Lampen und Reflektoren: Tipps für gleichmäßige Lichtverteilung

Beleuchtung eines Cannabis-Stecklings
Beleuchtung eines Cannabis-Stecklings

Wenn Metallhalogenid/Halogen-Metalldampflampen (MHL) oder Natriumdampflampen (NDL) für den Grow verwendet werden, kann mit der Wahl des richtigen Reflektors die Lichtverteilung im Growroom erheblich beeinflusst werden. Es gibt eine große Anzahl Reflektoren auf dem Markt und sie lassen sich grundsätzlich in drei Hauptgruppen einteilen: feste Reflektoren ohne Einstellungsmöglichkeiten, flexible Reflektoren mit einstellbarem Lichtreflexionswinkel und Industriereflektoren. Bei festen Reflektoren ist die Art und Weise, wie das Licht auf die Pflanzen verteilt wird, vorgegeben und wird daher nur durch den Abstand zwischen der Lampe und den Pflanzen beeinflusst. Einige Typen sind luftgekühlt und können so näher an den Pflanzen aufgehangen werden als andere. Flexible Reflektoren wie zum Beispiel die bekannten Adjust-A-Wings bieten die Möglichkeit, sich an die Größe der beleuchteten Fläche sowie an den aktuellen Zustand des Growrooms anzupassen. Wenn eine möglichst große Fläche ausgeleuchtet werden soll, sollte der Reflektor so weit wie möglich geöffnet werden. Wenn eine kleinere Fläche ausgeleuchtet oder mehr Licht in die unteren Bereiche der Pflanzen gebracht werden soll, muss der Reflektorflügel so weit wie möglich geschlossen werden. Bei hochwertigen flexiblen Reflektoren ist es auch möglich, den Abstand zwischen Lampe und Reflektor zu verändern. Zusammen mit der Einstellung der flexiblen Teile des Reflektor trägt dies zu einer gleichmäßigeren Lichtverteilung bei.

Industriereflektoren wie beispielsweise von Gavita oder E-Papillon sind vor allem für große Growbetriebe konzipiert, bei denen auch Sonnenlicht im Spiel ist. In solchen Growbereichen ist die künstliche Beleuchtung nur ergänzend. Industrielle Reflektoren sind daher relativ klein, um den Schattenwurf auf die Pflanzen zu verringern, wenn die Hauptbeleuchtungseinheit die Sonne ist. Wir dürfen nicht vergessen, dass der Anbau von Cannabis unter künstlicher Beleuchtung bis vor Kurzem noch nicht im Fokus wichtiger Firmen im Bereich der Beleuchtungsanlagen für den Pflanzenanbau stand. Unternehmen wie Osram, Philips, Valoya und Gavita waren an Gartenbau und großflächigen Anbaubetrieben mit legalen Kulturen interessiert. Erst in den letzten Jahren haben sich Leuchtmittel für den Cannabisanbau zu einer vielversprechenden Industrie entwickelt, in die man klugerweise investieren sollte. Die Cannabispflanze stellt dabei hohe Anforderungen an die Lichtintensität. Während eine PPFD (Photonenstromdichte) von weniger als 300 µmol/m² für den Salatanbau ausreicht, beginnt Cannabis erst in der Blütephase unter Bedingungen von 700 bis 1500 µmol/m² optimal zu gedeihen. Bei einer Steigerung der Intensität fallen auch die Erträge wesentlich höher aus.

