Lesen Sie die vorherigen Teile:

Teil 1: Stromversorgung und Kühlung der Leuchte

Teil 2: Wärmeregulierung, Optiken und Schutz der Leuchte

LEDs – Das Herzstück der Leuchte

Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass LEDs in Leuchten auf verschiedene Art und Weise zusammengestellt werden können. Dies soll heißen, dass nicht jede Leuchte gleich gut dazu geeignet ist Pflanzen mit Licht zu versorgen.

Die zwei gängigsten Methoden sind zum einen „Chip on Board“ (COB) und zum anderen „Single Chip LEDs“

COB Module

Bei COB Modulen werden die LED Chips direkt auf einer Aluminiumplatte befestigt. Hierdurch entsteht die Möglichkeit möglichst viele Dioden auf einem sehr begrenzten Raum zu verarbeiten und somit eine hohe Konzentration von Licht zu schaffen. Auch wenn dies nach einer perfekten Möglichkeit klingt, Platz und Geld einzusparen und dabei eine hohe Lichtleistung zu erzielen, birgt die COB-Technologie auch einige verschiedene Probleme.

Ein COB Modul sieht in etwa so aus:

Schematische Darstellung einer COB LED Leuchte

In diesem Beispiel sehen wir drei verschiedene LED Chips (rot, blau und grün). Das komplette Modul wird von nur einer Stromquelle versorgt, also erhält jeder LED Chip die selbe Spannung.

Das Problem hierbei jedoch ist, dass Chips mit verschiedenen Wellenlängen auch verschiedene elektronische Spezifikationen haben, die Spannung fällt auch darunter. In Anbetracht dessen hat der Hersteller nun zwei Möglichkeiten, wenn er das Modul mit Strom versorgt:

Entweder werden einige LEDs überversorgt, um die Leistung zu erzielen, die der Nutzer wünscht und benötigt oder es werden einige LEDs auf der COB unterversorgt um die Ausfallrate zu minimieren und die Hitze zu regulieren. Dies würde zu einer geringeren Lichtleistung führen.

Was passiert also nun, wenn der Chip überversorgt wird?

Zunächst kann der Chip, welcher überversorgt wird die hohe Spannung nicht aushalten, also brennt er nach geraumer Zeit durch. In einem Stromkreis wie diesem agiert der defekte Chip nun wie ein Widerstand und generiert zusätzliche Hitze, da er den Strom verbraucht, beziehungsweise verschwendet.

Die Hitze wird nun abgestrahlt und führt dazu, dass umliegende Chips ebenso zu heiss werden. Darauf folgen immer mehr Ausfällen und ein Dominoeffekt der Selbstzerstörung findet statt.

Um den Anwender zufrieden zu stellen und mit einer hohen Leistung werben zu können, tendieren Hersteller oftmals dazu ihre COBs überzuversorgen um mehr günstig produzierte Leuchten zu verkaufen. Eine billig produzierte Leuchte schlägt sich übrigens selten in einem günstigen Endpreis für den Kunden sondern eher in einer höheren Gewinnspanne für den Hersteller nieder.

Die Qualität der COB Leuchten auf dem Markt

Aufgrund dessen, dass diese Leuchten so einfach hergestellt oder auf Online-Plattformen günstig geordert werden können. Es ist wichtig, dass Sie auf die Qualität der Leuchte achten. Die beste Möglichkeit wäre um ein Bild aus dem Inneren der unverschlossenen LED zu bitten.

Wir haben viele LED Leuchten bestellt, von fast jedem größeren Hersteller auf dem Markt um sie genauer zu begutachten. Hier sehen Sie ein Beispiel einer LED welche auf dem US-Amerikanischen Markt für den Preis von 1.500$ erhältlich ist.

Wirres „Kabelmanagement“ innerhalb einer überteuerten COB Leuchte

Es scheint als wäre es für den Hersteller produktiver gewesen zwei billige Driver, anstatt einer teuren Variante zu verbauen um die COB LED mit Strom zu versorgen. Zudem ist die Leuchte so konstruiert, dass wenn die mittlere COB LED versagt, das gesamte System zum Erliegen kommt. Die Verlegung der Kabel ist milde ausgedrückt sehr einfach gehalten und macht im gesamten keinen professionellen Eindruck.

Schlechte Kabelverbindungen innerhalb einer kommerziellen COB LED Leuchte

Auf dem Bild oben sind die Stromkabel und Stecker der COB zu sehen. Es ist ziemlich deutlich zu erkennen, dass diese mangelhafte Konstruktion und freiliegende Kabel nicht nur das Leben der Leuchte, sondern auch das des Anwenders durch eine sehr reale Brandgefahr gefährdet ist.

