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  • GrowlightSystems – Smart Growing Solutions

Lux und Lumen

Lux und Lumen

Lumen

Lichtstrom einer Lichtquelle wird in Lumen (lm) gemessen. Lumen (lateinisch Leuchte) bemisst die Helligkeit oder auch Lichtleistung einer Lichtquelle unter Berücksichtigung von allen Richtungen (Kugel). Die Lichtstärke oder Photometrie (I) gemessen in der Einheit Candela (cd) (lateinsch Wachslicht) ist der Quotient von Raum und Lichtstrom (Maßgabe hierfür ist die Kerze, welche ihr Licht kreisförmig in alle Richtungen verteilt). Somit ergibt sich stets eine Lichtstärke (I) als Lichtstrom (lm) in Abhängigkeit zum Raumwinkel.

Lux

Hierbei handelt es um die tatsächliche Beleuchtungsstärke (E), dieser Wert in der Einheit Lux (lx) ist der Lichtstrom Lumen einer Lichtquelle in Abhängigkeit der zu beleuchteten Fläche (m2) gesetzt und gemessen. (Helligkeit der Lampe in Verbindung zur Raumgröße)

Für die reguläre Lichtplanung zählt der Leuchtlinienstrom welcher im Gegensatz zum Lampenlichtstrom bereits bauartbedingte Verluste in der Leuchte berücksichtigt. Anforderungen für ideale Lichtplanung sowie für angenehmes Arbeiten finden Sie in der europäischen Norm DIN EN 12464-1 oder DIN 5035 Beleuchtung mit künstlichem Licht. Wobei hier Werte von 100 Lux im Lagerraum und 1500 Lux für Juweliere gelten. So haben Sie einen Überblick für ein für das Arbeiten definiert angenehmes Arbeitslicht (Lichtstärke).

Kelvin

Lichtfarbe oder Farbtemperatur wird hingegen in Kelvin (K) gemessen und erstreckt sich von 1000K Warmweiss (Sonnenaufgang / Sonnenuntergang) bis hin zu 9000K Kaltweiss (blauer Horizont), hier ergeben sich je nach Kelvinwert neben den Vorteilen des effektivieren und ermüdungsfreieren Arbeitens auch Vorteile in der Möglichkeit der besseren Detailbetrachtung der Pflanzen. Ein durch Natriumdampflampen erzeugtes Warmweiss (2700K) hingegen ist zu dunkel für ein effektives Arbeiten und lässt zudem die Pflanzen gelb wirken.

Spektrum und PAR Werte

Spektrum und PAR Werte

Spektrum

Bezeichnet die gesamte Breite der möglichen Wellenlängen einer Lichtquelle (Wellenlängen / Farbspektrum der elektro magnetischen Strahlung). Wellenlängen werden in Nanometer (nm) gemessen. Die Sonne stellt den Bereich von 100 nm (kurzwellig) -1.000.000 nm / 1 mm (langwellig) zur Verfügung.

Sichtbare Strahlung

Menschen besitzen ihre höchste Lichtempfindlichkeit nachts bei 507nm (skotopisch) und tagsüber bei 555nm (gelb-grün). Sichtbar für das menschliche Auge insgesamt, mit Lichtunempfindlichkeit in den Grenzbereichen, ist der Wellenbereich von 380nm – 740nm.

Photosynthetisch Aktive Strahlung

Photosynthese geschieht hingegen zwischen (290) 400nm – 700nm (850). (Photosynthetically Active Radiation) kurz PAR, dieses Spektrum bemisst diesen für die Pflanzen zur Photosynthese nutzbaren Anteil an Photonen in den bestimmten Wellenlängen einer Lichtquelle. Somit können speziell für die Photosynthese benötigte Wellenlängen gezielt zur Erfolgssteigerung eingesetzt werden (Wirkspektrum). Wobei das menschliche Auge lediglich die Farbe wahrnimmt je nach Wellenlänge der Photonen.

