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LED-Entwicklung

Definiertes Lichtspektrum bei LEDs fördert das Pflanzenwachstum

| Autor / Redakteur: Carolin Horst * / Matthias Back

Damit die Pflanzen im Gewächshaus optimal wachsen, haben die verwendeten LEDs eine ganz spezielle Wellenlänge. Pflanzen benötigen überwiegend blaues Licht mit rund 400 bis 490 nm sowie rotes Licht mit 640 bis 700 nm für die Photosynthese und um Energie zu erzeugen.
Damit die Pflanzen im Gewächshaus optimal wachsen, haben die verwendeten LEDs eine ganz spezielle Wellenlänge. Pflanzen benötigen überwiegend blaues Licht mit rund 400 bis 490 nm sowie rotes Licht mit 640 bis 700 nm für die Photosynthese und um Energie zu erzeugen. (Bild: Osram Opto Semiconductors)

Das Licht bestimmter LED-Leuchten ist auf die Bedürfnisse von Pflanzen perfekt abgestimmt. Damit eröffnen sich völlig neue Geschäftsfelder für LED-Entwickler. Auch Osram Opto Semiconductor bietet spezielle LEDs für den Gartenbau an.

Das angebotene Lichtspektrum beeinflusst die Eigenschaften von Pflanzen, in dem es beispielsweise die Wachstumsraten von Blüten und Früchten verändert. Aus diesem Grund spielt Licht und besonders die LED für den Gartenbau eine wichtige Rolle. Denn dank des definierten und auf die speziellen Bedürfnisse der Pflanzen abgestimmten Farbspektrums [1], der flexiblen Steuerung und des geringen Energieverbrauchs bieten LED-Leuchten für Pflanzen zahlreiche Vorteile.

Neben dem traditionellen Anbau in Gewächshäusern werden die flexiblen, zielgerichteten Anpassungsoptionen für Beleuchtungssysteme noch relevanter, wenn es um aktuelle Trends wie Urban Gardening, dem platzsparenden Anbau auf mehreren Ebenen, Vertical Farming oder 3-D-Farming geht. Die Methoden werden den Markt in Zukunft beeinflussen und neue Geschäftsfelder für Systementwickler in einer attraktiven Branche eröffnen – alleine der europäische Markt für frisches Obst und Gemüse ist laut Eurostat [2] über 33 Mrd. Euro schwer. Dabei spielen LED-Beleuchtungssysteme eine zentrale Rolle, insbesondere in dicht bestückten Anbauumgebungen wie Gewächshäusern.

Hochdruckdampflampen ungeeignet im Gartenbau

Heute basieren die meisten Beleuchtungssysteme im Gartenbau auf Natriumdampf-Hochdrucklampen, auch bekannt als High Pressure Sodium (HPS). HPS-Lampen produzieren einen Lichtstrom von über 100 lm/W, allerdings über einen breiten Wellenlängenbereich. Der hohe Energieverbrauch und die Strahlungswärme von HPS-Leuchten machen zudem einen deutlichen Abstand zwischen der Lichtquelle und den Pflanzen erforderlich. Daher eignen sie sich vornehmlich für Anbauanlagen mit Decken-Lichtsystemen. Kleinere HPS-Lampen sind dabei deutlich unwirtschaftlicher. Um die Strahlungswärme auszugleichen wird zudem häufig eine stärkere Bewässerung der Pflanzen erforderlich. Ein weiterer Nachteil der HPS-Lampen ist die kurze Lebensdauer von nur 8000 Stunden.

Lösungen auf Basis von LED-Technik verursachen dagegen deutlich geringere Energiekosten, zusätzliche Bewässerung wird überflüssig und punkten durch eine besonders lange Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden. Hinzu kommen weitere Vorteile durch ein genau definierbares Farbspektrum, flexible Steuerung und neue Möglichkeiten beim Systemdesign für Leuchten.

Überwiegend blaues Licht für das Pflanzenwachstum

Pflanzen benötigen überwiegend blaues Licht mit einer Wellenlänge von rund 400 bis 490 nm sowie rotes Licht mit rund 640 bis 700 nm für die Photosynthese und um Energie zu erzeugen. Sie verfügen jedoch auch über andere Absorptionsbanden wie etwa 730 nm im Tiefrotbereich. Dieser Bereich steuert vor allem das Pflanzenwachstum (Bild 1). Die speziell auf die jeweilige Pflanzenart angepasste Mischung und die zeitweilige Zugabe bestimmter Wellenlängen können – in Übereinstimmung mit den Zielen des Erzeugers hinsichtlich Ertrag, Qualität, Steuerung, Tempo, Kosten und Materialeffizienz – die gewünschte Wirkung auslösen.

Durch die Integration eines LED-Systems, das einen optimalen Wellenlängenbereich abdeckt, lässt sich die Beleuchtung individuell auf jede Obst-, Gemüse- oder Blumenart anpassen. Dabei lässt sich eine Lichtquelle mit unterschiedlichen Verhältnissen gestalten, indem die Anzahl oder die Leistung der LED verändert wird, ohne dass dazu die Anordnung der Leuchten verändert werden muss.

Auf eine sekundäre Optik kann verzichtet werden

Das Oslon SSL-Produktsortiment von Osram Opto Semiconductors bietet LED der Leistungsklasse mit einem Watt mit vorfokussiertem 80°-, standardmäßigem 120°- oder breitem 150°-Abstrahlmuster, wobei keine zusätzlichen sekundären Optiken notwendig sind. Ein sehr gezieltes Wellenlängenspektrum sorgt dafür, dass die Absorption von Licht durch Chlorophyll und damit die Photosynthese bei Pflanzen gesteigert werden. Es deckt Wellenlängen von 450 nm bis 660 nm für dunkelblaues bis hyperrotes sowie 730 nm für dunkelrotes Licht ab – entscheidend für verschiedene Effekte, wie die Blütenbildung vieler Pflanzen.

Mit der Osconiq P 2226, der ersten LED der aktuellen Osconiq-Produktfamilie, erweitert der Halbleiterspezialist sein Angebot im Mid-Power-Segment. Neben der kompletten Farbpalette wartet die LED, die mit flexibel skalierbarer Stromstärke betrieben werden kann, unter anderem auch mit den für den Gartenbau wichtigen Farben Deep Blue und einer Wellenlänge von 460 nm sowie Far Red mit 730 nm. Die Standardisierung der LED-Abmessungen über das gesamte Portfolio von Osram Opto Semiconductors hinweg vereinfacht darüber hinaus das Systemdesign und reduziert die Kosten für die Entwicklung der Beleuchtungslösungen.

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