Pflanzenzucht LEDs / Grow-LEDs ein Bericht [ausführliches PDF enthalten]

  • Zitat

    Sehe ich das richtig? Du ermittelst den Wirkungsgrad der 5000-K-Duris (denn für die gilt die Angabe 184 lm/W), indem Du den 4000-K-Wert der Dial-Seite heranziehst? Wie das?


    Danke für den Hinweis, ich bin warscheinlich davon ausgegangen, dass die 4000K-Variante auf ähnliche Werte kommt oder habe ganz einfach die Farbtemperaturdifferenz übersehen. Gehen wir von 180 Lumen/Watt aus, wären es 56,4 %.


    Zitat

    Der Photonenfluß beträgt 0,46 µmol·s-1, macht eine Ausbeute von 2,48 µmol·s-1·W-1, alles mit 65 mA Bestromung gerechnet.


    Vielen Dank für deine Berechnungen. Hast du ein Programm wo du das Spektrum eingibst oder wie ermittelst du diese ganzen Werte?
    Bei dieser LED ergibt das einen Lumen zu PAR Umrechungsfaktor von 2,48*32=79,36
    Hast du Werte für diesen Umrechnungsfaktor bei kaltweißen LEDs? Bin mal von 65 ausgegangen. Habe im Anhang eine kleine Excel-Tabelle mit der man ein bisschen spielen kann. Für uns Hobbybelichter, die das nur im Winter machen oder speziell nur mal für ein Jahr ausprobieren wollen, sind weiße LEDs wohl die günstigste Alternative. Für Wertkorrekturen bzw. realistischere Wertangaben bin ich dankbar.


    Ergänzung:
    https://www.hortigate.de/bericht?nr=53940
    Die Hochschule Weihenstephan hat Basilikum mittels LED 20 h/Tag belichtet, einmal mit 35 µmol/m²s, 75 und 125. Temperatur ca. 23 °C
    Interessant ist das Frischgewicht im Versuch.
    35 µmol/m²s: 0,9 Gramm
    75 µmol/m²s: ca. 1,1 Gramm
    125 µmol/m²s: ca. 1,2 Gramm
    Obwohl bei letzterem die Beleuchtungsstärke das ca. 3,6fache betragen hat, beträgt die Frischgewichtzunahme nur 1/3 mehr. Finde das interessant, dass mit sehr wenig LED Licht im Vergleich zur unbelichteten Kontrolle ein sehr viel besseres Wachstum erzielt wurde und gleichzeitig bei höheren Beleuchtungsstärken kaum mehr Wachstum festgestellt wurde. 35 µmol/m²*s entsprechen ca. 2000 Lux, 125 knapp 7000 Lux bei Tageslicht. Das sind Werte bei denen ich noch keine Lichtsättigung vermutet hätte.


    Korrektur 24.01.17 8:00 : Die Exceldatei wurde angepasst, da beim Kaufpreis der Oslons die Mehrwertsteuer nicht berücksichtigt war.

  • Mahlzeit…


    Die abgeleiteten Werte errechnet mir ein Excel-Sheet, das ich mir vor einigen Jahren schon mal gestrickt habe, die Rohdaten hole ich mir mit DigitizeIt aus den Diagrammen.


    Für die GW JDSTS2.EM in 2700 K ergibt sich ein Umrechnungsfaktor von 0,46/32·1000 = 14,3 µmol·s-1/klm; dergestalt wird dieser Umrechnungsfaktor auch hin und wieder in der Literatur verwendet. Die Werte kaltweiser LEDs liegen zwischen überwiegend zwischen 13 und 14 µmol·s-1/klm für die LEDs, bei denen ich das gerechnet habe. Der Wert ist spektrumsabhängig.


    Für Sonnenlicht liegt der Wert bei 22,5, also entsprechen 35, 75 resp. 125 µmol·m-2·s-1 1,6, 3,3 und 5,6 klx. Basilikum ist jetzt allerdings nicht gerade als lichtbedürftiges Gewächs bekannt, Tomaten und Erdbeeren würde über solches Mickerlicht höchstens müde lächeln. Wenn Du meine Tomatenkulturversuche gelesen hast, ich habe ihren Lichtbedarf anfangs auch unterschätzt. Nochmehr stolz bin ich allerdings auf meine Erdbeere, die ich rein unter LED-Licht vom Samen bis zur Ernte gebracht habe.

