Beleuchtungssysteme: LED und HPS im Vergleich

Der Indoor-Anbau hat wirklich jeden Aspekt des Züchtens grundlegend verändert. Indoor-Gewächshäuser ermöglichen die vollständige Kontrolle von Wachstumsmedium, Lichtverfügbarkeit, Wasser, Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Dies bedeutet, dass Hobbygärtner und Botaniker das ganze Jahr über unabhängig von der Jahreszeit uneingeschränkt züchten können.

Beleuchtung ist einer der wichtigsten Aspekte beim immer beliebter werdenden Indoor-Anbau. Es stellt sich die folgende Frage: Wie stellt man mit künstlichem Licht das gleiche Lichtspektrum wie natürliches Licht her? Die Beleuchtungsbranche hat Technologien für alle möglichen Beleuchtungszwecke mit verschiedenen Farben und Spektren entwickelt.

Nachstehend erläutern wir verschiedene Beleuchtungsarten und wie sie am besten in Indoor-Gewächshäusern eingesetzt werden. Ein weiterer Aspekt sind die unterschiedlichen Zeiten für unterschiedliche Spektren sowie deren Auswirkung auf die Ernte.

HPS, LED und LEP – was ist das?

• HPS-Lampen geben Licht ab, indem sie einen Hochspannungsimpuls durch eine mit verdampftem Natrium gefüllte Quarzröhre senden, zusammen mit anderen Elementen wie Xenon und Quecksilber.

Durch die Erwärmung geben die Gase Licht ab. Natrium erzeugt ein intensiv gelb-oranges Licht. Dies kann durch Xenon und Quecksilber beeinflusst werden, die beide Licht im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums abgeben. Das Ergebnis ist weißeres Licht.

• LED-Lampen (Light Emitting Diode) sind Halbleiter, die es ermöglichen, dass elektrische Energie mit geringem Widerstand in die eine Richtung und hohem Widerstand in die andere Richtung über einen „p-n-Übergang“ geleitet wird.

Auf der einen Seite des Übergangs befindet sich Material mit zusätzlichen Elektronen, auf der anderen Seite hat das Material keine Elektronen. Wenn Spannung angelegt wird, bewegen sich die zusätzlichen Elektronen über den Übergang, um die „Elektronenlöcher“ auf der anderen Seite zu füllen.

Dadurch wird Licht abgegeben, dessen Farbe je nach verwendetem Material variiert. Phosphide und Nitride von Gallium, Aluminium, Zink und Silizium sind die am häufigsten verwendeten Materialien.

• LEP-Lampen (Light Emitting Plasma) funktionieren ähnlich wie HPS-Lampen, aber anstatt eine Hochspannungsentladung durch eine gasgefüllte Quarzkammer zu leiten, wird elektrische Energie durch ein Magnetron geleitet und in ein Hochfrequenzfeld umgewandelt. Danach wird es durch die Kammer geleitet. Ähnliche Gasgemische werden für HPS- und LEP-Lampen verwendet.

Verwandter Post

Kultur,

Verdampfer kaufen: Test, Vergleich und Kaufberatung

Sensi Seeds
14 Sep 2022

Die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Beleuchtungssysteme

Die Leistungsfähigkeit bzw. der Lichtwirkungsgrad von Beleuchtungssystemen entspricht folgender Grundgleichung: Leistung (Lumen) geteilt durch die Gesamtleistungsaufnahme (Watt). Als Hochleistungsbeleuchtung gelten im Allgemeinen mindestens 90 Lumen pro Watt (Lm/W). Manche Lampen erreichen auch 150 Lm/W oder mehr. Zunehmend werden Wachstumslampen auch anhand der PAR-Leistung (photosynthetische aktive Strahlung) bewertet – gemessen in µmol/s (Anzahl der Photonen, die pro Sekunde auf 1 m² Pflanzenmaterial fallen).

Mmol/s wird immer öfter als das bessere Beleuchtungsmaß angesehen, da es ein Maß für das von Pflanzen nutzbare Licht ist. Lm/W ist ein Maß dafür, was für das menschliche Auge sichtbar ist. Es ist es ratsam, sich mit der Berechnung der PAR-Leistungsmessung vertraut zu machen. Eine Anleitung zum PAR-Konzept finden Sie hier.

Derzeit erzeugen die leistungsstärksten HPS-Lampen rund 150 Lm/W. Die 600W-Lampen von GE Lucalox erzeugen 90.000 Anfangslumen (= mittlere Leistung in den ersten 100 Stunden), während die High-Par 600W-HPS-Lampen von Lumatek 92.000 Lumen erzeugen. Obwohl dies bisher selten der Fall war, beginnen die neuen HPS-Lampen nun, die PAR-Leistungswerte zu berücksichtigen. Ein Beispiel: Die 600W-Lampen von Lumatek haben eine PAR-Leistung von 1.030 µmol/s.

