by Seshata on 16/06/2015 | Teelt

Verlichtingssystemen: HPS, LED en LEP

HPS-lampen (high pressure sodium) zijn al tientallen jaren de zwaargewichtkampioenen van de verlichtingsindustrie. Andere lichtsystemen zijn eigenlijk niet in staat hun positie te evenaren. We laten in dit artikel ons licht schijnen op de verschillen tussen de systemen en wat je als kweker van elk type kunt verwachten.


HPS-lampen (high pressure sodium) zijn al tientallen jaren de zwaargewichtkampioenen van de verlichtingsindustrie. Andere lichtsystemen zijn eigenlijk niet in staat hun positie te evenaren. We laten in dit artikel ons licht schijnen op de verschillen tussen de systemen en wat je als kweker van elk type kunt verwachten.

Wat zijn HPS-, LED- en LEP-lampen?

Hortilux fabriceert HPS-lampen van hoge kwaliteit, met inbegrip van enkele modellen met een dubbele gloeibuis
Hortilux fabriceert HPS-lampen van hoge kwaliteit, met inbegrip van enkele modellen met een dubbele gloeibuis

HPS-lampen geven licht door een stroomstoot met een hoog voltage door een kwartsbuis te leiden die onder druk is gevuld met natriumgas en andere elementen, zoals xenon en kwik. Wanneer de gassen warm worden, geven ze licht. Natrium geeft een intens geeloranje licht. Dit kan worden getemperd door xenon en kwik, die beide licht geven aan de blauwe kant van het spectrum. Daardoor ontstaat een witter eindresultaat.

LED-lampen (light-emitting diode) zijn halfgeleiders, die doorstroming van elektrische energie mogelijk maken met weinig weerstand in de ene richting en enorm veel in de andere, over een zogeheten ‘pn-overgang’. Aan een zijde van de overgang bevindt zich materiaal dat is behandeld om extra elektronen te leveren, terwijl aan de andere zijde materiaal zit waarin elektronen ontbreken. Wanneer voltage wordt toegepast, steken de extra elektronen de overgang over om de ‘elektronengaten’ aan de andere zijde op te vullen. Dit zorgt ervoor dat licht wordt afgegeven, waarvan de kleur afhankelijk is van het materiaal dat wordt gebruikt. Fosfiden en nitriden van gallium, aluminium, zink en silicone zijn de meest gebruikte materialen.

LEP-lampen (light-emitting plasma) werken vrijwel identiek aan HPS-lampen. Maar in plaats van een hoog voltage door een kwartskamer met gas te sturen, wordt elektrische energie door een magnetron gestuurd en geconverteerd in een radiofrequentieveld, voordat het door de kamer gaat. HPS- en LEP-lampen maken gebruik van dezelfde gasmengsels.

Efficiëntie

De lichtefficiëntie van lichtsystemen kan worden uitgedrukt in een simpele vergelijking (uitgangsvermogen (lumina) gedeeld door het totaalaantal stroomverbruikeenheden (watt). Verlichting met een hoge efficiëntie heeft in het algemeen een uitgangsvermogen van ten minste 90 lm/W, en sommige lampen halen een efficiëntie van 150 lm/W of zelfs nog meer. Steeds vaker worden groeilampen ook gemeten in PAR (photosynthetically active radiation=fotosynthetisch actieve straling) , uitgedrukt in µmol/s (het aantal fotonen dat per seconde op 1 m² plantoppervlak valt).

Voor tuinbouwverlichting wordt µmol/s steeds meer gezien als veruit de beste eenheid voor het uitdrukken van lichtsterkte. Deze geeft namelijk aan hoeveel licht bruikbaar is voor planten, in plaats van wat zichtbaar is voor mensen zoals bij lm/W. We adviseren je dus om alles te weten te komen over het meten van het uitgangsvermogen in PAR. Het zou te ver voeren om dit hier uit te leggen, maar hier kun je een uitstekende handleiding op dit gebied vinden.

De Platinum P450 LED-groeilamp beschikt over 11-bandsspectrumtechnologie
De Platinum P450 LED-groeilamp beschikt over 11-bandsspectrumtechnologie

Op dit  moment produceren de krachtigste HPS-lampen circa 150 lm/W. GE Lucalox 600-wattlampen bijvoorbeeld produceren 90.000 initiële lumina (‘initiële lumina’ slaat op het gemiddelde uitgangsvermogen gedurende de eerste 100 uur), terwijl de high-par 600-watt HPS-lampen van Lumatek er 92.000 produceren. Hoewel dat vroeger zelden het geval was, wordt de efficiëntie van HPS-lampen tegenwoordig steeds vaker ook uitgedrukt in PAR. De 600-wattlampen van Lumatek bijvoorbeeld hebben een PAR-uitgangsvermogen van 1.030 µmol/s.