  • Bei großem Lichtbedarf und/oder hochwachsenden Pflanzen wird ab irgendeinem Punkt auch die Leuchtdichte (bzw. Leistungsdichte) der Emitter relevant. Bei einer Einzellichtquelle ist die Leuchtdichte der entscheidende Faktor für eine große Beleuchtungsstärke. Bei mehr Lichtquellen summiert sich das zwar, allerdings wird das Licht mit zunehmender Anzahl der Lichtquellen zunehmend diffuser. Anders ausgedrückt: Wenn man mit niedrig bestromten Duris arbeitet, wäre vielleicht 5 cm ein vernünftiger Abstand zur Lichtquelle. Bei 10 cm wär man schon doppelt so weit weg. Bei ner Oslon mit Reflektor müsste man vielleicht schon 30 cm weit weg damit man die Pflanzen nicht grillt, da würden 35 cm keinen großen Unterschied machen (die Entfernungen sind nur als Beispiele gedacht, nagelt mich mal nicht auf Zahlenwerte fest). D.h. mit großer Leistungsdichte aus wenigen Emittern kriegen weiter unten liegende Blätter bei großen Pflanzen noch mehr ab. Zum Teil könnte man diesen nachteiligen Effekt von schwachen LEDs durch seitliche Reflektorwände ausgleichen, damit sich das diffuse Licht irgendwie runterschummelt.

  • D.h. mit großer Leistungsdichte aus wenigen Emittern kriegen weiter unten liegende Blätter bei großen Pflanzen noch mehr ab. Zum Teil könnte man diesen nachteiligen Effekt von schwachen LEDs durch seitliche Reflektorwände ausgleichen, damit sich das diffuse Licht irgendwie runterschummelt.


    Halt, halt, nicht so schnell mit den jungen Pferden. Bei Punktlichtquellen nimmt die Beleuchtungsstärke (bzw. die Photonenflußdichte) quadratisch zur Entfernung ab. Bei Linienlichtquellen im Nahfeld nur noch reziprok zur Entfernung und bei Flächenstrahlern im Nahfeld gar nicht mehr.


    In der gärtnerischen Praxis beleuchtet man hochwachsende Pflanzen nicht nur von oben, sondern zusätzlich auch von der Seite.

  • O...K... da wir hier nur Punktlichtquellen haben, sind die Linienstrahler bzw. Flächenstrahler nur eine Wirkung der Vermischung vieler Punktquellen, also quasi virtuell. Bei zunehmender Entfernung nimmt die Intensität dann bei "virtuellen" Linienstrahlern bzw. Flächenstrahlern nicht quadratisch ab, da zunehmend mehr Punktquellen bei der Beleuchtung mitwirken. Reflektierende Wände könnten dabei helfen, die "Nahfeld-Zone" nach unten auszudehnen. Optiken könnten den Abstrahlwinkel reduzieren und damit reflektierende Wände zumindest weiter oben überflüssig machen. Ist wohl Geschmackssache, sowohl in Optiken als auch an Wänden gibt es Verluste. Demnach wäre es vollkommen egal, wie eine von reflektierenden Wänden oder durch Optiken begrenzte Fläche beleuchtet wird, man müsste nur den Photonenfluss auf diese Fläche auf den gewünschten Wert bringen und die Pflanzenspitzen dorthin setzen wo die Beleuchtung so langsam halbwegs homogen wird. Sowohl High-Power als auch Mid-Power LEDs könnten sich zu Linien- oder Flächenstrahlern kombinieren lassen, beide bringen Photonenfluss pro Fläche. Die Leuchtdichte brächte keinen Vorteil. Stimmt wahrscheinlich, widerspricht aber meinem Gefühl "ey, Leuchtdichte rockt, was will ich mit so Funzeln, was die Augen nicht blendet ist für die Pflanzen ja nicht wirklich hell, ne"?


    Tomaten für die man Leitern zum Ernten braucht sind äußerst unpraktisch.