Photonenfluss

Photonenfluss

PAR Werte

Perfekte PAR Werte innerhalb des Wirkspektrums werden nicht nur durch die Mischung erzeugt, besonders wichtig ist auch die einzeln gewählte Intensität der Photonen in den bestimmten Wellenlängen des Wirkspektrums. Dieser Photonenfluss PPF (Photosynthetic Photon Flux) wird in der Einheit μmol/s (Mikromol pro Sekunde) einer Lichtquelle gemessen. Um noch aussagefähigere Werte zu erhalten muss dieser angegebene Wert in der praktischen Anwendung und Relation zum Raum gesetzt und gemessen werden.

Nutzbare Photonen

(Photosynthetically Active Photon Flux Density) Die photosynthetische Photonenflussdichte PPFD wird in der Einheit μmol/m2s (Mikromol pro Quadratmeter pro Sekunde) angegeben. Und gibt den tatsächlich für die Pflanze zur Verfügung stehenden Anteil an für die Photosynthese aktiven Photonen in Relation zum Raum pro Sekunde an. Dies kann leicht mit einer Ulbrichtkugel gemessen werden. Um valide Werte zu erhalten misst man hier im Kontrollverfahren die Min- / Max- und Durchschnittswerte einer definierten Flächen in verschiedenen Abständen zur Lichtquelle.

Photoneneffizienz

(Photosynthetically Active Photon Flux Efficiency) kurz PPE. Mithilfe diesen Wertes werden Growledsysteme – Pflanzenlichtsysteme leicht vergleichbar gemacht. Der Photonenfluss wird erneut in μmol/s (PPFD) gemessen, jedoch nun in Relation zur eingesetzten elektrischen Leistung Watt (P) gesetzt. Somit erhält man den aussagefähigen Effizienzwert einer Pflanzenlampe in der Einheit μmol/J (Mikromol pro Joule). Anzustreben ist hier die ideale Ausbeute an nutzbaren Photonen (perfekte Abstimmung innerhalb PAR) je Watt und pro m2 zu erhalten.

Wellenlängen

Wellenlängen

400 - 520 (nm) Blau - Violett

Pflanzen nutzen Licht als Nahrung, sie verwandeln Licht in Kohlenhydrate dank ihrer Pigmente in den Blättern (Chlorophyll A und B). Auch Co2 wird dank eines dieser Hilfspigmente (Chlorophyll A) zu Kohlenhydrate umgewandelt und gespeichert. Blaue Wellen sind das elementare Wirkspektrum für die Photosysnthese, sie führen zu vergrößerten Chloroplasten welche die Hilfspigmente zur Absorbation der Wellen enthalten, zudem sind diese Wellen im Wuchsstadium für die Formgebung entscheidend, da hohe Blauanteile zu einem buschigerem Wuchs und hohe Rotanteile zu einem höherem Wuchs mit wenigen Seitentrieben führen, lassen sich die Pflanzen gezielt beeinflussen.

520 - 600 (nm) Grün - Gelb

Dieser Wellenlängenbereich wurde fälschlicherweise lange als nicht notwendig betrachtet obwohl die Hilfspigmente Ihren Absorbationsbereich innerhalb dieser Wellenlängen besitzen und sich gezeigt hat, dass der meiste Anteil innerhalb des Grün-Gelb-Spektrums von den Pflanzen absorbiert wird. Es gibt dennoch tatsächliche Grünlücken in der Photosynthese weshalb auch die Blätter der Pflanzen grün erscheinen oder sich dank dessen Effekt gezielt und ungestört Nachtbeleuchtung einsetzen lässt.

600 - 730 (nm) Rot

Rote Wellen, der wichtigste Spektrumsbereich für die Photosynthese, deckungsgleich zu den blauen Wellen. Blaue Wellen sind im Wuchs für die Formgebung (Photomorphogenese), für Stomata, Co2 Austausch und den ausgewogenen Wassserhaushalt der Pflanze verantwortlich. Durch vermehrt vorliegenden rote Wellen erwacht die Pflanze und geht in die Blütephase über, wobei die Blütenproduktion beginnt welche durch Steigerung der Wellenintensität – auch durch Wechseleinwirkung  – bis hin zur Zugabe von höheren Wellenbereichen bis 730nm – 780nm – 850nm beeinflusst werden kann.

