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Vergleich von LED-Pflanzenlampen und NDL

Vor- und Nachteile von LED und NDL-Pflanzenlampen
Tomaten Busch
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Funktion von NDL und LED

Es ist nicht ganz einfach Natriumdampflampen (NDL) mit LED zu vergleichen, da sie vom Aufbau ganz unterschiedlich sind und für die Bestimmung der Leistung ganz unterschiedliche Parameter herangezogen werden.

Natriumdampflampen

Natriumdampflampen sind Gasentladungslampen. Bei diesen wird Strom durch ein Gas geleitet, in diesem Falle Natrium, welches dabei ionisiert wird und Licht emmitiert. Das Licht ist fast monochromatisch, das heißt, es deckt nur einen Wellenlängenbereich und zwar im gelben Spektrum ab.

Durch das Zumischen von anderen Gasen lässt sich das Spektrum etwas erweitern. Die Natriumdampflampe braucht einige Minuten, um ihre volle Helligkeit zu entfalten. Das liegt daran, dass mit steigender Temperatur mehr Natrium in Gas umgewandelt wird und zur Gasentladung zur Verfügung steht.

LED

LED steht für Light-emitting Diode und basiert auf der Halbleitertechnologie. Der Halbleiterkristall besteht aus mehreren Lagen und ist an der Fassung festgelötet. Wird Gleichstrom an die Diode angelegt werden Elektronen auf ein höheres Energieniveau angeregt. Bei der Rekombination mit den so entstehenden Elektronenlücken, werden Lichtteilchen, sogenannte Photonen frei. Es entsteht Licht. Je nach verwendetem Halbleitermaterial entsteht Licht unterschiedlicher Wellenlängen. Deshalb lassen LED die Emission eines präzise bestimmten Farbspektrums zu.

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Natriumdampflampen
By Christian Taube, creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/de/deed.en.

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Leistung und Stromverbrauch von NDL und LED

Lumen und Watt

Bezüglich NDL wird die Leistung in Watt oder Lumen angegeben. Wobei diese bei NDL auch in direkter Korrelation stehen. Je mehr Strom eine NDL aufnimmt, desto heller leuchtet sie.

Watt (W) ist dabei die Einheit der Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz, Lumen (lm) die Einheit des für das menschliche Auge sichtbaren Lichtstromes.

NDL erreichen unglaublich hohe Lumenwerte und sind mit bis zu 150 lm pro Watt recht energieeffizient. Doch wird ein großer Teil der aufgenommenen Energie in Wärme anstatt in Licht umgesetzt. Zusätzlich ist das erzeugte Licht nicht optimal für die Pflanzenzucht geeignet, hier geht also auch noch mal Energie als wenig effektives Licht verloren.

Auch bei LED wird die Leistungsaufnahme in Watt angegeben. Allerdings lässt diese Angabe keinen Rückschluss auf die Lichtleistung der Lampe zu. Lumenwerte finden sich bei LED-Pflanzenlampen meist gar nicht erst, denn Lumen bezieht sich als Einheit spezifisch auf die Wahrnehmung des menschlichen Auges. Pflanzen aber verwerten das Licht anders oder besser: Sie verwerten anderes Licht. Genau die Wellenlängen, die für das menschliche Auge am hellsten wirken im grün bis gelben Spektralbereich sind für die Photosynthese der Pflanzen kaum brauchbar.

LED lassen als erstes Leuchtmittel eine genaue Bestimmung des abgestrahlten Spektralbereichs zu. Deshalb können LED weniger in den hellsten Wellenlängen und dafür im spezifisch für Pflanzen verwertbaren Bereich leuchten.

Lumen als Wert bringt zur Bewertung einer LED-Pflanzenlampe also reichlich wenig und die Watt-Angabe bezieht sich nur auf die Leistungsaufnahme. Verbraucht wird der aufgenommene Strom für das emittierende Licht, sowie die oft eingebauten Lüfter, die aber je nach Modell über einen Wärmesensor verfügen und sich nur bei Bedarf einschalten. Außerdem geht kaum Energie als Abwärme verloren.

Photonenfluss als Maßstab der Leistung

Ein Wert, um die Leistung einer Pflanzenlampe in Bezug auf ihre Wirkung auf die Pflanze zu bestimmen ist die Photonenflussdichte. Photonen sind Lichtteilchen und als Energielieferanten direkt an der Photosynthese beteiligt. So ist die Quantifizierung der Photonen, die von einem bestimmten Abstand pro Sekunde auf einen Quadratmeter Fläche treffen die genauste Art die Wirksamkeit einer Pflanzenlampe zu bestimmen. Den Wert der Photonenflussdichte ist bei LED-Pflanzenlampen eine Standardangabe und lässt sich auch für NDL berechnen.

Jedoch muss bedacht werden, dass nicht jedes Photon gleich gut wirkt, sondern Photonen mancher Wellenlängen besser verwertet werden können. Das abgestrahlte Spektrum spielt also auch eine große Rolle.