  • Sicher, aber der Sprung von sagen wir Mal dichromatisch auf kaltweiß CRI=70 ist schon riesig in der Hinsicht und dürfte für Pflanzen wohl ausreichend sein. Der Sprung von CRI70 auf CRI90 ist aber schon weitaus kleiner und demnach müsste der positive Effekt gegenüber CRI70 extrem klein ausfallen.


    Was die Wirkungsgrade von CRI70-80 gegenüber CRI90 angeht, so hatte ich da einen deutlich größeren Unterschied im Gedächtnis. Eher so an der Grenze zum zweistelligen %-Bereich. Vielleicht irre ich mich da oder es ist nur bei diesen Nichia LEDs so und bei anderen Herstellern fällt der Unterschied größer aus? Ich habe jetzt keine Werte für die CRI90-LEDs parat, da ich mich nur auf die CRI70-80 konzentriert habe.

  • Zitat

    Für Sonnenlicht liegt der Wert bei 22,5, also entsprechen 35, 75 resp. 125 µmol·m-2·s-1 1,6, 3,3 und 5,6 klx


    Wo hast du diesen Wert von 22,5 gefunden? http://www.landwirtschaftskamm…/lichtwerte-umrechnen.htm spricht davon, dass 1 µmol/s 56 Lumen entspricht, dementsprechend 1960 Lux, 4200 Lux und 7000 Lux. Bei anderen Quellen habe ich den Faktor 54 gefunden.


    Zitat

    Für die GW JDSTS2.EM in 2700 K ergibt sich ein Umrechnungsfaktor von 0,46/32·1000 = 14,3 µmol·s-1/klm;
    dergestalt wird dieser Umrechnungsfaktor auch hin und wieder in der
    Literatur verwendet. Die Werte kaltweiser LEDs liegen zwischen
    überwiegend zwischen 13 und 14 µmol·s-1/klm für die LEDs, bei denen ich das gerechnet habe. Der Wert ist spektrumsabhängig.


    Da komme ich auch noch nicht ganz mit.
    Du berechnest für die warmweiße LED 14,3 µmol/klm. Kaltweiße LEDs haben, laut bisherigen Informationen mehr photosynthetisch verwertbare Strahlung als warmweiße LEDs bezogen auf das Lumen. Dementsprechend müsste der Wert für kaltweiße LEDs höher als 14,3 µmol/klm liegen.


    Die Oslons sind heute eingetroffen, jetzt warte ich nur noch auf die Star-Platinen aus China :). Interessant, dass die blauen Oslons aus MY (vermutlich Malaysia) und die roten aus TW (vermutlich Taiwan) stammen.

  • 'N Abend...


    Wo hast du diesen Wert von 22,5 gefunden?


    Läßt sich ausrechnen. Das Sonnenspektrum habe ich als Temperaturstrahler mit 5500 K gerechnet. Die Frage kann man genauso gut andersrum stellen: Wie um Himmels Willen kommt die Landwirtschaftskammer zu ihren 56 Lumen pro µmol·s-1? Die Farbtemperatur des Sonnenlichts wechselt über den Tag und über das Jahr. Im Winter steht die Sonne bei uns mittags nur rund 15 ° über dem Horizont, im Sommer dagegen 60 °. Für welchen Ort auf der Erde, welchen Tag und welche Uhrzeit gilt nun der Wert der LWK?


    Zitat

    Kaltweiße LEDs haben, laut bisherigen Informationen mehr photosynthetisch verwertbare Strahlung als warmweiße LEDs bezogen auf das Lumen.


    Strahlung ist bei dieser Betrachtung uninteressant, hier zählen Photonen. Warmweiße LEDs besitzen näherungsweise den gleichen Photonenfluß, aber einen geringeren Lichtstrom als kaltweise, also muß bei warmweißen LEDs der Wert höher liegen als bei kaltweißen.

  • Zitat

    Wie um Himmels Willen kommt die Landwirtschaftskammer zu ihren 56 Lumen pro µmol·s-1?


    Sie bezieht sich auf McCree.
    Hier http://www.apogeeinstruments.co.uk/conversion-ppf-to-lux/ ist der Wert von 54

    Zitat

    Das Sonnenspektrum habe ich als Temperaturstrahler mit 5500 K gerechnet.


