt Eingangsleistung emittiert. Konkret vergleicht die Lichtausbeute einer Pflanzenlampe die erzeugte Lichtmenge (µmol/s) mit der eingesetzten Energie (Joule/s).

Erbringen LED-Pflanzenlampen höhere Erträge als HPS-Lampen? Der entscheidende Faktor für den Pflanzenertrag ist die Effizienz der jeweiligen Lichtquelle. LEDs sind deutlich effizienter in der Erzeugung von photosynthetischem Licht als die in Gewächshäusern üblicherweise verwendeten HPS-Lampen. Kommerzielle HPS-Doppelendlampen erreichen derzeit durchschnittlich 1,7 bis 1,85 µmol, während LED-Pflanzenlampen mittlerweile bis zu 3 µmol erzielen. Das bedeutet eine um 60 Prozent höhere Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Pflanzenlampen, und dieser Wert dürfte in Zukunft noch steigen. Daher bieten LED-Pflanzenlampen mit größerer Wahrscheinlichkeit höhere Erträge als HPS-Pflanzenlampen.

Schauen wir uns nun die Maßeinheiten an. Was ist ein Mol ? Die korrekte Maßeinheit für die Beleuchtung von Nutzpflanzen ist das Mol. Ein Mol ist der nordamerikanische Standard für die Messung von Licht in Standardleuchten wie Bodeneinbauleuchten oder Downlights, wo die Beleuchtungsstärke in Footcandles gemessen wird. Weltweit wird die Beleuchtungsstärke in Lux gemessen. Bei Nutzpflanzen wird die Photosynthese durch ein breites Spektrum an Lichtwellenlängen – 400 bis 700 Nanometer – angeregt, was als PAR (photosynthetisch aktive Strahlung) bezeichnet wird.

Das Mol misst die Anzahl der Photonen, die pro Quadratmeter über einen bestimmten Zeitraum, die sogenannte Photoperiode , abgegeben werden. Ein Mikromol (µmol) ist ein Millionstel Mol. Mikromol werden als Standardmaßeinheit für die Leistung von Pflanzenlampen verwendet, da sie die Lichtmenge pro Sekunde messen und somit – beispielsweise mit einem PAR-Sensor – die Lichtstärke im jeweiligen Moment unmittelbar erfassen.

Für Anbauer, die nur über begrenzten Zugang zu Elektrizität verfügen, kann dies bedeuten, dass die gleiche Anzahl von Leuchten in einer Anbauanlage installiert wird, ohne die Energiegrenzen des Gebäudes zu überschreiten oder die Lichtintensität zu beeinträchtigen.

Rabatte, Rabatte, Rabatte

Sie fragen sich, wie hoch die Kosten für die Installation von LEDs sind? Eine Möglichkeit, diese Kosten zu senken, besteht darin, lokale und staatliche Förderprogramme zu nutzen. Hinzu kommen die betrieblichen Einsparungen, die sich in deutlich geringeren Strom- und Wartungskosten niederschlagen. Angesichts des stetigen Wachstums von Indoor-Anbauanlagen steigt der Stromverbrauch der Energieversorger sprunghaft an, was die Stromnetze stark belastet. Um dieser Belastung entgegenzuwirken und energieeffizientere Anbaumethoden zu fördern, bieten Energieversorger Fördergelder für Anbauer an, die zugelassene, hocheffiziente LED-Pflanzenlampen anstelle energieintensiver herkömmlicher Lichtquellen erwerben. Die Förderungen sind nicht an den Besitz einer Anbaulizenz oder die Legalisierung der angebauten Pflanzen im jeweiligen Bundesland gebunden.

Hervorragende Wärmemanagementsysteme

Dank ihrer Energieeffizienz erzeugen LED-Pflanzenlampen deutlich weniger Wärme als herkömmliche Lichtquellen. HPS- und CMH-Lampen hingegen produzieren im Betrieb vergleichsweise mehr Wärme. In vielen Umgebungen muss diese überschüssige Wärme abgeführt werden, um optimale Temperaturen zu erreichen. Dies erfordert die Installation und den Betrieb von Klimaanlagen, die in der Regel viel Energie verbrauchen und somit die Betriebskosten erhöhen. Da LED-Pflanzenlampen oft über integrierte, fortschrittliche Wärmemanagementsysteme verfügen und LEDs deutlich weniger Wärme erzeugen, können Klimaanlagen mit geringerer Leistung betrieben werden, um eine optimale Temperatur zu halten – was die Kosten senkt.

Kann näher am Baldachin installiert werden

Da LEDs deutlich weniger Wärme erzeugen, können LED-Leuchten näher an den Pflanzen angebracht werden. Im Gegensatz dazu können HPS/CMH-Pflanzenlampen Pflanzen verbrennen, wenn sie zu nah an den Pflanzen angebracht werden, da sie viel Wärme abgeben. Das Aufhängen der Leuchten näher an den Pflanzen bietet mehrere Vorteile.

