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Wissenswertes zu LED-Pflanzenlampen, LED-Pflanzenlicht und Energiespar-Pflanzenlampen
Informationen zu Pflanzenlampen, Pflanzenbeleuchtung und Pflanzenlicht

Inhalt

Kapitel 1) Pflanzenlampen und LED-Pflanzenlampen, LED-Pflanzenlicht

  • a) Kompakt-Leuchtstofflampen
  • b) LED-Pflanzenlampen

Kapitel 2) Pflanzenlicht

  • Die Lichtfarbe/Farbtemperatur von Pflanzenlampen
  • Was ist Licht/Spektralverteilung
  • Photosynthese
  • Die Beleuchtungsstärke (Lux)
  • Der Lichtstrom, Strahlungsstärke (Lumen)
  • Die Lichtausbeute ( Lumen pro Watt)

Kapitel 3) Stromverbrauch/einfache Kostenrechnung

  • Einführung und Berechnungsformel

1. Pflanzenlampen

a) Pflanzen-Energiesparlampen, Kompaktleuchtstofflampen (ESL, CFL)
empfindlich gegenüber mechanischen Einwirkungen, gute Lichtausbeute
ESL = Energiesparlampe CFL = Compact Fluorescent Light

   

Kompaktleuchtstofflampen (Energiesparlampen), im 2. Bild umschlossen mit eingebautem Reflektor.

Begriffserläuterung und Funktion der Kompaktleuchtstofflampe

Die Kompaktleuchtstofflampe (umgangssprachlich Energiesparlampe) gehört zur Gruppe Gasentladungslampen, konkret zu den Quecksilberdampf-Niederdrucklampen. Kompakt beschreibt die Bauform - die Gasentladungsröhren sind, oft mehrfach, gebogen um möglichst viel Röhre(n) und damit Helligkeit auf kleinem Platz zu konzentrieren. In einer CFL wird Quecksilber oder aus Gesundheits- und Umweltschutzgründen Amalgam* durch Verdampfen zum Leuchten gebracht. Die meisten CFL´s für die Pflanzenzucht arbeiten mit einem E27 oder E40 Schraubsockel in dem das unbedingt notwendige elektronische Vorschaltgerät bereits integriert ist. Die Sockelvariante E27 kann direkt in einer meist im Haus vorhandenen Glühbirnenfassung betrieben werden, bei der E40-Variante muss bei der Anschaffung an den Kauf einer entsprechenden Fassung gedacht werden.

*Vorteil Amalgam-Technologie bei Lampenbruch: Amalgam ist die stabile Verbindung von Quecksilber mit Metall(en), aus der sich erst bei ca. 100 °C, also nur im laufenden Betrieb der Lampe, Quecksilberdampf löst. Das bedeutet, dass sich bei einem Lampenbruch im kalten Zustand kein Quecksilber in die Atemluft oder allgemein Umwelt verflüchtigt. Dieses kann bei Quecksilber in flüssiger Form (lt. EU-Grenzwert max. 5mg) durchaus geschehen. Quelle: Megaman - www.megaman.de/presse/

Die Lichtfarbe ist anwendungsspezifisch unterschiedlich; es gibt Kompaktleuchtstofflampen für Wachstum, Blüten-/Ertragsbildung oder als Kombi- oder Dualleuchte.

Verwendung in der Pflanzenzucht

Da die Kompaktleuchtstofflampen für die Pflanzenbeleuchtung für alle benötigten Anwendungen eine Lösung bieten, sind sie sehr gut für alle Bereiche einsetzbar wo es auf geringe Wärmeentwicklung, moderate Stromkosten und vergleichsweise geringen Montageaufwand ankommt.

!Achtung! Leider sind alle großen Kompaktleuchtstofflampen, unabhängig vom Hersteller, sehr empfindlich gegen jede Art mechanischer Einwirkung von außen wie z.B. Druck, Erschütterungen, Transport usw. und müssen deshalb mit äußerster Sorgfalt und Vorsicht behandelt werden! 
Kompaktleuchtstofflampen werden bevorzugt für die heimische Pflanzenzucht und Stecklingsbewurzelung eingesetzt.