    Schau dir mal https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstrahlung an. Da ist ein schwarzer Strahler mit 5900 K gezeichnet. Das Sonnenlicht folgt diesem Verlauf nicht. Hinzu kommt die Diffusestrahlung, die je nach Bewölkung und Sonnenstand, da hast du Recht, bei 50 ° nördlicher Breit liegt der Anteil zwischen ca. 20 % (Sommer, geringe Trübung) bis ca. 40 % (Winter, hohe Trübung), Quelle Recknagel Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik.


    Zitat

    Strahlung ist bei dieser Betrachtung uninteressant, hier zählen Photonen. Warmweiße LEDs besitzen näherungsweise den gleichen Photonenfluß, aber einen geringeren Lichtstrom als kaltweise, also muß bei warmweißen LEDs der Wert höher liegen als bei kaltweißen.


    Jetzt bin ich etwas verwirrt. Genau dieses Ergebnis hatte ich auch mit dem Billig-PAR-Meter ermittelt und wurde dafür kritisiert, dass das nicht sein kann.
    Mein Satz

    Zitat

    Das PAR-Messgerät zeigte bei den warmweißen LEDs (3000K) beim selben Lux-Wert eine ca. 20 %ige höhere fotosynthetisch verwertbare Strahlung gegenüber einer LED mit 6500K an.


    Deine Antwort

    Zitat

    Wenn das Dein PAR-Meter tatsächlich so misst, dann misst es leider falsch.

  • Morgen…


    Wie ich schon schrieb: Warmweiße LEDs besitzen näherungsweise den gleichen Photonenfluß (ein paar Photonen bleiben in der Lumineszenzschicht hängen) wie kaltweise. Daher müsste im Gegenteil Dein PAR-Meter bei den Warmweißen einen etwas (im einstelligen Prozentbereich) niedrigeren Wert anzeigen als bei den kaltweißen. Da es das nicht tut, misst es falsch.


    Edit³: Auch für das von Dir angegebene Sonnenspektrum stellt sich die Frage: Für welchen Ort auf der Erde, welchen Tag und welche Uhrzeit gilt es nun?

  • Morgen...


    Zitat

    Wie ich schon schrieb: Warmweiße LEDs besitzen näherungsweise den gleichen Photonenfluß (ein paar Photonen bleiben in der Lumineszenzschicht hängen) wie kaltweise. Daher müsste im Gegenteil Dein PAR-Meter bei den Warmweißen einen etwas (im einstelligen Prozentbereich) niedrigeren Wert anzeigen als bei den kaltweißen. Da es das nicht tut, misst es falsch.


    Vielleicht reden wir mit niedrig und hoch aneinander vorbei. Beim PAR-Meter vergleiche ich keine absoluten Werte, sondern niedrig und hoch bezog ich immer auf den Umrechnugsfaktor zu Lux. Und hier komme ich mit den Messungen aufdasselbe Ergebnis wie du. Beispiel: Bei einer warmweißen LED war der Umrechnungsfaktor so, dass 58 Lux einem µmol entsprechen, bei einer kaltweißen LED bedurfte es 63 Lux um 1 µmol zu erreichen. Ich gebe ja zu, dass diese Messung nicht die exaktesten sind, weil die größte Schwierigkeit war die Sensoren an die exakt gleiche Position zu bringen, was sich schwierig gestaltete, da die Bauformen unterschiedlich sind. Die gemessene Tendenz stimmt jedenfalls mit deinen Angaben zum Umrechnungsfaktor überein. PAR bewertet jedes Photon gleich, bei näherungsweise gleichem Photonenfluss, müsste doch auch näherungsweise derselbe Wert angezeigt werden. Ich hoffe wir können das klären, da es mir ums Verstehen geht.



    Zitat

    Edit³: Auch für das von Dir angegebene Sonnenspektrum stellt sich die Frage: Für welchen Ort auf der Erde, welchen Tag und welche Uhrzeit gilt es nun?


