Vervang NDL door LED - Zuinige fabrieksverlichting

Natriumdampflampen galten für Jahrzehnte als das ideale Leuchtmittel im Gartenbau. Aber in den vergangenen Jahren ht sich eine neue Technologie etabliert - die Leuchtdiode. Warum man jetzt NDL durch LED ersetzen sollte, klären wir in diesem Artikel.
Vervang NDL door LED
Deel deze post

Wir bei Crescience befassen uns bereits seit 2016 mit LEDs für Pflanzenbeleuchtung. Schon damals war klar, dass man die Natriumdampflampe (NDL) durch LED ersetzen würde – nur wie und wann war noch unklar. Die Leuchtdiode im Gartenbau steckte noch in den Kinderschuhen. Inzwischen sind LEDs reifer geworden und übertreffen in allen Szenarien die Natriumdampflampe.

NDL durch LED ersetzen - Wirtschaftliche Pflanzenbeleuchtung 1

NDL gegen LED in der Praxis

Die Werte auf den Datenblättern sprechen schon eine deutliche Sprache. Moderne LEDs können mit Moduleffizienzen jenseits der 3 µmol/J aufwarten, während die Natriumdampflampe mit 1,6 µmol/J spezifiziert wird. Eine gute LED kann damit fast die doppelte Menge Photonen im PAR Bereich emittieren, bzw. die knapp die Hälfte an Energie sparen.

Diese Messwerte lassen aber Verluste in den Vorschaltgeräten außer Acht, ebenso wie die optischen Verluste durch Reflektoren oder Linsen und die Absorbtion der Wände. Die Kartierung der PAR-Werte auf einer simulierten Anbaufläche gibt Aufschluss, wie die Systeme in der Praxis abschneiden. Wir haben mit unserem automatisierten Teststand Vergleichswerte gesammelt:

Wie man NDL durch LED ersetzen kann

Die Philips SON-T PIA Plus 600W im PAR Test

Für die Tests verwendeten wir ein nagelneues Philips SON-T Pia Plus 600W Leuchtmittel an einem digitalen Vorschaltgerät der Marke GIB. Als Reflektor kam der Adjust-A-Wings Avenger Medium in der mittleren Position zum Einsatz. Bei der Messung mit 40 cm Abstand konnte die Fläche am besten und effizientesten ausgeleuchtet werden, ohne zu starke Hotspots zu verursachen. Die alte Technik produziert einen respektablen Photonenfluss, benötigt dafür aber sehr viel Strom. 

NDL PAR Test

30 cm Abstand, "Super Spreader"

NDL mit Super Spreader
Der Super Spreader kann zwar die direkte Hitze unter der Birne abmildern, erzeugt dafür aber extreme Hotspots. An der Steckdose messen wir 642 W Stromverbrauch.

nutzbare PAR : 615 µmol/m²
PPFD/W: 1,38 µmol/m²/J

40 cm Abstand, "Super Lumen 660W"

NDL durch LED ersetzen - Wirtschaftliche Pflanzenbeleuchtung 2
Bei 40 cm Abstand haben wir auf den Spreader verzichtet. Die Messung im Super Lumen Modus (660 W) erzeugte an der Steckdose einen Energieverbrauch von knapp 700 W.

Nutzbare PAR : 696 µmol/m²
PPFD/W: 1,43 µmol/m²/J

Budget LED PAR Test

Zum Vergleich messen wir ein preiswertes LED System mit unserem “The Frugal Four” Referenzaufbau. Wer seine NDL durch LED ersetzen will, wird meist auf der Suche nach einem sehr wirtschaftlichen System sein. Unser Budget Setup besteht aus vier FLUXshield Silver, die von einem HLG-480H-C2100B versorgt werden.

Wenn zwei unserer “The Wingman Mk II” Kits verwendet werden, sind etwa die gleichen Werte zu erwarten.

