Vollständiger Leitfaden für LED-Wachstumslampen

Was ist der Unterschied zwischen einer normalen LED-Lampe und einer LED-Grow-Lampe?

Pflanzen benötigen eine viel höhere Lichtintensität, um effektiv zu wachsen, als Menschen für das Sehen benötigen. Die minimale Lichtintensität, die zum Pflanzenwachstum erforderlich ist, ist mindestens 30-mal höher als die für die menschliche Beleuchtung in einer Büroumgebung beispielsweise.

LED-Grow-Lichter sind so konzipiert, dass sie eine sehr hohe Lichtintensität liefern

Hohe Lichtintensität ist erforderlich, um die Photosynthese anzutreiben, die das Pflanzenwachstum erzeugt. Photosynthese findet statt, wenn Photonen Licht die Pflanzenblätter erreichen und eine Reaktion auslösen, die Pflanzenwachstum erzeugt.

LED-Grow-Lichter emittieren die Farben oder das Lichtspektrum, das für das Pflanzenwachstum erforderlich ist

Das Maß für die Lichtintensität für das Pflanzenwachstum wird photosynthetisch aktive Strahlung oder PAR genannt und umfasst Photonen mit Wellenlängen von 400 nm bis 700 nm, also von tiefem Blau bis tiefem Rot. Es ist ungefähr derselbe Wellenlängenbereich wie der sichtbare Bereich für Menschen. LED-Grow-Lichter emittieren Licht im Photosynthese-Bereich im Lichtspektrum, das für gesundes Pflanzenwachstum erforderlich ist.

LED-Grow-Lichter sind so konzipiert, dass sie der hohen Luftfeuchtigkeit in einem Grow-Raum standhalten und kondensiertes Wasser, das auf das Grow-Licht tropft, aushalten können. Die LEDs sind oft mit einer Silikon- oder Acrylbeschichtung geschützt, und die Anschlüsse sowie Kabel sind nach dem Schutzgrad (IP) bewertet, sodass sie in feuchten Bedingungen betrieben werden können.

Was ist eine LED?

Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauelement, das Licht einer bestimmten Wellenlänge (Farbe) aussendet. Ein Die, der Teil der LED, der Licht aussendet, ist in einem Kunststoff- oder Keramikgehäuse eingeschlossen. Das Gehäuse kann einen oder mehrere Dies enthalten. Wenn die LED in Durchlassrichtung betrieben oder eingeschaltet wird, können Elektronen mit Löchern im Bauelement rekombinieren und dabei Energie in Form von Photonen freisetzen. Dieser Effekt wird Elektrolumineszenz genannt.

Arten der LED-Grow-Licht-Verpackung

LEDs werden in einigen beliebten Formaten verpackt.

LED COB Wachstumslicht

Chip-on-Board oder "COB" bezeichnet die Montage eines nackten LED-Chips in direktem Kontakt mit einem Substrat (wie Siliziumkarbid oder Saphir), um LED-Arrays herzustellen. Diese Arrays können Hunderte einzelner LEDs enthalten, die in einem kleinen Quadrat oder Kreis verpackt und auf einer Aluminium- oder Keramikbasis montiert sind. Sie reichen typischerweise von 20 bis 150 Watt und bieten eine breite Palette von Farbtemperaturoptionen, abhängig von der spezifizierten Phosphorbeschichtung.

COB LEDs haben gegenüber älteren LED-Technologien wie Surface Mounted Device ("SMD") LEDs mehrere Vorteile. Besonders hervorzuheben ist, dass die COB-Technologie eine viel höhere Packungsdichte des LED-Arrays ermöglicht, was Lichtingenieure als verbesserte "Lumen-Dichte" bezeichnen. Dies kann nützlich sein, wenn man eine kleine Leuchte möchte oder Linsen bzw. Reflektoren verwenden will, um das Licht in einem engen Strahl zu lenken.

LED COB Optik

Sowohl Reflektoren als auch Linsen können verwendet werden, um das Licht der LED zu lenken und Licht "Überschuss" zu reduzieren, was Verschwendung ist. Manchmal wird eine Kombination aus Linse und Reflektor verwendet.

Allgemein gilt: Je breiter die Lichtverteilung, desto niedriger die Abhänghöhe, aber die Verteilung ist weniger gleichmäßig. Ein schmalerer Lichtstrahl bedeutet, dass die Abhänghöhe relativ hoch sein muss, aber die Lichtverteilung ist gleichmäßiger.

LED Wachstumslicht Reflektoren

Ein Reflektor ist ein optisches Element, das die Lichtverteilung der Leuchte durch Reflexion reguliert. Es gibt verschiedene reflektierende Oberflächen wie Spiegelreflexion, diffuse Reflexion und gemischte Reflexion.

