Horticulture-Lighting Tipps für ein effizientes Systemdesign

Die Lichtkonsistenz der Beleuchtung und die Homogenität sind neben der Menge des abgegebenen Lichts pro Pflanze wichtige Faktoren, um ein gleichmäßiges Wachstum zu gewährleisten und die Erträge zu synchronisieren.
Die Lichtkonsistenz der Beleuchtung und die Homogenität sind neben der Menge des abgegebenen Lichts pro Pflanze wichtige Faktoren, um ein gleichmäßiges Wachstum zu gewährleisten und die Erträge zu synchronisieren.

Der Markt für Pflanzen-Beleuchtungssysteme wächst massiv. Mit der Vielfalt der Einsatzbereiche steigt aber auch der Bedarf an spezifischen Lösungen. Für die Entwicklung eines passgenauen LED-Lichtsystems sind einige Kriterien maßgeblich.

Von Alexander Wilm, Applikationsingenieur  für General Lighting  bei Osram Opto Semiconductors

Die Einsatzmöglichkeiten für Pflanzen-Beleuchtungssysteme wachsen von Jahr zu Jahr – vom klassischen Gewächshaus zu Controlled Environment, Vertical und 3D-Farming, grünen Fassaden, Innenraum-Begrünung sowie zahlreichen Spezialanwendungen. Noch sind im Horticulture-Markt auch Lichtsysteme auf Basis von Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS) im Einsatz.

Mehr und mehr Entwickler und Endkunden möchten jedoch von den Vorteilen der LED-Technologie profitieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen überzeugt diese durch sehr genau definierbare Farbspektren und Wellenlängen sowie einen sehr viel geringeren Energieverbrauch und eine besonders lange Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden. Das führt auch zu deutlich geringeren Betriebskosten. Neue Möglichkeiten beim Systemdesign für Leuchten sowie flexible Steuerungsfunktionen liefern weitere Argumente für den LED-Einsatz.

Entsprechend gehört Horticultural Lighting zurzeit zu den am schnellsten wachsenden Märkten für die LED-Technologie. Laut Prognosen wird der Marktwert bis 2022 bei über 357 Millionen US-Dollar liegen – das bedeutet eine durchschnittliche Wachstumsrate von 28 Prozent pro Jahr zwischen 2016 und 2022. Mit der Diversifizierung der Einsatzbereiche steigt auch das spezifische Anforderungsspektrum für die Beleuchtungslösungen. Das betrifft unter anderem die Wellenlängen bzw. Farbspektren, die Lichtstärke, die Abstrahlwinkel, die Steuerungsmöglichkeiten und vieles mehr.

Auf einer Wellenlänge mit Obst und Gemüse

Pflanzen benötigen für ihr Wachstum überwiegend blaues (rund 400 bis 490 nm) und rotes Licht (rund 640 bis 700 nm). Zusätzlich haben sie eine Absorptionsbande für tiefrotes Licht im Bereich von 730 nm. Erzeugt man Licht künstlich in den genannten Wellenlängen, um das Pflanzenwachstum zu fördern oder zu kontrollieren, werden die Farbkomponenten des Lichts vom menschlichen Auge als die typische pinkfarbene Aura wahrgenommen, die man aus dem Bereich Horticulture-Lighting kennt.

Dabei haben verschiedene Faktoren der Lichtzufuhr Einfluss auf das Pflanzenwachstum: Neben der Lichtqualität durch die passenden Wellenlängen beeinflusst auch die Lichtmenge den Photosynthese-Prozess in der Pflanze. Die Leuchtdauer kann beispielsweise die Länge von Tag und Nacht simulieren. Diese „Photoperiode“ kann beispielsweise die Blüte auslösen.

Aufgrund ihres genau definierten Farbspek­trums und der flexiblen Steuerungsmöglichkeiten eignen sich LEDs besonders gut für den Einsatz im Horticulture-Lighting. Die speziell der jeweiligen Pflanzenart angepasste Mischung und die zeitweilige Zugabe bestimmter Wellenlängen können – in Übereinstimmung mit den Zielen des Erzeugers hinsichtlich Ertrag, Qualität, Tempo, Kosten und Materialeffizienz – die gewünschte Wirkung auslösen.

Durch die Integration eines LED-Systems, das einen optimalen Wellenlängenbereich abdeckt, kann die Beleuchtung individuell jeder Obst-, Gemüse- oder Blumenart angepasst werden. 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.