Ein Vorteil besteht darin, dass dies vertikale Landwirtschaft oder mehrstöckige Anbausysteme ermöglicht, die es Anbauern erlauben, ihre Produktion zu erweitern und gleichzeitig weniger Fläche in ihren Anbauanlagen zu beanspruchen. Mehrstöckige Landwirtschaft verbraucht in der Regel weniger Wasser und kann potenziell bis zu 390-mal höhere Erträge pro Quadratmeter erzielen.

Ein weiterer Vorteil der Möglichkeit, Pflanzenlampen näher an die Pflanzenkrone zu platzieren, besteht darin, dass die Lichtmenge, die die Pflanzen erreicht, erhöht wird. Dadurch wird das Risiko von Streulicht verringert und bestimmte Bereiche der Pflanzenkrone können gezielt beleuchtet werden. (Allerdings verringert sich die Ausleuchtungsfläche, je näher die Lampe an der Pflanzenkrone ist.)

Betrachten wir nun die photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) und die Menge an photosynthetisch aktivem Licht, die bei bestimmten Installationshöhen erzeugt wird. Mit einer 50 cm entfernten Leuchte erreichen wir eine gleichmäßige Lichtverteilung von 460–616 PPFD über eine 1,5 m breite Baumkronenfläche.

In 38 cm Abstand zur Pflanzenkrone erreichen wir 720–850 PPFD. Bei 51 cm Abstand beträgt die PPFD im Zentrum der Pflanzenkrone 1472 und im Umkreis von 1,5 m 140. Im Gegensatz dazu ist eine Pflanzenlampe in 1,5 m Höhe über der Pflanzenkrone nur noch halb so effektiv. Was bedeutet das? Eine hochwertige 1000-Watt-Vollspektrum-Pflanzenlampe verliert in 1,5 m Höhe über der Pflanzenkrone 50 % ihrer Lichtleistung und damit auch ihrer Effizienz.

Wenn Sie bemerken, dass die Spitzen Ihrer Pflanzen verbrannt oder gelb werden, ist das ein deutliches Warnsignal, dass Ihre Lampe zu nah an den Pflanzen hängt. Die Messung der PPFD (Photonen-Photonen-Flussdichte), also der Menge an Photonen, die über einen bestimmten Zeitraum auf die Pflanze trifft, gibt Aufschluss darüber, wie viel Lichtintensität Ihre Pflanze für die Photosynthese auf Höhe der Baumkrone erhält. Um Blattverbrennungen, Verfärbungen, Ausbleichen oder Wachstumsstörungen zu vermeiden, sollten Sie die Lampe etwa fünf Zentimeter weiter weg anbringen. Viele LED-Lampen sind mit Lichtsteuerungen kompatibel, die die Lichtmenge, die die Pflanze erhält, regulieren und so eine Überhitzung verhindern.

Empfohlene Konfiguration für eine LED-Rack-Pflanzenlampe:

Blütezeit: 1,20 m x 1,20 m Fläche, maximal: 1,50 m x 1,50 m Fläche

Gemüseanbaufläche: 1,20 m x 1,20 m, Maximale Anbaufläche: 1,80 m x 1,80 m

EMPFOHLENE AUFSTELLUNG FÜR EINEN GEWERBLICHEN INNENGARTEN

Im vegetativen Stadium beträgt die Leistung 75 % bei einer Höhe von etwa 60–120 cm.

BLUMENBÜHNENAUFBAU PRO WOCHE

Nach 1-2 Wochen beträgt die Leistung 75 % bei einer Höhe von 24 Zoll.

Nach 3-6 Wochen beträgt die Leistung 75 % bei einer Höhe von 18 Zoll.

Nach 7-8 Wochen beträgt die Leistung 100 % bei einer Höhe von 12 Zoll.

In der 9.-10. Woche beträgt die Leistung 110 % bei einer Höhe von 12 Zoll.

Als LEDs auf den Markt kamen, wurden hauptsächlich rote und blaue Leuchtdioden hergestellt. Mit dem rasanten technologischen Fortschritt sind nun auch Leuchten mit Breitbanddioden, darunter weiße Dioden, erhältlich. Ein Vorteil weißer Dioden ist ihre höhere Kosteneffizienz. Der andere, bedeutendere Vorteil liegt im breiteren Lichtspektrum, das mehr für die Photosynthese nutzbares Licht erzeugt – gemessen in PAR (Pflanzenaktivierungsrate).

Bestimmte Lichtwellenlängen tragen zu den verschiedenen Wachstumsphasen von Pflanzen bei. Daher ist eine Vollspektrum-Beleuchtung, wie sie heutzutage mit LEDs möglich ist, entscheidend für das Gesamtwachstum der Pflanzen und die Qualität des Ertrags. Studien haben gezeigt, dass ein höherer Anteil an blauem Licht ein kräftigeres Wurzelwachstum und eine robustere Struktur fördert. Die vegetative Wachstumsphase profitiert von blauem Licht, während rotes Licht das Wachstum während der Blütephase anregen kann.