Die LED Boards können nach Bedarf angeordnet werden, um die Ausleuchtung der bepflanzten Bereiche zu optimieren. Für unseren Test sind die FLUXshields in den äußersten Ecken montiert, um die effektive Anbaufläche komplett auszunutzen.

Vervang NDL door LED
Frugal Four Reference PAR Test
Die vier FLUXshield Silver mit dem Mean Well Treiber genehmigten sich 449 Watt und erwärmten sich dabei auf 51°C...

Nutzbare PAR : 710 µmol/m²
PPFD/W: 2,28 µmol/m²/J

NDL durch LED ersetzen - Wirtschaftliche Pflanzenbeleuchtung 3
...während die Umgebungstemperatur bei 31° C lag. Der niedrigste PPFD-Wert bei 40 cm betrug noch 62% des gemessenen Maximums.

Nutzbare PAR : 667 µmol/m²
PPFD/W: 2,14 µmol/m²/J

High End LED PAR Test

Um die Grenzen des Machbaren auszuloten, führten wir noch eine Messung mit dem “The Generous Four” Referenzdesign durch. Für extreme Effizienz verwenden wir auch hier einen HLG-480H-C2100B Treiber, für CO2 Supplementierung oder größere Flächen lässt sich das Kit jedoch auch mit einem 600W Treiber ausstatten. Die PAR Werte lassen sich auch mit 2x “The Wingcommander” erreichen.

Die großflächige Veteilung der LEDs ermöglicht den Betrieb extrem nah an den Pflanzen, was die Photonenausbeute weiter verbessert. Da bei den FLUXshield Gold auch Fernrote LEDs verbaut sind, deren Strahlung nicht im PAR-Bereich erfasst wird, liegt die Effizienz dieses Systems sogar noch höher.

The Generous Four Reference Design

15 cm Abstand
The Generous Four

The Generous Four Par Test 15 cm Abstand
Eigentlich für deutlich höhere Leistungen ausgelegt, werden die vier FLUXshield Gold bei 30° C Umgebungstemperatur nur 38° C warm.

Nutzbare PAR : 820 µmol/m²
PPFD/W: 2,68 µmol/m²/J

30 cm Abstand
The Generous Four

Generous Four PAR Test 30 cm Abstand
An der Steckdose genehmigte sich dieser Aufbau nur 440 W. Dennoch wird deutlich mehr nutzbare PAR produziert als mit einer NDL, die 700 W verbraucht.

Nutzbare PAR : 743 µmol/m²
PPFD/W: 2,43 µmol/m²/J

Nachgerechnet: Welche Grow Lampe ist wirtschaftlicher?

Eine Natriumdampflampe wie wir sie getestet haben, kostet in der Anschaffung ca. 290 €, wobei sich die Kosten wie folgt aufteilen (Stand Juli 2021):

  • Digitales Vorschaltgerät GIB NXE 600W: 160 €
  • Reflektor mit Lampensockel Adjust-A-Wings Avenger Medium: 90 €
  • Leuchtmittel Philips SON-T PIA Plus 600W: 40 €

Dieses System lässt sich mit unserem Setup “The Frugal Four” bzw. 2x The Wingman Mk II” leicht übertreffen. Hierfür kann man Kosten von etwa 600 € ansetzen.

Die Anschaffungskosten unterscheiden sich also um 310 € zugunsten der Natriumdampflampe. Nun gehen wir einmal vom Betrieb im 660 W Super Lumen Modus aus. Das entspricht 700 W Strombedarf, um durchschnittlich 700 µmol/m² in einem 120 x 120 cm Zelt zu erreichen.

Mit dem LED Setup “The Frugal Four” erreichen wir diesen Wert bei 30 cm Abstand und 450 W Stromverbrauch.

Wie lange dauert es nun, die 310 € Mehrkosten bei der Anschaffung über die Stromrechnung hereinzuholen?