Erhältlich sind Pflanzen-CFL´s in den Lichtfarben für Wachstum 6500 Kelvin (blau/weiß), für Blüten-/Ertragsbildung 2700 Kelvin (rot/gelb), oder als Dualleuchten mit 2700 und 6500 Kelvin.

b) LED-Pflanzenlampen
sehr effektiv und präzise, bringt sehr gute Ergebnisse durch hohe Absorption
LED = Light Emitting Diode -> weitere Bezeichnungen: Leuchtdiode, Licht-emittierende Diode

   

Im Bild: 5-Band LED-Pflanzenlampe 180w von NEUSIUS PFLANZENLICHT im Betrieb

Beschreibung Funktion und Einsatz von LED-Pflanzenlampen:
Das modernste und effektivste Pflanzenlicht stammt derzeit aus LED-Pflanzenlampen
Die einzelnen, in der Lampe verbauten LEDs bestehen ausschließlich aus einer Lichtfarbe mit präzise definiertem Farbspektrum. Es muss (wie bei anderen Pflanzenlampen notwendig) nicht nach dem "Gießkannenprinzip" beleuchtet werden, d.h. ein möglichst hohes Lichtvolumen erzeugt werden um den wirklich notwendigen Lichtspektren genügend Kraft zur Wirksamkeit zu verleihen. Diese Fähigkeit verdanken LEDs dem Umstand, dass sie Licht aus einem festen Körper und nicht mit Hilfe von Gasen erzeugen.
Die LED-Pflanzenlampe erzeugt also ausschließlich "reines" Pflanzenlicht - sonst nichts.

Die Spektralverteilung von exakt getrennten Wellenlängen kann man sich etwa wie folgt vorstellen: (vgl. auch Kap. Was ist Licht?)

Wellenlänge LED-Pflanzenlampe exaktr getrennt

Diese Lampe hat einen starken Akzent Wachstum und gleichzeitig Blütenbildung.

Zum Vergleich - die optimale Lichtaufnahme (Absorption) von Pflanzen:

LED-Pflanzenlampen/LED-Pflanzenlicht wurden bis vor wenigen Jahren fast ausschließlich im Forschungsbereich von pflanzenerzeugenden Betrieben und Laboren genutzt. Sie halten mittlerweile durch höhere Herstellungsmengen und die damit verbundenen niedrigeren Preise Einzug in die Pflanzenzucht der Nahrungsmittelherstellung und nicht selten auch in Privathaushalte. Sie stellen derzeit den Qualitätsstandard der modernen Pflanzenzucht dar.

LED-Pflanzenlampen sind in aller Regel sofort betriebsbereit und mit der dafür notwendigen Technik ausgestattet. Bei einer guten Lampe sollte das Aufhängen und einstecken die einzige Arbeitsaufwand sein, der zu Betrieb notwendig ist.

Die Lichtabsorption ist unwahrscheinlich hoch.

Beispiel/Experiment aus eigener Erfahrung: 
Ich habe im Jahr 2012 eine 400w MH und eine 250w HPS Lampe, die direkt nebeneinander im Gewächshaus parallel liefen, experimentell durch eine 180w LED-4-Band-Pflanzenlampe ausgetauscht. 
Bestrahlte Pflanzen (ausschließlich Kakteen): Lophophora caespitosa, Lophophora fricii, Trichocereus pachanoi, Selenicereus grandiflorus.
Obwohl lediglich ein 8-Wochen-Versuch geplant, war die Entwicklung der Pflanzen so auffällig positiv, dass ich bisher keinen vernünftigen Grund sah, sie nach Ende des Tests nochmal gegen die Ursprungslampen auszutauschen. Damit ist wohl alles gesagt.

Tipp: Achten Sie beim Kauf von LED-Pflanzenlampen auf den Erwerb einer "4-Band-Lampe" als Mindestvoraussetzung. 
4-Band-LED-Pflanzenlampe bedeutet, dass alle vier Wellenlängen, die für das vollständige Absorptionsspektrum von Pflanzen notwendig sind, erzeugt werden. Es werden dabei 4 LED Typen verbaut, die jeweils eine genau definierte Wellenlänge abgeben. 
Ab einer 4-Band-LED-Beleuchtung ist kein zusätzliches Licht (z.B. Sonnenlicht) mehr notwendig.

Optimal für LED-Pflanzenlicht sind beispielsweise folgende Bandbreiten:

660nm Dunkelrot, 630nm Rot, optional 730nm (nahe dem Infrarot-Licht)
460nm Blau, 440nm Dunkelblau, optional 420nm (nahe dem UV-Licht)
Wenn ein zusätzlicher Wachstumsimpuls gesetzt werden soll, bringen
LEDS ab 6.500 Kelvin (zusätzlich zu den oben genannten Bandbreiten) gute Erfolge.

LED-Pflanzenlampen scheinen - wenn man nur auf die Anschaffungskosten schaut - recht teuer. Dieser augenscheinliche Nachteil wird aber schnell als zu oberflächlich erkannt. LED-Pflanzenlampen bieten eine unglaubliche Lebensdauer ohne Qualitätsverlust und (als einzige Pflanzenlampe) den Vorteil der annähernd 100%igen Lichtaufnahme durch die beleuchteten Pflanzen. Bei LED-Pflanzenlampen ist außerdem kein zusätzliches Equipment wie Ablüftungen, Reflektoren, Ventilatoren etc. notwendig. Die Anschaffungskosten werden also im Laufe der Zeit durch die Qualität der Beleuchtung, die Lebensdauer und die fehlende Notwendigkeit von Zusatzgeräten mehr als gedeckt sein.