Das vegetative Wachstumsstadium könnte von blauem Licht profitieren, während rotes Licht das Wachstum während der Blütephase anregen kann.

Langlebig, robust und pflegeleicht

Ein weiterer entscheidender Vorteil der LED-Technologie ist ihre lange Lebensdauer. Pflanzenlampen erreichen durchschnittlich eine Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden, bevor die Lichtleistung unter 100 Prozent sinkt. Bei einer täglichen Nutzung von 24 Stunden entspricht dies einer Lebensdauer von 5,7 Jahren, bei 18 Stunden 7,6 Jahren und bei 12 Stunden 11,4 Jahren. Die Lebensdauer von LEDs wird üblicherweise in L70 (z. B. bei 50.000 Stunden) gemessen, was den Lichtstromabfall (Lumen) angibt. Das bedeutet, dass die Lichtleistung nach 50.000 Stunden um 30 Prozent abnimmt. Im Vergleich dazu müssen HPS-Pflanzenlampen in der Regel alle 12 Monate ausgetauscht werden, um in jeder Saison gleichbleibende Erträge zu erzielen.

Die Lampen in HPS-Lampen können bereits nach 10 bis 14 Monaten ausfallen. Daher zeigt sich, dass HPS-Pflanzenlampen zwar in der Anschaffung günstiger sein mögen, nach einigen Jahren aber teurer werden können als LED-Beleuchtungssysteme, wenn man die Kosten für Ersatzlampen berücksichtigt. Hinzu kommen die weiteren Einsparungen, die LEDs durch geringeren Stromverbrauch, weniger aufwendige Kühlsysteme und mögliche Förderprogramme versprechen. Dadurch erweisen sich LEDs als die deutlich kostengünstigere Wahl.

Weitere Vorteile von LED-Pflanzenlampen gegenüber HPS-Lampen

Wir haben die wichtigsten Vorteile von LED-Pflanzenlampen gegenüber HPS-Pflanzenlampen erläutert. Doch das ist noch nicht alles. Weitere Vorteile sind die einfache, manuelle Steuerung von Dimmung, Lichtspektrum und Zeitplanung, die Modularität, die unkomplizierte Installation, die Möglichkeit zur Reihenschaltung, die Schutzart IP für Staub- und Korrosionsbeständigkeit sowie die UL/ETL-Zertifizierung für Feuchträume, die Anpassung der Lichtverteilung, die Langlebigkeit und die Rentabilität.

So richten Sie LED-Pflanzenlampen für Zimmerpflanzen ein

Ein Anbauraum kann mit LEDs ausgestattet werden. Anbauer in wärmeren Regionen benötigen möglicherweise weniger aufwendige Kühlsysteme für ihren Anbauraum. In kälteren Klimazonen muss dem Anbauraum unter Umständen mehr Wärme zugeführt werden, um die optimale Raumtemperatur zu erreichen. Je nach Ausstattung des Anbauraums kann es auch nötig sein, den Luftentfeuchter abzuschalten.

Was Sie bei der Konfiguration Ihrer LED-Pflanzenbeleuchtung beachten sollten:

• Wie viele Lichtstunden werden pro 24-Stunden-Photoperiode benötigt?
• Verstehen Sie, wie Farbe und Intensität Ihrer LED-Pflanzenlampe Ihre Pflanze in verschiedenen Wachstumsstadien beeinflussen.
• Installationshöhe bestimmen
• Ermitteln Sie, ob Nahrungsergänzungsmittel erforderlich sind oder ob Anpassungen an der Innenraumumgebung notwendig sind.

Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl von LED-Pflanzenlampen gegenüber herkömmlichen Lichtquellen viele Vorteile bietet, wenn man ein besonders dynamisches und ertragreiches Beleuchtungssystem für den Pflanzenanbau schaffen möchte. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Vorteile, insbesondere beim Übergang von HPS- zu LED-Lampen, nicht automatisch eintreten.

Viele umweltbedingte und betriebliche Faktoren müssen berücksichtigt werden, darunter die Betriebsdauer der Lampen im jeweiligen Anbauraum, das Lichtspektrum, die Lichtintensität, die Montagehöhe, der Licht- und Bewässerungsplan, die CO₂-Zufuhr, die Heizung, die Dachbelüftung, die Lampenintensität, die Isolierung, der Einsatz von Wärmeschutzblenden, das Klima des Standorts und vieles mehr. Versuch und Irrtum führen oft zum Erfolg. Wenn Sie auf der Suche nach der optimalen LED-Pflanzenlampe für Ihre Bedürfnisse sind, wenden Sie sich an das Expertenteam von Grow Pros, um Unterstützung beim Wachstum Ihres Unternehmens zu erhalten.