Wenn man photoperiodische Pflanzen beleuchtet, kann man durchschnittlich von 14 Stunden Belichtungsdauer am Tag ausgehen (ein Monat 18 Stunden, zwei Monate 12 Stunden). Der Arbeitspreis pro Kilowattstunde liegt bei etwa 0,29 €. Durch das “Frugal Four” LED System werden am Tag etwa 3,5 kWh gespart (250 W Verbrauchsunterschied * 14 Stunden).

Jeden Tag einen Euro sparen!

Wenn man die NDL durch LED ersetzt, ergibt sich eine Ersparnis von 1 € pro Tag und eine Amortisierung nach 310 Tagen!

Dazu steht nach etwa einem Jahr der Wechsel des Leuchtmittels an. Wer NDL durch LED ersetzt, kommt bis zu 10 Jahre ohne Lampenwechsel aus. Durch die gleichmäßigere Ausleuchtung der Anbaufläche kann man von einem höheren Ertrag unter dem LED Setup ausgehen. Das ausgewogenere Lichtspektrum und die kühleren Temperaturen unter der Lampe lassen zudem deutliche Qualitäts- und Geschmacksverbesserungen erwarten.

NDL durch LED ersetzen - Wirtschaftliche Pflanzenbeleuchtung 4
Kostenvergleich: Die Investition in LED lohnt sich in diesem Beispiel ab dem 11. Monat. Danach kann man jedes Jahr über 300 € sparen.

Eigenschaften der Natriumdampflampe

Viele Indoor-Gärtner wissen nach wie vor die Vorzüge der Natriumdampflampe zu schätzen. Die Technik ist einfach und günstig in der Anschaffung, Ersatzbirnen fast überall verfügbar. Vor allem aber die Effizienz der NDL stellte bis vor kurzem alles in den Schatten, was sonst am Markt erhältlich war. Daher sind die orange-leuchtenden Birnen nach wie vor nicht nur in den Growboxen, sondern auch in der Straßenbelechtung vorzufinden.

Effizienz - NDL vs. LED

Im Zeitalter der Natriumdampflampe gab es quasi nur einen Maßstab für Licht: Lumen. Diese Metrik ist im Bereich der Pflanzenbeleuchtung aber obsolet. Die typische Lumeneffizienz der Natriumdampflampen liegt bei 130 lm/W, während die doppelendigen 1000W-Modelle sogar auf 150 lm/W kommen. In PPE ausgedrückt bedeutet das 1,6 µmol/J, bis 2 µmol/J bei den Spitzenreitern. Das ist nach wie vor ein guter Standard, wenn man bedenkt, dass Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen gerade einmal 60 lm/W bzw. 0,7 µmol/J schaffen.

Zuerst kamen mit COB LEDs (Chip on Board Technologie) ernstzunehmende Konkurrenten für die NDL auf den Markt. 160-180 lm/W und 1,8-2,2 µmol/J waren durch die hohe Leistungsdichte der COBs plötzlich erschwinglich. Vollends überzeugen können aber erst aktuelle SMD LED Grow LEDs (z. B. Samsung LM301), die Vollspektrumbeleuchtung mit mehr als 200 lm/W und über 3,0 µmol/J ermöglichen. Das ist nahezu eine Verdoppelung der Photonenausbeute im Vergleich zur Natriumdampflampe. Damit lohnt es sich bereits nach kurzer Zeit, die NDL durch LED zu ersetzen.

NDL durch LED ersetzen - Verfügbarkeit und Kosten

Aufgrund ihrer großen Verbreitung sind Fixturen und Leuchtmittel für Natriumdampflampen sehr erschwinglich. Zumindest gilt das, wenn man nur die Anschaffungskosten im Blick hat. Für ca. 100 € bekommt man bereits ein komplettes 600 Watt NDL System. Spätestens nach einem Jahr (besser nach 6 Monaten) ist jedoch aufgrund des Leuchtkraftverlusts eine neue Birne für 20-60 € fällig. Und dann ist da natürich auch noch die Stromrechnung. Für den Betrieb von Natriumdampflampen muss man ca. 80% mehr Stromkosten kalkulieren, als mit einem mordernen LED System.