Voor LED-groeilampen wordt lm/W over het algemeen als minder veelzeggend beschouwd dan het PAR-uitgangsvermogen. Dat komt door het feit dat rood-blauwsystemen over het algemeen een veel lagere lm/W-verhouding hebben. Omdat ze alleen de meest noodzakelijke bandbreedtes voor fotosynthese leveren, kunnen de kosten van ‘onnodige’ lichtenergie worden vermeden.

Nieuwere LED-lampen gebruiken echter meervoudige bandbreedtes om een meer complex, effectief volledig spectrum te produceren waarvan wordt gedacht denkt dat het plantengroei ten goede komt. Deze gebruiken vaak witte, afzonderlijke LED’s samen met enkele rode en paarse. Voor deze nieuwe volspectrum-LED’s wordt soms ook de lm/W-indicatie vermeld. Een goede verkoper hoort in ieder geval het PAR-uitgangsvermogen te vermelden. Het 410 W volspectrum-LED-systeem van het Britse bedrijf Budmaster bijvoorbeeld, (de ‘Budmaster II 675 G.O.D’) geeft het PAR-uitgangsvermogen op verschillende afstanden (naarmate de afstand toeneemt, neemt het PAR-uitgangsvermogen af omdat er minder fotonen op een vierkante meter vallen.) Op 31 cm heeft deze een PAR-uitgangsvermogen van 2.000 µmol/s.

Theoretisch zou de lichtefficiëntie van LEP’s die van een HPS-bron met 15-20% moeten overtreffen omdat geen vermogen wordt verkwist aan het opwarmen van elektroden. In praktijk is de lichtbronefficiëntie van LEP (ook wel ‘HEP’ genoemd (high-efficiency plasma) of gewoon ‘plasma’)  tussen 80 en 100 lm/W.

De efficiëntie van LEP-lampen wordt ook wel aangeduid in µmol/s. De Luxim GRO-75-01 LEP-lamp bijvoorbeeld heeft 45.000 initiële lumina en verbruikt 500 W (een bronefficiëntie van 90 lm/W) en heeft een PAR-uitgangsvermogen van 550 µmol/s. De Stray Light 400W Greenhouse Luminaire produceert 72 lm/W, maar geeft geen PAR-uitgangsvermogen in µmol/s.

Spectrum

Hoewel er verbeteringen zijn aangebracht in de HPS-verlichtingstechnologie, wordt deze over het algemeen nog steeds als minder goed beschouwd voor het reproduceren van daglicht in vergelijking met andere moderne verlichtingssystemen. Zonder de toevoeging van xenon of kwik, geeft natriumdamp een intens  roodgeel licht. Inmiddels bestaat er echter een ‘volspectrumlamp’, die vaak een tweelichtboogssysteem bevat met zowel een metaalhalide- als een HPS-component. De Hortilux Super Blue HPS/MH-lamp bijvoorbeeld bevat een 600 watt HPS- en een 400 watt metaalhalidelichtboog, die 110.000 initiële lumina produceren en een veel betere imitatie van daglicht geven dan alleen HPS.

Greenhouse LEP van Stray Light imiteren daglicht goed
Greenhouse LEP van Stray Light imiteren daglicht goed

LED’s lopen op dit moment waarschijnlijk voorop wat betreft spectrum, met nieuwere volspectrummodellen die wel 11 bandbreedtes produceren van de lichtgolven die planten het dringendst nodig hebben. De Platinum P450 274W LED-groeilamp uit de VS bijvoorbeeld (waarvan men aangeeft dat hij het equivalent geeft van een 600-watt HPS) biedt 11 bandbreedtes, variërend van ultraviolet tot infrarood.

LEP’s worden van alle binnenlampen vaak verkocht als volspectrummodellen die daglicht het dichtst benaderen, maar het spectrum is door de samenstelling van de gassen in de kamer beperkt. Het duurde tientallen jaren voordat de LEP-technologie van de grond kwam, juist om de reden dat de kleurweergave ervan zo matig was, met weinig bereik in de rode gebieden van het spectrum. Tegenwoordig kan, door het nauwkeurige afstemmen van variabelen als gassen, de coatings (zoals metaalhalidezouten) en zelfs de druk van de kamer, daglicht veel exacter worden nagebootst  (waarbij bovendien ook wat uv-licht wordt uitgezonden). Het is echter nog niet duidelijk of deze technologie daadwerkelijk beter is dan volspectrum-LED-systemen.

Reageren

Heb je een standpunt? Deel hem dan hieronder.

Leave a Comment

Please enter a name
Oops, looks like you forgot something?
Read More