Bei LED-Wachstumslampen gilt Lm/W im Allgemeinen als weniger aussagekräftig als die PAR-Leistung. Dies liegt an der Tatsache, dass Rot-Blau-Systeme ein wesentlich geringeres Lm/W-Gesamtverhältnis aufweisen. Sie bieten nur die für die Photosynthese am meisten benötigten Bänder. Damit können die Ausgaben für „unnötige“ Lichtenergie vermieden werden.

Neuere LED-Lampen verwenden allerdings mehrere Bänder, um ein komplexeres Vollspektrum-Licht zu erzeugen. Es wird angenommen, dass dies für das Pflanzenwachstum von Vorteil ist. Moderne LED-Lampen enthalten häufig Weiß zusammen mit dem Rot und Purpur des sichtbaren Spektrums. Diese neuen Vollspektrum-LED-Lampen haben nur manchmal eine Lm/W-Bewertung. Im Allgemeinen gilt, dass seriöse Anbieter sowohl Lm/W- als auch PAR-Leistung angeben.

Kind LED mit Sitz in Kalifornien gibt für alle seine Produkte die PAR-Werte an verschiedenen Stellen in einem Anbauraum an. Unter einer einzelnen Lampe kann sich der PAR-Wert direkt unter der Lampe erheblich von dem Wert im äußeren Bereich der Lichtreichweite unterscheiden. Bei dem LumiGrow-Licht von Kind LED wird PAR mit einem Gesamtwert von 1856 µmol/s angegeben, wobei der höchste Wert direkt in der Mitte des gemessenen Quadratmeters abgelesen wird.

Theoretisch sollte der Lichtwirkungsgrad von LEP-Lampen eine HPS-Quelle um 15-20 % übertreffen, da kein Strom für Heizelektroden verschwendet wird. In der Praxis reicht der LEP-Lichtwirkungsgrad (auch als „HEP“ – hocheffizientes Plasma oder einfach „Plasma“ bezeichnet) von 80 bis 100 Lm/W.

Das Lichtspektrum und die Nachbildung von Tageslicht

Obwohl es im Bereich der HPS-Beleuchtungstechnologie viele Verbesserungen gegeben hat, wird sie bei der Nachbildung des Tageslichts im Allgemeinen immer noch als schlechter eingestuft als andere moderne Beleuchtungssysteme. Natriumdampf strahlt ohne Zusatz von Xenon oder Quecksilber ein intensiv rotgelbes Licht aus.

Es gibt jedoch neue Vollspektrum-Lampen, die häufig aus einem Doppelbogensystem bestehen, das sowohl ein Metallhalogenid als auch eine HPS-Komponente umfasst. Dazu zählt auch die Hortilux Super Blue HPS/MH-Lampe. Sie umfasst einen 600W-HPS- und einen 400W-Metallhalogenidlichtbogen, mit denen 110.000 Anfangslumen und eine wesentlich genauere Nachbildung des Tageslichts als nur mit HPS erzielt werden.

LED-Lampen sind hinsichtlich des Spektrums in dieser Phase wahrscheinlich die beste Wahl. Die neueren Vollspektrummodelle bieten bis zu 11 Lichtwellenlängenbänder, die von Pflanzen am meisten benötigt werden. Ein Beispiel: Die in den USA hergestellte LED-Wachstumslampe Platinum P450 274W (das als Äquivalent zu 600W-HPS-Lampe aufgeführt wird) bietet 11 Bänder von Ultraviolett bis Infrarot.

LEP-Lampen werden häufig als Vollspektrum verkauft. Sie bilden das Tageslicht besser als jede andere Indoor-Lampe nach. Das Spektrum ist jedoch durch die Zusammensetzung der Gase in der Kammer begrenzt. Die frühe LEP-Technologie brauchte darum Jahrzehnte, bis sie in Betrieb genommen wurde. Die Farbwiedergabe ausgesprochen schlecht, von der geringen Abdeckung der roten Bereiche des Spektrums ganz zu schweigen.

Die Feinabstimmung von Variablen – verwendete Gase, Beschichtungen (z. B. Metallhalogenidsalze) und sogar der Kammerdruck – ermöglicht eine sehr viel genauere Nachbildung des Tageslichts. LEPs haben auch den Vorteil, dass sie etwas Licht im UV-Spektrum abgeben. Die Jury ist sich jedoch noch nicht sicher, ob LEPs den LED-Vollspektrumsystemen wirklich überlegen sind.

Wie Beleuchtung die Ernte beeinflusst

Da Licht eines der beiden grundlegendsten Nahrungsmittel für jede Pflanze ist (Wasser ist das andere), hat es natürlich einen großen Einfluss auf die Ernte. Einjährig blühende Arten folgen einem sehr strengen Schema hinsichtlich Temperatur, Tag und Lichtstunden sowie Lichtspektrum.

Mit dem Übergang vom Sommer zum Herbst ändern sich auch das Lichtspektrum sowie andere Faktoren, die Blüte beeinflussen. Aus diesem Grund sollten einjährige Blütenpflanzen für eine maximale Ernte in verschiedenen Phasen ihres Wachstumszyklus unterschiedlichen Lichtverhältnissen ausgesetzt werden.