Wellenlängen +

Wellenlängen +

100 - 400 (nm) Ultraviolett (UV)

UV-C 100 – 290nm: Wird nahezu vollständig durch die Ozonschicht absorbiert und ist daher für die Photosynthese nicht zu berücksichtigen.

UV-B 290 – 315nm: Führt zu erhöhter Melaninproduktion und kann die DNA des Menschen schädigen. (Hautkrebs)

UV-A 315 – 400nm: Hier haben sich nach neuesten Studien signifikante Erfolge in der Anwendung gezeigt. Dieser Wellenbereich regt die Cholorplasten zusätzlich zur Erweiterung an, so wird das Abwehrsystem zusätzlich gegen Krankheiten, Stress und UV-B Strahlen gestärkt. Zudem sorgen produzierte Phenole innerhalb der Pflanze z.B. für einen besseren Geschmack der Blüte. UV-B Strahlung in Maßen führt zwar auch zur Schädigung der DNA bei Pflanzen, dieses wird jedoch in geringen Mengen verabreicht während des anschließenden Reparaturvorganges (UV Exposition durch UVR8) der Pflanze durch eine erhöhte Harzbildung honoriert, zuviel UV-B Strahlung bei Pflanzen hingegen und dadurch erzeugter Stress verlangsamen die Photosynthese bis hin zum Stillstand. Daher ist hier im Einsatz Vorsicht geboten.

730 - 780 (nm) Tiefrot - farred (FR)

Dieser Wellenbereich beeinflusst neben normalem Rot die Phytochromwandlungen zwischen den aktiven und unaktiven Formen. Für eine optimale Photosynthese muss sowohl Rot als auf Tiefrot vorhanden sein. Durch perfekte Abstimmung dieser Wellenlängen bei ca. 650nm und ca. 730nm haben sich maximale Erfolgssteigerungen gezeigt, dieser Enhancementeffekt beschriebt diese Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Photosystemen der Pflanze und haben das Ergebnis einer perfekten Symbiose in der Photosynthese zur Folge. (nicht korrekte Abstimmung führt zu unkontrolliertem Geilwuchs)

780 - 850 (nm) Infrarot - Infrared (IR)

Langwellige Photonen von über 780nm bezeichnet man als Infrarot. Unterteilt von 780nm – 1400nm in Nahinfrarot über kurz- , mittel- und langwelligem Infrarot bis hin zum fernen Infrarot bei 1 mm, betrachten wir für die Photosynthese nur den Bereich bis 850nm. Infrarotwellen (Nahinfrarot) sind für die Photosynthese nicht von unmittelbarer Bedeutung, diese Wellenlängen erwärmen jedoch die Pflanzen von innen was die Transpiration sowie eine gesteigerte Aufnahmefähigkeit von Co2 und Wasser zur Folge hat. Über diesen Umweg hat Infrarot (Nahinfrarot kurz NIR) einen positiven Einfluss auf die Photosyntheserate in der Blütephase. Größere Früchte und Erträge sind hierbei die Folge. Eine zu hohe Steigerung der Wellenlängen und Wärme durch NIR führen jedoch zum Stillstand der Photosynthese und kann die Pflanze stark schädigen.

Lichtverteilung

Lichtverteilung

Reflektion

LVK Lichtverteilungskurve
Mit der Lichtkurvenverteilung wird die Menge an Licht berechnet welche in einem bestimmtem Winkel von einer Lichtquelle ausgestrahlt wird. Hierbei wird die Lichtverteilung in Richtung und Strahlungsbreite gemessen wobei ein Lichtverteilungskörper mit der Basis von 1000lm als Bezugsgröße dient. Ein dadurch erstelltes Polardiagramm zeigt die Lichtverteilung und Lichtstärke je nach Winkel.