Die gesamte Leuchte und das in ihr verbaute Material mögen schätzungsweise einen Wert zwischen 120 und 200$ aufweisen. Der Verkaufspreis lag bei cirka 1.500$

Single Chip LEDs

Die zweite Möglichkeit LED Chips in einer Leuchte anzuordnen sind Single Chips. In diesen Leuchten sieht die Anordnung komplett anders aus als in COBs.

Schema einer Single Chip LED Leuchte

Wie man sehen kann sind die LED Chips in Reihen geordnet und zwar nach Typ (erneut rot, blau und grün). Dies hat den Vorteil, dass nicht das ganze Modul von nur einer Stromquelle versorgt wird, sondern die Spannungen je nach Dioden-Reihe angepasst werden können. Demnach bezieht jede LED die richtige Spannung und ist einfacher zu verwalten. Keine LED wird über- oder unterversorgt.

Daraus resultiert eine sehr viel geringere Ausfallrate und es kann sichergestellt werden, dass die Leuchte den höchstmöglichen Wirkungsgrad erzielt.

Auch im Falle dessen, dass ein Chip ausfällt, beeinflusst dies nicht die anderen LEDs. Zudem ist es möglich, dass eine Fachkraft oder ein erfahrener Nutzer den fehlerhaften Chip ersetzt.

Durch die größere Fläche, die diese Anordnung der LEDs bietet, wird das Licht großflächiger verteilt als es bei COBs möglich ist. Diese sorgen eher für eine punktuelle Beleuchtung. Durch die größere Fläche resultiert ein uniformeres Licht, welches wiederum zu gleichmäßigem Wuchs und Ernteverteilung führt.

Der Nachteil der Singe Chip LEDs spiegelt sich durch die herausragende Qualität und das vorausgesetzte Know-how wiederum im Preis wider, welcher signifikant höher ist, als der von COBs.

Vergleich verschiedener LED Leuchten – Warum 150W nicht immer gleich 150W sind

Bei der Auswahl der richtigen LED für Ihr Projekt ist es stets wichtig einen genauen Blick auf die Leistung der Leuchte zu werfen. Dies ist nicht zu verwechseln mit dem Verbrauch! (150W in diesem Beispiel) Wenn Sie mit dem Konzept von Hochdruck Natriumdampflampen vertraut sind, lässt sich dies damit vergleichen.

Genau wie bei Hochdruck Natriumdampf Lampen, bei denen qualitativ hochwertigere Lampen die Leistung minderwertiger Lampen übersteigen, gibt es diese Qualitätsdifferenz auch bei LED Chips.

Wenn ein Hersteller LED Chips kauft, hat er die Möglichkeit günstigere, minderwertige Chips zusammen mit qualitativ hochwertigen in einer Leuchte zu verbauen. Dies reduziert die Produktionskosten der Leuchte während der Stromverbrauch der gleiche bleibt.

Das Problem ist jedoch, dass die Leistung nicht gleichbleiben ist. Kauft ein Hersteller beispielsweise ältere, günstigere Chips eines renommierten Herstellers, kann er seine Leuchte mit dem Markennamen bewerben, aber am Ende sorgen die alten, günstigen Chips für eine geringere Leistung.

Es ist bei der Auswahl einer LED stets gut im Gedächtnis zu behalten, dass günstige Leuchten, auch wenn namhafte Chips verbaut sind, nicht immer die verlässlichsten sind.

Ein Blick auf den Wirkungsgrad

Auch diesen Teil möchten wir so einfach und verständlich wie möglich halten. Es ist Fakt, dass der Wirkungsgrad der LED Chips sich verringert, wann sie mit hoher Leistung betrieben werden.

Nehmen wir folgendes Beispiel: Betreibt man eine 120W LED Leuchte mit lediglich 60W, so hat man einen höheren Wirkungsgrad (µmol/W) als würde man sie mit 120W betreiben. Das Unterversorgen der LED resultiert also in einem höheren Wirkungsgrad.

Trotz alledem führt die Unterversorgung von LEDs zu dem Problem, dass das Verhältnis von Preis und Leistung nicht mehr tragbar ist. Würde man die LED unterversorgen und gleichzeitig eine hohe Leistung wollen, bräuchte man eine riesige LED mit einer Vielzahl an Chips, was ein Vermögen kosten würde.

Wenn man sich also für eine LED Leuchte entscheidet, sollte man seine Schlüsse nicht nur aus den µmol/W ziehen, sondern auch alle anderen Aspekte betrachten. Es sollte vor allem ein Blick darauf geworfen werden, dass der Preis stimmig ist mit dem ausgegebenen Licht, das die Leuchte auf eine bestimmte Fläche erzeugen kann.