HPS-Beleuchtung sollte am besten in der Blütephase einer Pflanze verwendet werden. Der Grund: Das abgegebene Lichtspektrum fördert die Blütenproduktion. LED-Beleuchtung ist auch ideal für die Blüte, da sie viele Lumen produziert. Bei den meisten einjährigen blühenden Arten beginnt die Blüte im Sommer, da es dann reichlich Sonnenlicht gibt. Die LEP-Beleuchtungstechnologie liegt immer sehr weit hinter HPS und LED zurück. Sie erzielt keine so hohen Ernten wie andere Beleuchtungssysteme.

Normalerweise beginnen Homegrower einen Wachstumszyklus mit weniger Lampen. Sämlinge und Jungpflanzen werden auf diese Weise nicht durch übermäßiges Licht und Hitze verbrannt. Im Laufe des Wachstumsprozesses kann die Anzahl der Lampen erhöht werden. Damit kann man auch sicher sein, dass ausreichend Licht vorhanden ist, sobald die Pflanzengröße zugenommen hat.

Beleuchtungskosten

Neben den Anschaffungskosten für Lampen müssen Homegrower auch die Stromkosten berücksichtigen. Die Entscheidung für LED- oder HPS-Lampen kann auch davon abhängen, auf welchem ​​Kontinent man lebt. In Europa ist Strom teurer als in den USA. Dies führt dazu, dass Homegrower in den USA unter 1000W-Lampen züchten. Ihre europäischen Kollegen dahingegen begnügen sich mit 600W-Lampen oder sogar 400W-Lampen.

LED- und HPS-Lampen geben zwar die meisten Lumen ab, sind aber auch am teuersten im Verbrauch. Aus diesem Grund werden viele Homegrower LED und HPS in den frühen Stadien des Pflanzenwachstums nicht einsetzen. Leuchtstofflampen reichen während des frühen Wachstums aus, da Setzlinge und Jungpflanzen nicht so viel Licht benötigen wie ausgewachsene Pflanzen. Eine andere Möglichkeit zur Senkung der Beleuchtungskosten besteht wie bereits erwähnt darin, mit weniger Licht zu beginnen und mit zunehmendem Wachstum der Pflanzen mehr Licht einzusetzen.

Homegrower, die verschiedene Beleuchtungssysteme kombinieren, werden beim Anbau mit mehr Komplexität, mehr Fehlern und vielen weitere Variablen konfrontiert, mit denen man sich befassen muss. Dies sollte bei der Entscheidung für ein Beleuchtungssystem unbedingt berücksichtigt werden. Um allen Ärger zu vermeiden, sollten Sie sich für einziges Beleuchtungssystem entscheiden. Kombinieren Sie verschiedene Beleuchtungssysteme erst dann, wenn Sie sich mit ihnen und ihrer Wirkung auskennen.

Die Ergebnisse unserer Umfrage auf Twitter: LED und HPS im Vergleich

Wir haben auf Twitter eine Umfrage gehalten, wie unsere Leser die verschiedenen Lampen verwenden. Hier die Ergebnisse:

1. Haben Sie jemals LED-Wachstumslampen verwendet? 

• Ja – 36 %
• Nein – 39 %
• Nein, aber könnte ich mir vorstellen – 21 %
• Nein, könnte ich mir auch nicht vorstellen – 4 %

2. Haben Sie jemals HPS-Wachstumslampen verwendet? 

• Ja – 73 %
• Nein – 18 %
• Nein, aber könnte ich mir vorstellen – 5 %
• Nein, könnte ich mir auch nicht vorstellen – 4 %

3. Haben Sie jemals eine Kombination von LED- und HPS-Wachstumslampen verwendet?

• Ja – 11 %
• Nein – 74 %
• Nein, aber könnte ich mir vorstellen – 11 %
• Nein, könnte ich mir auch nicht vorstellen – 4 %

4. Waren die Ergebnisse mit LED zufriedenstellend?

• Ja, sehr – 43 %
• Ja – 21 %
• Ja, aber hätte besser sein können – 21 %
• Nein – 15 %

5. Waren die Ergebnisse mit HPS zufriedenstellend? 

• Ja, sehr – 32 %
• Ja – 32 %
• Ja, aber hätte besser sein können – 21 %
• Nein – 15 %

6. Wenn Sie eine neues Lichtsystem kaufen würden: Welcher Faktor spielt für Sie dabei die größte Rolle? 

• Ernte – 40 %
• Kosten – 20 %
• Stromverbrauch – 25 %
• Sonstiges – 15 %

7. Wenn Sie eine neues Beleuchtungssystem kaufen würden: Welcher Faktor spielt für Sie dabei die kleinste Rolle?

• Ernte – 22 %
• Kosten – 11 %
• Stromverbrauch – 50 %
• Sonstiges – 17 %

8. Wenn LED genauso viel kosten würde wie HPS – würden Sie sich dann für LED entscheiden?

• Ja – 68 %
• Nein – 23 %
• Weiß nicht – 9 %

Welche Erfahrungen haben Sie mit Beleuchtungssystemen gemacht und welches bevorzugen Sie? Wir freuen uns über Ihren Beitrag in der nachstehenden Kommentarleiste.