LED-Pflanzenlampen sind hoch effizient - sie sind die nächste Generation der Pflanzenbeleuchtung.

2. Pflanzenlicht

Die Farbtemperatur (Lichtfarbe) der Pflanzenlampen

Die Farbtemperatur ist der Lichteindruck einer Lichtquelle für das menschliche Auge, also wie das Licht auf den Menschen optisch wirkt.

Die Farbtemperatur wird in Kelvin (K) angegeben.

Grundsätzlich wird bei der Farbtemperatur für Pflanzenlampen zwischen "Wachstum" und "Blüte" unterschieden. 
Von den Herstellern sind entsprechende Kennzeichnungen wie "Grow", "Wachstum", "6500 Kelvin", "Farbtemperatur blau/weiß" oder "Flower", "Blüte", "2700 Kelvin", "Farbtemperatur rot/gelb" angegeben.
Ebenfalls sind Dualleuchtmittel erhältlich, die beide Eigenschaften vereinen. Dies geschieht durch zwei separate Leuchtquellen in derselben Lampe z.B. getrennte Röhren bei Kompaktleuchtmitteln oder rote und blaue LED´s auf einer Platine.

Schaubild Farbtemperatur, wie im menschlichen Auge sichtbar

 2000 K 2700 K                         6.500 K                                  10.000 K

Zur Orientierung: 
Die Lichtfarbe unter 2000 K würde dem Lichteindruck einer Kerzenflamme entsprechen. 
6.000 K entspricht etwa dem Licht der Mittagszeit ohne direkte Sonneneinstrahlung. 
10.000 K und mehr ist der Nachthimmel kurz vor Tagesanbruch in seinem tiefen, intensiven Blau.

Was ist Licht?

Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen im sichtbaren Bereich. Die sichtbare Strahlung liegt zwischen 380-780 nm Wellenlänge. (nm= Nanometer, also ein Milliardstel Meter) 
Längere Lichtwellen erscheinen in roter Farbe (sichtbar bis 780 nm). Je kurzwelliger und damit energetischer die Lichtwellen sind, wandelt sich die Lichtfarbe in orange, gelb, grün, blau und zuletzt violett (sichtbar bis 380 nm). Die Farben sind genau in dieser Reihenfolge im Regenbogen zu sehen.

Wellenlänge von Licht und die sich daraus ergebende Farbe


700      600                  550             500                  450             400 nm

längere Wellen                                                              kürzere Wellen

Viele Hersteller von Pflanzenlampen geben in einem Schaubild genaue Auskunft über die Strahlungsverteilung ihrer Produkte. Die Schaubilder geben an, wie viel von welcher Lichtfarbe die Pflanzenlampe im Betrieb abgibt. Interessant ist der rote, gelbe und blaue Anteil. Grün wird von Pflanzen nicht aufgenommen und trägt nicht zur Photosynthese bei.
Die zwei Grafiken zeigen die Spektralverteilung einer "Grow" und einer "Flower"-Pflanzenlampe.

Grafik Spektralverteilung von Pflanzenlampen

Hoher, breiter Blauanteil, annähernd so hoch wie der orange/rote Bereich - es handelt sich eindeutig um eine Pflanzenlampe die auf Wachstum (blau) ausgelegt ist. Der Grünanteil spielt für das Pflanzenwachstum keine Rolle. Die Farbtemperatur ist mit 6500 Kelvin angegeben.

Blauer Farbanteil gering, dafür ausgeprägt im rot/orangen Bereich. Diese Pflanzenlampe ist auf Blütenbildung/Ertrag ausgelegt. Ein gänzliches Fehlen des Blauanteils würde zum Vergeilen "Hochschießen" von Pflanzen führen und ist deshalb unbedingt notwendig.


Info: Die durch Licht verursachte Formgebung (Wuchsform, aber auch z. B. das Ausrichten der Blätter nach der Sonne) nennt man Photomorphogenese.

Wozu benötigen Pflanzen Licht – Photosynthese

Pflanzen benötigen Licht um organische Verbindungen, also Nährstoffe herzustellen (z.B. Kohlehydrate). Die Umwandlung von Licht zu organischen Verbindungen übernimmt das Chlorophyll (das Blattgrün) durch Aufnahme (Absorption) von Licht im geeigneten Wellenbereich und Kohlendioxid. Im zweiten Schritt folgt die Umwandlung von elektromagnetischer Energie, also Licht, zu chemischer Energie. 
Bei diesem Prozess wird auch der für unser Ökosystem wichtige Sauerstoff hergestellt und von der Pflanze abgegeben.