Reflektortypen umfassen konische Reflektoren mit vier Grundgeometrien – elliptisch, zonal, hyperbolisch und parabolisch.

LED Wachstumslicht Linsen

Das von LEDs ausgestrahlte Licht kann mit einer Linse in engen oder weiten Strahlen gelenkt werden. Weitwinkelige Linsen werden typischerweise verwendet, um das Licht breit zu streuen und eine geringe Abhänghöhe zu ermöglichen, d.h. einen kleinen Abstand von der LED zur Pflanzenoberfläche. Engwinkelige Linsen werden verwendet, wenn die Lichtquelle hoch über dem Zielbereich aufgehängt wird.

LED Wachstumslicht Sekundärlinse

Die Sekundärlinse ist kein Teil des LED-Pakets, wird aber über den LEDs montiert. Die Linsen verengen den Lichtstrahl und verbessern die Systemeffizienz und sind im Allgemeinen effizienter darin als die Primärlinse. Allerdings sind sie voluminöser und teurer. Die Linsen können aus Acryl oder Glas gefertigt sein.

Die Linse bietet auch Schutz für die LED und kann das Abdichten der Leuchte gegen Schmutz und Feuchtigkeit erleichtern.

LED Wachstumslicht Surface Mounted Device SMDs

SMD steht für oberflächenmontierte Diode, und diese LEDs sind klein und laufen typischerweise mit weniger als einem halben Watt pro Stück, weshalb viele davon für eine Leuchte mit hoher Wattzahl benötigt werden. Sie sind normalerweise auf Aluminiumplatten in Arrays angeordnet, um die Lichtquelle zu verteilen und eine effiziente Wärmeableitung zu ermöglichen.

SMDs, die sich über lange LED-Leisten oder rechteckige Platten verteilen, ermöglichen ebenfalls eine gleichmäßigere Lichtverteilung über das Pflanzenblätterdach und reduzieren die erforderliche Aufhänghöhe sowie die Gefahr von Hotspots im Vergleich zu COB-LED-Leuchten.

LED Wachstumslicht Primärlinse

Eine Primärlinse ist direkt auf der LED montiert und Teil des LED-Gehäuses. Die Primärlinse verbessert die Systemeffizienz, indem sie den Lichtstrahl verengt, sodass mehr Licht auf das Pflanzenblätterdach gerichtet wird. Die Linse ist jedoch nicht perfekt und absorbiert einen Teil des Lichts, stellt aber eine kostengünstige Linsenlösung dar.

LED Wachstumslicht weiße LEDs

Der am häufigsten verwendete LED-Typ zur Erzeugung von weißem Licht besteht darin, LEDs einer Farbe (meist blaue LEDs aus InGaN) mit Phosphor zu beschichten, um weißes Licht zu erzeugen. Diese LEDs werden phosphorbeschichtete weiße LEDs genannt. Die „blauen“ Photonen, die von Hochhelligkeits-LEDs emittiert werden, passieren entweder die Phosphorschicht unverändert oder werden in der Phosphorschicht in „gelbe“ Photonen umgewandelt. Die Kombination aus „blauen“ und „gelben“ Photonen führt zu weißem Licht.

Die „blauen“ Photonen, die von Hochhelligkeits-LEDs emittiert werden, passieren entweder die Phosphorschicht unverändert oder werden in der Phosphorschicht in „gelbe“ Photonen umgewandelt. Die Kombination aus „blauen“ und „gelben“ Photonen führt zu weißem Licht.

Wachstumslicht weiße LEDs - Farbtemperatur

Die Farbtemperatur oder CCT einer Lichtquelle ist die Temperatur eines idealen Schwarzen Körpers (ein Festkörper mit bestimmten Eigenschaften, der bis zum Glühen erhitzt wird), der Licht mit einer vergleichbaren Farbnuance wie die der Lichtquelle abstrahlt, und ihre Temperatur wird in Kelvin (K) angegeben. Wenn ein Schwarzer Körper heißer wird, durchläuft die emittierte Lichtwellenlänge eine Abfolge von Farben von Rot bis Blau.

Eine Erhöhung der Phosphorbeschichtung auf der blauen LED führt zu mehr Phosphoreszenz und einem erhöhten Verhältnis von „gelb“ zu blau. Dies ergibt ein „wärmeres“ oder orangefarbenes Licht mit einer niedrigeren korrelierten Farbtemperatur (CCT) von beispielsweise 3000K.

Eine Verringerung der Phosphorbeschichtung hat den gegenteiligen Effekt, und der Anteil der emittierten blauen Photonen ist größer, wodurch das Licht ein „kühleres“ Lichtspektrum mit einer niedrigeren korrelierten Farbtemperatur (CCT) von beispielsweise 5000K aufweist.