Glaslinsen 90°/ 120°
Bei der Glaslinsentechnik werden die einzelnen LED Chips durch einzelne Linsen oder Linsendeckel insgesamt geschützt. Dadurch wird das Eindringen von Schmutz, Wasser und Schlägen verhindert welches eine längere Lebensdauer zur Folge haben kann. Aufgrund des leichten Verlustes bei der Lichtbrechung durch die Linse selbst wird hier das Prinzip der Abstrahlwinkelverstellung genutzt, welches es ermöglicht, dass Nutzlicht gezielt zu positionieren und zu steigern. (Abstands-, Größen- oder Linsenpositionsjustierung führen zur besseren /gezielteren Lichtausbeute)

Reflektortechnik
Reflektoren sind günstig und leicht in der Montage, auch hier kann der Abstrahlwinkel präzise Justiert werden. Die LED Chips liegen beim Einsatz von Reflektortechnik frei was zum einem eine verlustfreie Lichtausbeute zum Vorteil hat jedoch aber auch einen ungeschützten Zustand bedeutet. Hier kann mittels Form-, Größe- und Beschichtungsvarianten der Reflektoren eine zusätzliche Steigerung erzielt werden.

Leuchtmittel

Jeder Grower stellt sich irgendwann die Frage ob er COB Chips oder SMD Chips verwenden möchte. Diese Entscheidung sollte von Ihrem Growbereich abhängig gemacht werden. Wo COB Chips eine extreme Hitzeentwicklung vorweisen und starke Kühlkörper bei vergleichbar weniger Watt benötigen ist zudem die ideale Aufhanghöhe hier um ein vielfaches höher was auch auf den Lichtkegel zurückzuführen ist. Um mit COB Chips im Vergleich zu SMD Chips eine gleich ausgewogen und intensive Ausleuchtung zu realisieren, benötigen Sie mehrere COB Chips als für die Fläche errechnet, was wiederum zu weniger Effizienz führt. SMD Chips sind dagegen kleinere Leistungsträger auf größerer Fläche verteilt und können daher gezielter platziert werden. Somit kann leicht eine homogene Wellenverteilung in Länge und Intensität über das gesamte Growfeld erreicht werden. Es können speziell berechnete SMD Chips platziert werden und immer die perfekte Ausgewogenheit von PAR abbilden. COB Chips sind effektivere Leistungsträger (Watt zu Photonen) lassen sich aber nicht in Kombination mit zusätzlichen Wellenlängen oder nur schwer und / oder kostenintensiv ausgewogen realisieren. Wobei die hohe Abwärme, der hohe Preis (auch bei Ausfall dieser einer COB) weitere Probleme von COB Chips darstellen.

Periphere Reflektion

Neben der direkten Lichtverteilung ist die periphere Reflektion von besonderer Bedeutung für den Indoor Growbereich. Hiermit wird das Licht gemeint welches durch Wände oder Leuchtenbauteile durch Reflektion (sekundär) wieder zur Pflanze zurückgeworfen wird. Durch Unterschiede in der Farbe (dunkel zu hell) und der Oberfläche (rau zu glatt) spricht man hier von Reflektionsgrade zwischen 0 – 100%. Glatte Oberflächen nehmen wir als Spiegel wahr und haben einen Reflektionsgrad zwischen 90% – 95%. Raue Oberflächen können das Licht in der peripheren Reflektion zum Nachteil diffus verteilen, wobei hingegen niedriglegierte Eloxialschichten den Werkstoff schützen und trotzdem eine fast ungestörte Reflektion von über 90% gewährleisten.

Warum LED

Warum LED

Temperaturen

Generell gilt die Regel, eine Steigerung der Temperatur um 10 Grad Celsius steigert die Reaktionsgeschwindigkeit der Photosynthese um das Doppelte, aber bei Überschreiten ihres Ideals an Temperatur führt dies zu Verbrennungen und dem Absterben der Pflanze. Pflanzen werden anhand der Blütezeit in Lang-Tag- und Kurz-Tag-Phasen-Pflanzen sowie auch in Temperaturklassen unterteilt, wobei C3 Pflanzen Temperaturen von 10 – 20 Grad Celsius und C4 Pflanzen 30 – 40 Grad Celsius im Mittel benötigen. (Ausreißer ausgenommen) Da im Indoorbereich generell Temperaturen von bis zu 20 Grad Celsius herrschen ist der Einsatz von LED Pflanzenlampen gegenüber von NDL Pflanzenlampen immer zu bevorzugen, denn alle nicht absorbierten oder zurückgestrahlten Photonen werden stets in Wärme umgewandelt. Eine Natriumdampflampe für Pflanzen erzeugt daneben noch zusätzlich bei der ineffizienten Umwandlung von Strom in Licht eine enorme Abwärme welche in häufigen Szenarien und / oder Jahreszeiten für Ihren Indoorgrowbereich zum Stillstand Ihres Projektes führen kann (bei über 36 Grad Celsius kostenintensive Kühlung erforderlich).

