Horticulture Lighting LEDs lassen es wachsen

Eine der am schnellsten wachsenden Anwendungsbereiche der Beleuchtungstechnik ist das »Horticulture Lighting«, der Einsatz von Licht, um das Wachstum von Pflanzen zu beschleunigen. Bei der Auswahl der richtigen Stromversorgung für derartige Anlagen gibt es einiges zu beachten.

Neun Milliarden Menschen sollen unsere Erde im Jahr 2050 bevölkern, schätzen Wissenschaftler. Deren Ernährung macht neue Methoden nötig Pflanzen anzubauen. Ansätze wie Urban Gardening und Vertical Farming sollen bei geringstmöglichem Flächenbedarf die Produktivität des Nahrungsmittelanbaus steigern. Gemeinsam ist diesen Ansätzen, dass sie auf eine künstliche Beleuchtung angewiesen sind, um auch diejenigen Bereiche mit Licht zu versorgen, die kein natürliches Sonnenlicht erhalten. Licht ist für die Aufzucht von Pflanzen unentbehrlich, denn ohne Licht gibt es keine Photosynthese und damit auch kein pflanzliches Wachstum. Auch heute übliche horizontale Gewächshäuser kommen kaum ohne zusätzliches Kunstlicht aus.

Um die Pflanzen mit dem lebensnotwendigen Licht zu versorgen, sind heute vielfach noch Natriumdampf-Hochdrucklampen im Einsatz. Diese sogenannten HPS-Lampen (High-Pressure Sodium) gelten mit einem Lichtstrom um 100 lm/W als recht energieeffizient. Im Gegensatz zu den hinsichtlich des Energieverbrauchs noch besseren Natriumdampf-Niederdrucklampen erzeugen sie kein gänzlich monochromatisches Licht im Natriumspektrum (gelb), sondern auch einen längerwelligen Anteil. Dieser fällt mit 670 nm exakt in jenen Teil des Lichtspektrums, der bei vielen Pflanzen für die Photosynthese von essenzieller Bedeutung ist. Dieser Umstand ist bedeutend genug, um der HPS-Lampe in Gewächshaus-Anwendungen meist den Vorzug gegenüber der Niederdrucklampe zu geben.

Allerdings lässt auch die HPS-Technik noch umfangreichen Spielraum für Wünsche. Ihr immer noch relativ hoher Energieverbrauch etwa macht sich nachteilig bei den Kosten bemerkbar. Zudem erzeugt die Lampe eine signifikante Verlustwärme, sodass zwischen Pflanzen und Beleuchtung ein vergleichsweise großer Abstand gehalten werden muss. Dieser Umstand wiederum beschränkt den Einsatzbereich dieser Lichtquellen auf Anlagen mit Deckenlichtsystemen. Gleichzeitig setzt es dem Bestreben nach möglichst effektiver Raumnutzung in den Vertical-Farming-Anlagen enge Grenzen. Wegen der hohen Wärmeerzeugung benötigen mittels HPS beleuchtete Farming-Anlagen zudem eine intensive Bewässerung.

Alle diese Gründe lassen die LED-Beleuchtung als Technik der Wahl für den Einsatz bei innovativen Gewächshäusern erscheinen. Sie ist energieeffizienter als alle anderen Beleuchtungsarten. Gleichzeitig hat die LED eine enorm hohe Lebensdauer; bei der aktuellen Generation sprechen Hersteller von 50.000 Betriebsstunden und mehr. Doch diese Lichttechnik hat noch mehr zu bieten. Weil sie kaum Wärme abstrahlen, können LEDs sehr nahe an die Pflanzen heranrücken. Zudem leuchten LEDs je nach Bauart einen breiten Winkel von bis zu 150° aus. Durch diese beiden Eigenschaften lässt sich der knappe Raum in den Gewächshäusern optimal nutzen. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem flexibel definierbaren Farbspektrum, den vielfältigen Optionen bei der Gestaltung der Leuchtkörper und den umfassenden Steuerungsmöglichkeiten.

Was ein LED-Treiber können muss 

Bei all diesen Überlegungen darf ein wichtiger Aspekt nicht unter den Tisch fallen: die Stromversorgung. Sie steht selten im Rampenlicht, doch ohne sie läuft nichts. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist eine sorgfältige Auswahl unerlässlich. LED-Beleuchtungen erfordern eine exakt auf die jeweilige Konfiguration abgestimmte Versorgung.

Der Anforderungskatalog ist umfangreich. Beginnen wir mit dem wichtigsten Aspekt: Im Gegensatz zu den meisten anderen Lichttechniken arbeiten LEDs nicht mit konstanter Spannung, sondern mit eingeprägtem Strom. Sie müssen daher aus einer Konstantstromquelle gespeist werden. Um den hohen Ansprüchen an die Lichtqualität gerecht zu werden, kommen hier nur präzise geregelte Ausführungen infrage – als Beispiel seien die Produktfamilien ELG(C), HLG(C) oder HVG(C) des Herstellers Mean Well, im Vertrieb von Emtron electronic, genannt (Bilder 1 bis 3). Die hohe Effizienz einer LED-Beleuchtung muss mit einem hohen Wirkungsgrad der Stromversorgung einhergehen: Gute LED-Netzteile, oft auch als LED-Treiber bezeichnet, bieten Werte von mehr als 90 %, die besten bis zu 95 %.