    Es gilt für 1,5 atmosphärische Luftmassen. Dies trifft zu, wenn der Zenitwinkel 48° beträgt bzw. die Sonne eine Höhe von 42° über dem Horizont erreicht. Dies trifft z.B. für Frankfurt am Main am 26.3. um 13:32 Uhr (Sonne erreicht hier den höchsten Punkt) zu. Die weiteren Spezifikationen findest du hier http://rredc.nrel.gov/solar/spectra/am1.5/

  • Gute Idee :thumbup: . Einen PAR-Sensor, der diesen Namen auch verdient, habe ich Dir hier schon mal benannt, ein kalibriertes LUX-Meter liegt in etwa in der gleichen Preisklasse.


    Wann dürfen wir mit den Ergebnissen Deiner Messungen rechnen?


    Edit: Der Unterschied zwischen dem von Dir genannten und dem von mir errechneten Wert liegt bei lediglich 20 %. Mit irgendwelchen Billig-Schätzeisen erreichst Du die notwendige Genauigkeit nicht.

  • Mein Verständnis zur Frage, wieso bei warmweissen LEDs beim selben Lux-Wert mehr PAR rauskommen:
    Das Spektrum der kaltweissen LED liegt so, dass beim selben Photonenfluss mehr Lux unter der Bewertungskurve für die Augenempfindlichkeit landen.
    Wenn man fette Lumen Werte ins Datenblatt der LEDs schreiben will, legt man den "langwelligen flachen Buckel" des Konversionsfarbstoffs so, dass möglichst viel Grün dabei ist. Sieht möglicherweise blöd grün aus, und hat vielleicht nen schlechten CRI, gibt aber viel $Lumen.
    Bei meinen Cree XML2 kaltweiss kommen laut den Spektren in den Datenblättern sogar 71 Lumen pro µmol/s zusammen, bei den warmweissen XML1 sind es 66 Lumen pro µmol/s.
    Wenn man jetzt so misst, dass die gleichen Lux-Werte rauskommen, kommen mehr PAR bei der warmweissen raus, in meinem Fall wären das laut Datenblatt etwa 7.5% mehr.
    Der gemessene Effekt (mehr PAR pro Lux) ist nur eine Kombination aus Spektrum und der Bewertungskurve für die Augenempfindlichkeit.
    Dieses Verhalten hat Dein Schätzeisen völlig korrekt abgebildet, sagt aber nix über die Tauglichkeit der LEDs (viele Photonen zu erzeugen) aus.
    In meinem Fall ergibt sich laut Datenblatt ein Wirkungsgrad von 45% für die kaltweissen und 34% für die warmweissen LEDs.

  • Version 1.2 ist nun online.
    Was ist neu? Vieles :) Es gibt kleine Korrekturen und eine umfangreiche Erweiterung. Bis Version 1.1 drehte es sich hauptsächlich nur um die LEDs. Da für gutes Wachstum jede Menge pflanzliche Faktoren eine Rolle spielen, wurde dieses Dokument auch um diesen Aspekt erweitert. Hinzu kam die Anordnung der LEDs und die Nutzung der Reflektion. Von 16 Seiten in Version 1.1. sind wir nun bei 39 Seiten in Version 1.2.
    Hier gehts zur Version 1.2 http://j.gs/8mr3

  • Hallo Bilky,


    herzlich Willkommen im Forum und vielen Dank für dein Interesse. Schade, dass du Probleme über den angegebenen Link hast. Damit auch du dorthin kommst, hier der Direktlink pdf-archive.com/2017/02/09/pflanzenzucht-leds-v1-2/ Der Vorteil des anderen Links ist, dass ich den Hoster bei Problemen einfach austauschen kann ohne hier etwas ändern zu müssen. Das ist für die User hier deutlich angenehmer, insbesondere wenn man diesen Thread abgespeichert hat, fuktioniert der Link weiterhin.

  • Version 1.2 ist nun online.


    Ah, und Du machst gleich eine weitere Baustelle auf: Die Düngung ;) .