Effizienz

Der Leistungsfaktor (Powerfactor) PF bemisst die Wirkleistung (P) im Verhältnis zur Scheinleistung (S). Dieses Wirkungsverhältnis von Watteingangsleistung und Ausgangsleistung ist bei LED Systemen mit bis zu 96% besonders hoch.

Farbechtheit /Farbwiedergabeindex nach DIN 6169 (Color Rendering Index) CRI oder Ra gibt die Farbechtheit / Natürlichkeit der Lichtquelle in der Skala von 0-100 an und ist mit 80-100 von schlecht zu sehr hoch einzuordnen. Natriumdampflampen haben einen Ra von lediglich bis zu 45. Sehr gute Pflanzen LED Systeme haben einen CRI von 90-95. Das Sonnenlicht hat hingegen selbstverständlich einen CRI oder Ra von 100.

Für eine subjektive Warnehmung einer Lichtquelle finden noch andere Faktoren wie die Farbqualitätsskala (CQS) oder dem Feeling of Contrast Index (FCI) besondere Berücksichtigung.

Da der Mensch und die Arbeitssituation im Growbereich sowie die gleichzeitig optimale Pflanzenbeleuchtung immer mehr im Fokus steht, haben sich hier dank neuester LED Technik parallel leicht zu erzeugende Lichttemperaturwerte (Lichtfarbe) von 3500 Kelvin – 4000 Kelvin als besonders schonend und effektiv ergeben. Natriumdampflampen sind mit 2700 Kelvin -3000 Kelvin als Lichtquelle zudem zu gelb in der Ausleuchtung für eine professionelle Beurteilung der Pflanzen.

Lebensdauer

Die Lebensdauer eines LED Pflanzenlicht-Systems ist trotz der viel besseren Ausbeute an nutzbaren Photonen jedoch viel höher. Hier ergeben sich leicht bis zu 100.000 Leistungsstunden mit Leistungseinbußen von unter 5%. Vergleichbare Natriumdampflampen weisen schon nach ca. 1000 Leistungsstunden Leistungseinbußen von bis zu 30% auf. Hohe Wechselkosten für Leuchtmittel sind die Folge bei schwankenden Erträgen.

Eine Natriumdampflampe liefert im Schnitt ca 500 – 520 μmol/m2s (PPFD) bei 600 Watt Aufnahmeleistung. Diese Werte werden durch unser LED-System Hally und HallyPro sowie TentyPro schon bei effektiven 200 Watt Aufnahmeleistung generiert. Somit sind Energieeinsparungen von bis zu 60% möglich.

LED System

LED System

LED System-Module

Profitieren Sie von unseren IP67 geschützten LED-System-Modulen. Die konsequent modulare Konzeption ermöglicht Ihnen den Aufbau größter Growanlagen in kürzester Zeit. Oder Etagieren Sie Ihre Growanlage und betreten Sie eine ganz neue Ebene in Sachen Ertragsoptimierung.

LED System-Schienen

Genießen Sie die Vorteile neuester System-Schienen-Technik. Wählen Sie Ihr benötigtes Raster für Ihren Growbereich, auch Freiflächen stellen keine Probleme mehr dar. Die Installation geschieht im Handumdrehen und bietet Ihnen immer die maximale periphere Reflektion.

LED System-Steuerungen

Maximieren Sie Ihren Ertrag durch präzise und zuverlässige LED System-Steuerungen. Adaptieren Sie unsere LED System-Steuerungen ControlApp oder ControlPro für Verbesserung von Vegetations- / Blütephasen und koordinieren Sie verschiedene Gruppen oder Farbspektren.

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