Die Leistung einer NDL wird in Lumen/Watt bemessen

Die Leistung einer LED wird in Photonenfluss/Watt bemessen

Das Spektrum einer NDL wird als Farbtemperatur (Kelvin) angegeben

Das Spektrum einer LED wird nach Wellenlängen aufgeschlüsselt

 

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Spektrale Verteilung des Lichts

Bei NDL und anderen herkömmlichen Pflanzenlampen wird zur Veranschaulichung des abgegebenen Spektrums meist die Farbtemperatur in Kelvin angegeben. Dabei gibt eine NDL meist warmes Licht ab und wird insbesondere zum Einsatz in der Blütephase empfohlen. Das heißt, sie bedarf oft noch einer ergänzenden kaltweißen Lampe, um auch während der Wachstumsphase eine optimale Beleuchtung zu gewährleisten.

Das Lichtspektrum einer NDL ist also eingeschränkt. Es leuchtet besonders im grünen und gelben Spektralbereich von 550 bis 650nm. Die anderen Wellenlängen des PAR-Bereichs sind nur marginal vertreten. Photonen aus dem grünen und dem gelben Bereich werden aber nicht so gut absorbiert.

Um möglichst viele Photonen aus den photosynthetisch aktivsten Wellenlängen zu erzeugen, strahlt eine NDL schlicht so hell wie möglich.

Regulierbarkeit des Lichtspektrums bei LED

Graph mit eingetragenem Spektrum

  Vollspektrum der GC-4, bestimmt nach dem Aktionsspektrum der Photosynthese

Bei einer LED-Pflanzenlampe sucht man die Angabe der Farbtemperatur vergeblich. Ausschlaggebend ist hier nicht die Farbtemperatur, die sich aus allen emittierenden Wellenlängen ergibt, sondern die einzelnen Wellenlängen. Diese können dank der LED-Technik gezielt gewählt werden. So emittieren LED-Pflanzenlampen insbesondere die effektivsten Wellenlängen innerhalb der PAR. Für den Indoor-Grow ohne jegliches Tageslicht ist darauf zu achten, dass auch Wellenlängen der anderen PAR-Bereiche produziert werden, denn sie verhelfen zu einem rundum gesunden Pflanzenwuchs.

High_Pressure_Sodium_Lamp_Spectrum

Das Spektrum einer NDL mit Maximum im grün-gelben Bereich
LMRoberts via Wikimedia Commons

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Finanzielle Investition

Will man sich nun eine LED-Pflanzenlampe besorgen, fällt der vergleichsweise hohe Anschaffungspreis ins Auge. Jedoch ist zu bedenken, dass eine Natriumdampflampe neben dem Leuchtmittel noch weiteres Equipment erfordert.

Vorschaltgerät

So ist ein externes Vorschaltgerät vonnöten, das den Stromzufluss in die Lampe konstant hält. Eine Gasentladungslampe würde sonst immer mehr Strom ziehen und schließlich explodieren. Außerdem liefert es die passende Zündspannung, um die Lampe anzuwerfen. Ein Vorschaltgerät schlägt sich finanziell mit mindestens 70€ zu Buche.

Abwärme abführen

Des Weiteren wird ein Abluft- und Kühlsystem benötigt, welches die enorme Abwärme der NDL-Anlage ableitet und die Pflanzen vor Austrocknung und Verbrennungen schützt. Wegen der erzeugten Wärme müssen Natriumdampflampen recht hoch über den Pflanzen angebracht werden. Damit braucht der Grow mit NDL mehr Platz als der Grow mit LED, die kaum warme Abluft erzeugen.

Allgemein ist aber gerade für den Indoor-Grow eine Belüftungsanlage empfehlenswert. So ist sicher gestellt, dass die Pflanzen auch genügend CO2 erhalten und die Luftfeuchtigkeit im Anbau-Room geregelt wird. Bei zu hoher Luftfeuchtigkeit besteht Schimmelgefahr. Dabei ist unter Umständen ein Aktivkohlefilter im Abluft-System einzubauen, um unangenehme und verräterische Gerüche einzudämmen.

Enorm hohe Lebensdauer von LED

Die Lebensdauer von ND-Leuchtmitteln ist mit etwa 15.000 Stunden relativ hoch. Allerdings ist zu erwarten, dass eine qualitativ hochwertige LED eine Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden erreicht, also drei Mal länger durchhält als eine NDL.

GBK 250-Watt NDL Grow-set Bausatz
NDL- und MH-Leuchtmittel, Reflektor, Vorschaltgerät und Stromkabel
Natriumdampflampe
Blütespektrum ca. 2100k, min. 85.000 Lumen
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Vorteile von LED-Pflanzenlampen

  • effektives Spektrum
  • wenig Abwärme = wenig Probleme mit Hitze
  • wenig Energieverschwendung
  • weniger Stromverbrauch
  • hohe Lebensdauer
  • kein zusätzliches Vorschaltgerät
  • kein zusätzlicher Reflektor
  • einfach zu handhaben
  • schnell einsatzbereit
  • oft Spektrum durch Modi regulierbar
Greenception CG-4
Greenception CG-4

Die GC-4 ist eine effektive Vollspektrum-LED-Pflanzenlampe, made in Germany

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