LED Wachstumslicht - hoher CRI

Höherer CRI weiße LEDs 'glätten' die Spektralkurve, sodass eine gleichmäßigere Verteilung der Wellenlängen im PAR-Bereich erfolgt. Allerdings erhöht dies nicht die photosynthetische Effizienz des Lichtspektrums.

LED-Wachstumslicht tiefrot 660-nm-LEDs

Obwohl pro Watt teurer, sind die tiefroten LEDs mit etwa 660 nm Wellenlänge sehr elektrisch effizient und werden Wachstumslichtern hinzugefügt, um die Systemeffizienz zu erhöhen.

Typischerweise werden in den meisten Vollspektrum-LED-Wachstumslichtern eine kleine Anzahl von 660-nm-Rot-LEDs verwendet, und der Peak bei dieser Wellenlänge ist im Spektrumdiagramm des Wachstumslichts sichtbar.

UVA- und Far Red-LEDs für Wachstumsbeleuchtung

Einige Wachstumslichter enthalten auch UVA-LEDs bei etwa 380 nm und Far Red LEDs mit einer Wellenlänge von 730 nm. Diese liegen nicht im Standard-PAR-Bereich, daher wird das zusätzliche UVA- oder Far Red-Licht von einem PAR-Sensor nicht erfasst. Diese Wellenlängen erzeugen jedoch Photosynthese und tragen zum Wachstum und Ertrag bei.

LED-Wachstumslicht-Treiber

LEDs laufen mit Gleichstrom (DC), aber Netzstrom ist Wechselstrom (AC). Um LEDs mit Strom zu versorgen, benötigen wir ein Gerät, das die Netz-Wechselstromversorgung in Gleichstrom umwandelt, und das nennen wir LED-Treiber.

Der LED-Treiber bietet auch elektrischen Schutz für die LEDs, um Schäden durch Stromstöße, Überhitzung usw. zu verhindern.

Es gibt Haupttypen von LED-Treibern

Konstanter Strom (CC) - LEDs sind meist in Serie geschaltet und der LED-Treiber liefert einen präzisen Stromwert. Ideal zum Dimmen.

Konstante Spannung (CV) - LEDs sind meist parallel geschaltet, ideal für dekorative Streifen, die auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden können. Nicht zum Dimmen empfohlen.

LED-Treibereigenschaften

Nennstrom/-spannung - vordefinierter Ausgangsstrom oder -spannung, um die Anzahl der LEDs zu versorgen, die betrieben werden, und wie stark sie angesteuert werden.

Nennleistung - Ausgangsleistung des Treibers. Ausgangsspannung x Ampere = Nennleistung

Effizienz - Das Verhältnis zwischen Ausgangsleistung und Eingangsleistung in %.

Hochwertigere Treiber sind tendenziell effizienter, laufen kühler und halten länger.

Effizienz von LED-Treibern

LED-Treiber haben eine Effizienz von etwa 80 % bis 95 %. Die Effizienz ist ein Maß für die Leistungsausgabe/Leistungseingabe und zeigt an, wie viel Leistung verloren geht. Zum Beispiel verliert ein Treiber mit 90 % Effizienz 10 % der verbrauchten Leistung als Wärme. Um eine effiziente und effektive Wachstumsleuchte zu haben, muss sie einen guten LED-Treiber mit hoher Effizienz besitzen. Ein LED-Treiber gilt als effizient, wenn er eine Effizienz von 90 % oder mehr hat.

Zuverlässigkeit von LED-Treibern

Der häufigste Ausfall einer LED-Leuchte ist nicht die LED selbst, sondern der LED-Treiber. Die Treiber neigen dazu, aufgrund hoher Betriebstemperaturen auszufallen, die die Kondensatoren in den Schaltkreisen austrocknen, und der Treiber hört auf zu funktionieren. Ein hochwertiger und hocheffizienter LED-Treiber ist für eine zuverlässige Wachstumsleuchte notwendig.

Dimmentypen von LED-Wachstumsleuchten

TEs gibt zwei Hauptmethoden zum Dimmen von LED-Lichtern: Pulsweitenmodulation (PWM) und analog.

PWM-Dimmen

Im Gegensatz zu herkömmlicher Beleuchtung wie Glühlampen beruht diese Methode des LED-Dimmens nicht auf der Spannung, um die Helligkeit zu beeinflussen. Stattdessen wird ein „An- und Aus“-Zyklus verwendet. Dieser Zyklus arbeitet in Millisekunden, sodass Sie mit bloßem Auge das Ein- und Ausschalten nicht wahrnehmen.

Wenn Sie Ihre Lichter beispielsweise auf 30 % gedimmt haben, sind sie 30 % der Zeit „an“ und 70 % der Zeit „aus“. Dies erzeugt einen optimalen Dimm-Effekt, ohne die Spannung, die das Licht erreicht, erhöhen oder verringern zu müssen.