Es gibt verschiedene Chlorophyllarten, die wichtigsten sind das Chlorophyll a und das Chlorophyll b, wobei Typ a etwa in 3-facher Menge des Typus b vorhanden ist.
Da die beiden Chlorophylltypen Licht in unterschiedlichen Wellenlängen verschieden gut absorbieren, ist es für den Pflanzenliebhaber wichtig diese Werte zu kennen um die Qualität von Pflanzenlampen sicher beurteilen zu können.
Nachfolgend eine Grafik, die die Aufnahme (Absorptionsspektrum) der Chlorophylltypen a und b darstellt.

Pflanzenlampen sollten (je nach Typ unterschiedlich) genau diese Absorptionsspektren abdecken. (vgl. oben, Grafik Spektralverteilung von Pflanzenlampen)


Die Beleuchtungsstärke (Lux, lx) von Pflanzenlampen
Die Maßeinheit Lux gibt die Beleuchtungsstärke einer Pflanzenlampe auf eine bestimme Fläche (m²) an.

Die Beleuchtungsstärke (Lux, lx) einer Pflanzenlampe berechnen
Die Beleuchtungsstärke einer Pflanzenlampe muss selbstverständlich immer in Abhängigkeit des Abstandes zur Pflanze betrachtet werden. Je weiter weg sich eine Strahlungsquelle sich vom Objekt befindet, desto schwächer wird natürlich ihre Beleuchtungsstärke.

Berechnungsformel: lm : m² = lx

Praxisbeispiel: Die Pflanzenlampe ist vom Hersteller mit 58.000 Lumen angegeben. 
Wird die Lampe in der Höhe so angebracht, dass sie eine Fläche von ca. 5 m² gut sichtbar ausleuchtet, ergibt sich nach der Formel:

lm : m² -> 58.000 Lumen : 5 m² = 11.600 Lux

Wird die Lampe tiefer platziert, dass die nur noch 2 m² Fläche beleuchtet, sieht die Sache anders aus:

lm : m² -> 58.000 Lumen : 2 m² = 29.000 Lux


Da die Ansprüche der verschiedenen Pflanzen, abhängig vom natürlichen Standort/Heimatland grundlegend verschieden sind, kann hier leider keine allgemeine Aussage zur benötigten Beleuchtungsstärke gegeben werden. Hier gilt es sich vorab zu informieren, welchen Lichtanspruch die zu beleuchtenden Pflanzen minimal und maximal haben sollten.

Der Lichtstrom oder Strahlungsleistung (Lumen, lm) von Pflanzenlampen
Lumen (lm) ist die Einheit des Lichtstromes (Strahlungsleistung der Lampe), d.h. die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit.

Die Lichtausbeute (Lumen pro Watt, lm/W) bei Pflanzenlampen
Lumen pro Watt (lm/W) ist das Maß der Lichtausbeute (Lichtstrom, Strahlungsleistung) einer Lichtquelle pro eingesetztem Watt elektrischer Energie. Lumen/Watt sagt also direkt etwas über die Wirtschaftlichkeit einer Pflanzenlampe aus.

Ende Kapitel 2) Pflanzenlicht

3. Stromkosten von Pflanzenlampen berechnen

Was kostet eine Pflanzenlampe am Tag und wie berechne ich diese Kosten?

Eine durchaus berechtigte Frage, denn neben der Anschaffung spielen die laufenden Kosten ebenfalls eine Rolle bei der Entscheidung für die Anschaffung von Pflanzenlampen.

Die Berechnung der Stromkosten für Pflanzenlampen ist sehr einfach, wenn folgende Informationen vorliegen:
1) Wattage der Pflanzenlampe(n) und ggfs. Zusatzgerät(e)
2) Betriebsstunden pro Tag
3) Die Kosten einer Kilowattstunde beim Stromversorger (€/kWh)

Berechnungsformel:

(Wattage aller Geräte x Stunden pro Tag) /1000 x Preis kWh in Euro = €/Tag

Beispiel mit einer Pflanzenlampe CFL 15 Watt, Brenndauer 8 Std./Tag, Strompreis 0,25 € pro kWh:

(15 Watt x 8 Stunden) : 1000 x 0,25 € = 0,03 €/Tag 
-> x 30 = 0,90 €/Monat 
-> x 365 = 10,95 €/Jahr

Viel Spaß und Erfolg bei Ihrer Pflanzenzucht!

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