    Noch zum Licht: Du zitierst mehrfach den Jansen. Jansen stellt eine Tabelle bereit mit der "optimalen täglichen Lichtmenge", gemessen in Kiloluxstunden, Beleuchtungsstärke mal Zeit, im Prinzip also das Integral der Beleuchtungsstärke über die Zeit. In Grenzen läßt sich tatsächlich eine geringere Beleuchtungsstärke durch eine längere Beleuchtungszeit kompensieren. In Grenzen. Die meisten Pflanzen benötigen im ausgewachsenen Stadium eine Beleuchtungspause, nur Jungpflanzen kann man 24/7 durchgehend beleuchten. Steht auch irgendwo im Jansen. Ich weiß auch nicht, ob das mit allen Pflanzenarten geht, ich habe meinen Jansen jetzt nicht danach durchforstet.


    Ich bin mit Deinem etwas sorglosen Umgang mit der Wasserhärte nicht einverstanden. Einfluß auf den pH-Wert nimmt die "Säurekapazität bis pH 4,3" nach DIN 38409-7 (KS4,3 oder Säurebindungsvermögen "SBV", früher "Karbonathärte", KH), die Gesamthärte (GH) ist für den pH-Wert uninteressant. Ich verwende hier im Text weiterhin den Begriff Karbonathärte synonym für das SBV, weil es sich so eingebürgert hat und schwer aus den Köpfen rauszukriegen ist. Was uns zwar entgegenkommt ist, daß in den meisten deutschen Leitungswässern die KH rund 60…80 % der GH ausmacht, was uns aber zu schaffen macht ist, daß die Wasserhärte in Deutschland sehr ungleich ist - unter 4 °dGH in manchen Gegenden des Saarlands, in der Vulkaneifel, im südlichen Sachsen beispielsweise, und über 40 °dGH in der Gegend Würzburgs und im Geiseltal. Hobbydünger nehmen darauf keine Rücksicht, sie vertrauen darauf, daß man die Pflanzen eh regelmäßig umtopft und das alte Substrat entsorgt. Im Profibereich gibt es beispielsweise mit den Hakaphos® Nährsalzen auf die Wasserhärte zugeschnittene Dünger. Ammoniumbetonte Dünger wirken physiologisch enthärtend (auf die KH) und pH-senkend, nitratbetonte wirken aufhärtend und pH-steigernd.


    Den pH-Wert des Gießwassers halte ich bei einigermaßen puffernd wirkendem Substrat für nicht so wichtig wie den pH-Wert der Kulturlösung bei Hydrokulturen. Vor irgendwelchen Natriumhaltigen Mittelchen würde ich weitestmöglichen Abstand halten. Pflanzen benötigen zwar Natrium, das ist aber im Leitungswasser (so gut wie) immer in ausreichender Menge vorhanden. Nur wenige, euryhaline Pflanzen kommen dauerhaft mit einem Natriumüberschuß zurecht. Das Calcium:Natrium-Verhältnis sollte für Dikotylen bei mindestens 10:1 liegen, für Monokotyledonen sogar bei 20:1 (BARKER). Aus diesem Grunde halte ich auch Wasser aus Neutraltauschern (Hauswasserenthärtungsanlagen) für gänzlich ungeeignet zur Pflanzenkultur. Hat man so eine im Haus, das Wasser entweder davor zapfen oder, wenn das nicht geht, in den sauren Apfel beißen und demineralisiertes Wasser kaufen bzw, eine Umkehrosmoseanlage zulegen.


    Ich selber gehe einen anderen Weg. Seit mittlerweile gut 20 Jahren mische ich meine Dünger selbst. Ich damit die Gehalte der Nährstoffe spezifisch für jede Pflanzenart und jeden Entwicklungszustand im Griff. Das Gießwasser ist per Citronensäure entcarbonisiertes Leitungswasser. Bodenbakterien machen sich zwar alsbald über das lecker Citrat her, aber ich meine, meine Pflanzen gedeihen besser mit dem entcarbonisierten Wasser.


    PS. Bilky hat schon recht ;) : Die vorgeschaltete Werbung bei Deinem Download-Link is nothing else than a pain in the ass, trotz massiv angezogenem Werbeblocker. Verdienst Du daran ;) ? Es gibt doch inzwischen genug Cloudanbieter, bei denen das ohne Werbung geht. Ich kann mir auch durchaus vorstellen, daß weniger Interessierte sich durch die Werbung vom Download abhalten lassen.


    Edit: Der Link http://bit.ly/2ix3z2O auf Seite 6 geht nicht.