Während bei der Stromrechnung eine große Kostenersparnis entsteht, wenn man auf LED umrüstet, steht zu Beginn eine deutlich größere Investition für die Anschaffung der Pflanzenlampe. Mindestens 1 € – 1,50 € muss man pro Watt für aktuelle, effizente Grow LEDs kalkulieren. Wenn man ein gutes Plug and Play System sucht, zum Teil auch deutlich mehr. Dafür liegt die Lebenserwartung bei hochwertigen LEDs bei etwa 8-10 Jahren, die besten Modelle können theoretisch sogar 90% ihres Photonenstroms über 100.000 Stunden halten.

Problematisch ist vor allem die Verfügbarkeit. Fachgeschäfte führen meist hochpreisige Lampen, die auch von der Qualität überzeugen können. Im Onlinehandel herrscht jedoch Wildwuchs, da dubiose Händler sich mit Superlativen und irreführenden Produktbeschreibungen überbieten. Für Einsteiger sind gute Angebote auf Amazon und Ebay schwer identifizierbar.

Wärmestrahlung

Während die meisten Indoor-Gärtner Probleme haben, überschüssige Wärme aus dem Growzelt zu entfernen, soll es auch vereinzelt Fälle geben, bei denen die Wärmestrahlung benötigt wird, um im Winter akzeptable Temperaturen zu erreichen. Das kann zum Beispiel in ungedämmten Dachböden der Fall sein. Weil die Natriumdampflampe einen Großteil der eingesetzten Energie in Wärmeleistung umwandelt, kann diese Lampentechnik in solchen Fällen hilfreich sein.

Im Sommer dreht sich das Szenario aber zugunsten der LED-Technik, da hier nur ein Minimum an Wärmestrahlung anfällt. Bis zu 80% der Energie (Osram Oslon Square Gen 4) kann in photosynthetich wirksame Photonen umgewandelt werden. Die geringe Verlustleistung wird über einen Kühlkörper nach oben weggeführt, sodass nur minimaler Wärmeeintrag auf der Anbaufläche vorhanden ist. Wer NDL durch LED ersetzen will, kann also auch von niedrigeren Blatttemperaturen profitieren.

Fazit: Warum sollte ich meine NDL durch LED ersetzen?

Es lohnt sich also aus verschiedenen Gesichtspunkten immer, eine NDL durch LED zu ersetzen. Sei es die bessere Ausleuchtung der gesamten Anbaufläche ohne Hotspots, die Kostenersparnis bereits nach kurzer Zeit oder auch die Reduzierung der Temperaturen im Sommer. Fragt sich nur, welches LED Setup das richtige ist. Wir haben für alle Anbauflächen verschiedenene Optionen konzipiert.

Die “High Value” Beleuchtungskonzepte sprechen vor allem Gärtner an, die auf möglichst schnelle Amortisierung angewiesen sind.

Für Profis bieten wir eine Produktreihe an, die als “Ultimate Performance” bezeichnet wird. Diese zeichnet sich durch elaborierte und zum Teil einstellbare Spektren, sowie größtmögliche Effizienz aus.

Deel deze post

Wij zijn Crescience

Automatisering en LED fabrieksverlichting zijn onze passie.

Samen bouwen we aan een sterke gemeenschap rond de meest opwindende technologieën voor het kweken van planten in gesloten systemen. Doe mee, het is gratis!

Inhoudsopgave

Meer nieuws

Laat een reactie achter

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site is beveiligd door reCAPTCHA en het privacybeleid van Google en de servicevoorwaarden zijn van toepassing.

FLUXshield Goud & Zilver

Zeer efficiënte lampensets voor een spotprijs!
FLUXshield Gold 240W en FLUXshield Silver 100W kits nu verlaagd.
alleen geldig van 26.11. tot 29.11. of zolang de voorraad strekt.

15% Korting