Analoges Dimmen

Ein einfacherer Ansatz zum Dimmen. Analog basiert auf der Steuerung des Stroms, um die Lichter entweder zu dimmen oder zu erhellen. Eine Verringerung des Stroms dimmt die Lichter, und am anderen Ende erzeugt eine Erhöhung des Stroms ein helleres Licht.

Weitere Funktionen von LED-Treibern

Die meisten guten LED-Treiber verfügen auch über weitere Sicherheitsfunktionen wie:

• Überstromschutz
• Übertemperaturschutz
• Kurzschlussschutz

Eigenschaften von LED-Wachstumsleuchten

Lebensdauer von LED-Wachstumsleuchten

Die Lichtleistung aller Arten von Leuchten nimmt im Laufe der Zeit ab. Wachstumsleuchten werden etwa 12 bis 20 Stunden pro Tag verwendet. Bei einem Durchschnitt von 15 Stunden pro Tag ergeben sich 365 x 15 = 5.475 Betriebsstunden pro Jahr. Typischerweise sollten Wachstumsleuchten ersetzt werden, wenn sie auf 80 % ihrer ursprünglichen Leistung gesunken sind. Das bedeutet, dass Metallhalogenidlampen nach 6 Monaten und Hochdruck-Natriumdampflampen nach 1 Jahr ersetzt werden müssen. LEDs müssen erst nach etwa 4 Jahren Nutzung ersetzt werden.

LEDs sind richtungsgebunden

Glühbirnen und HID-Lampen strahlen Licht in alle Richtungen ab, weshalb das Licht zurück zur Zielpflanzenoberfläche reflektiert werden muss. Nicht das gesamte Licht wird zurückreflektiert und geht in Form von Wärme verloren.

LEDs emittieren Licht nur in eine Richtung, sodass nicht so viel Licht reflektiert werden muss und sie daher einen Effizienzvorteil haben.

Das Spektrum von LED-Wachstumsleuchten kann abgestimmt werden

LED-Wachstumsleuchten können verschiedene weiße LEDs verwenden, die von warmweiß bis kaltweiß reichen, wodurch der Blauanteil im Spektrum angepasst wird. Tiefrot-, UVA- und Fernrot-LEDs können ebenfalls hinzugefügt werden, um das Spektrum nach Bedarf des Züchters zu verändern und zu „erweitern“.

LED-Wachstumsleuchten sind sehr effizient

Es gibt zwei Vorteile höherer Effizienz:

• Reduzierter Stromverbrauch – geringere Betriebskosten
• Reduzierte Wärmeabgabe

LEDs sind viel effizienter als jede andere Beleuchtungstechnologie und ermöglichen es Züchtern, die Betriebskosten und die Wärmeentwicklung im Anbaubereich zu reduzieren. Die Amortisationszeit für hocheffiziente LEDs beträgt weniger als 2 Jahre.

Die reduzierte Wärmeabgabe von LEDs ermöglicht es Züchtern auch, die Lichtintensität in den Anbaugebieten bei gleichem oder geringerem Stromverbrauch zu erhöhen und die Raumtemperatur zu halten.

Betriebstemperatur von LED-Wachstumsleuchten

Sowohl LEDs als auch LED-Treiber halten länger, je kühler sie betrieben werden. Um die Lebensdauer des LED-Treibers zu maximieren, können Sie ihn in einem kühlen Bereich außerhalb des Growzelts platzieren und aufhängen, sodass der Luftstrom um ihn herum optimiert wird.

Die LED-Leisten oder -Paneele haben Kühlkörper auf der Rückseite. Stellen Sie sicher, dass über und um den Kühlkörper genügend Platz ist, damit die Luft frei zirkulieren und die Wärme abgeleitet werden kann. Wenn Sie Abluftventilatoren betreiben, können Sie den Luftstrom über die Oberseite der LED-Wachstumsleuchte lenken, um den Luftstrom zu erhöhen und die LED-Temperatur zu minimieren.

Wartung von LED-Wachstumsleuchten

Die neueste Generation von LED-Leuchten hat keine beweglichen Teile, aber Sie können den Kühlkörper und die Leuchten sauber halten, um die Effizienz des Kühlkörpers zu erhalten und die Betriebstemperaturen niedrig zu halten.

Viele LED-Leuchten haben keine Linsen oder Abdeckungen über den LEDs und sie können zuerst Staub oder Feuchtigkeit anziehen.

Viele LEDs haben jedoch entweder eine Acryl- oder Silikonbeschichtung. In diesem Fall können Sie die LED-Oberfläche reinigen. Schalten Sie das Licht aus und reinigen Sie es vorsichtig mit einem feuchten Tuch. Verwenden Sie keine Reinigungsmittel, da diese die LED-Oberfläche beschädigen können.