Die Abstimmung von Licht und Abstand zwischen Pflanze und Leuchte

Wie bereits erwähnt gibt es verschiedene Möglichkeiten LED Chips in einer leuchte zu verbauen. COBs produzieren hierbei eher eine punktuelle Belichtung, während Single Chip LEDs für breiteres und uniformeres Licht sorgen.

Mit COBs muss der Anwender sicherstellen, dass ein gewisser Abstand zwischen der Leuchte und der Pflanze eingehalten wird um eine möglichst breite Streuung des Lichtes zu gewährleisten.

Wenn dies nicht stattfindet, kann nicht sichergestellt werden, dass eine adäquate Vermischung des Lichtes gegeben ist. Daraus folgt eine unterschiedliche Belichtung mit unterschiedlichen Spektren innerhalb der Gewächshausumgebung.

Manche Leuchten setzen daher beide Arten der Belichtung in nur einer Leuchte ein. COBs und Single Chip LEDs werden in dem selben Modul verbaut und sehen in etwa wie folgt aus.

Schema einer Leuchte in der COB und Single Chips LEDs genutzt werden

Single Chip LEDs werden in diesem Beispiel mittig verbaut während die COBs das Licht von den Seiten aus beisteuern.

Das Problem hierbei ist wiederum, dass das Licht sich nicht vermischen kann, wenn nicht ein bestimmter Mindestabstand zur Pflanzenoberfläche eingehalten werden kann.

Betrachten wir wie sich das Licht durch eine solche Leuchte verteilt, können wir auch noch andere Probleme ausmachen.

Strahlungsdiagramm einer Leuchte mit COB und Single Chip LEDs

Wie bereits beschrieben haben wir an den Seiten die COBs, während in der Mitte die Single Chip LEDs verbaut sind. Berücksichtigt man nun die verschiedenen Abstrahlwinkel der verbauten LEDs, sowie der Reflektionen ind der Gewächsumgebung, kommt es  zu einem Problem.

Der Hersteller gibt beim Verkauf seiner Leuchte die höchste Leistung an, welche beispielsweise auf einer Distanz von 30cm gemessen wurde (rote Linie).

Das Problem, was in dieser Grafik ersichtlich sein soll ist, dass das Licht sich auf diese Entfernung nicht komplett gemischt hat. Dies beginnt erst ab einer höheren Entfernung (grüne Linie).

Die Leuchte mag nun zwar eine hohe Leistung haben, aber dass diese auf einer effektiven Distanz in der sich das Licht mischt, noch ankommt kann nicht mehr gewährleistet werden.

Außerdem sehen wir an diesem Beispiel, dass ein uniformes Licht lediglich auf dem Boden in der Mitte der Leuchte ankommt, an dem Punkt an dem sich das Licht und die Reflektionen komplett gemischt haben.

An den Außenseiten haben wir wieder das Problem, dass verschiedene Intesitäten und Spektren zu ungleichmäßigen Resultaten im Wuchs und Ertrag führen.

Weiße LEDs

Es gibt Hersteller auf dem Markt, die dem Anwender beibringen wollen, dass es nur weiße LEDs bedarf um Pflanzen zum optimalen Wachstum zu bringen, da diese als „full spectrum“ bezeichnet werden.

Grundsätzlich kann man die Nutzung von lediglich weißen LEDs damit vergleichen Pflanzen unter Metallhalogen- (MH) oder Keramischen Metallhalogen-Dampflampen (CDM) für Blütephasen anzubauen. Dies ist durchaus möglich, führt jedoch nicht zu den besten Resultaten.

Weiße LEDs können während der vegetativen Phase der Pflanzen genutzt werden, ebenso wie MH und CDM Lampen.

LED Leuchten haben den Vorteil und die Möglichkeit, dass Spektren angepasst und abgestimmt werden können und genau davon sollte der Anwender bei einer solchen Investition auch profitieren.

Fazit zu den LEDs:

COBs mischen verschiedene LEDs auf einem Board, das Problem hierbei ist, dass sie nicht alle mit der richtigen Spannung versorgt werden können. Dies führt zu einer verkürzten Lebenszeit. Die Leuchten sind oftmals schlecht verkabelt, bergen Risiken und sind für den Anwender und sind oft in Relation zu ihrer Qualität zu teuer.

Singe Chip LEDs sind die bessere Option. Sie sind verlässlicher aufgrund desse, dass jede Reihe der Chips die richtige Spannung erhält. Dies führt zu längerer Lebenszeit und der bestmöglichen Leistung.

Beide Technologien in einer Leuchte zu vereinen kann zu Problemen in der Uniformität des Lichtes führen.

Beachten Sie: Seien Sie sich sicher was Sie benötigen und achten Sie darauf, dass sie die bestmögliche Leistung für Ihr Geld bekommen.

Lesen Sie im nächsten Teil:

Teil4: Spektren – Das richtige Licht zuführen