Generell gilt: wo immer künstliche Beleuchtung die einzige Lichtquelle für Pflanzen ist, lohnt es sich, möglichst große Reflektoren einzusetzen. Je größer der Reflektor, desto geringer ist der Unterschied in der Ausleuchtung der Mitte und an den Rändern des Growrooms. Die höchste Lichtintensität wird normalerweise direkt unter der Lampe gemessen und nimmt von der Mitte zu den Rändern hin ab. Unabhängig von der Form des Reflektor ist die Intensität immer in der Mitte unter der Lampe oder in der Nähe der Lampe am höchsten. Es ist möglich, dies zu vermeiden, indem man einen Diffusor verwendet, der unter der Lampe installiert wird und hilft, das Licht zu den Seiten hin zu streuen. Eine komplette Ausleuchtung des ganzen Growrooms ist jedoch nicht erreichbar. Natürlich spielt auch der Typ der Lampe eine wichtige Rolle. Je stärker diese ist, desto höher ist die Beleuchtungsintensität in der Mitte und am Rand des Growraums. Allerdings muss man die Temperatur im Auge behalten, denn eine stärkere Lampe erzeugt auch mehr Wärme, sodass man die optimale Kombination dieser Eigenschaften finden muss. Ist der Reflektor falsch eingestellt oder die Kombination mit der Lampe ungeeignet, können im Growroom sogenannte Hotspots entstehen – das sind Stellen mit hohen Temperaturen aufgrund der erhöhten Lichtkonzentration. Das Auftreten von Hotspots kann durch eine konstante Luftströmung im Growroom verhindert werden. Die optimale Kombination von Vorschaltgerät, Reflektor und Entladungslampe sorgt für eine gleichmäßige und ausreichend intensive Ausleuchtung.

Ausleuchtung kleiner Flächen

Um die Unterschiede in der Lichtverteilung verschiedener Reflektoren zu demonstrieren, führte ich eine Versuchsreihe mit einem Spektralphotometer durch, dass nur photosynthetisch aktive Strahlung aufzeichnet. Aus den erhaltenen Ergebnissen erstellte ich Flächendiagramme, die diesem Artikel beigefügt sind. Das erste Diagramm zeigt den Unterschied in der Lichtverteilung bei Verwendung von zwei Reflektoren desselben Herstellers (siehe Abbildung 1). Beide Male wurden eine 600-Watt-Natriumdampflampe sowie ein Diffusor verwendet, um die Lichtstreuung an den Rändern zu unterstützen. Die Werte wurden in 40 Zentimeter Entfernung von der Lampe gemessen. Die linke Grafik im ersten Diagramm bildet die Leistung bei Zuhilfenahme eines kleineren Reflektors ab, wobei die roten Bereiche die höchste Lichtintensität zeigen. In der rechten Grafik des ersten Diagramms mit dem größeren Reflektor ist der Anteil des roten Bereichs höher und die Gesamtintensität der photosynthetisch aktiven Strahlung elf Prozent höher, außerdem wird der Bereich gleichmäßiger ausgeleuchtet.

Abbildung 1

Für die Beleuchtung von Flächen von einem bis anderthalb Quadratmetern stehen mehrere Beleuchtungsoptionen zur Verfügung. Am effizientesten sind 600- bis 1000-Watt-Natriumdampflampen oder 420- bis 700-Watt-LED-Module. Beim Einsatz von Natriumdampflampen ist es wichtig, ein hochwertiges elektronisches Vorschaltgerät zu verwenden, mit dem man bis zu 29 Prozent mehr Licht im Vergleich zu einem kostengünstigen, magnetischen Vorschaltgerät erhält. Größere oder industrielle Reflektoren helfen dabei, eine gleichmäßige Lichtverteilung zu erreichen. Für die Ausleuchtung einer derart bemessenen Fläche können zwar grundsätzlich auch 400-Watt-Natriumdampflampen eingesetzt werden, aber in der Praxis hat sich der Einsatz von leistungsstärkeren Lampen als effizienter erwiesen.

LED-Leuchten

LED-Leuchten benötigen keinen Reflektor, da die Leuchtdioden so im Modul montiert sind, dass sie den darunter liegenden Bereich im günstigsten Winkel – beispielsweise 60 Grad, 80 Grad, 150 Grad oder wie auch immer – ausleuchten. Die Form des Moduls und die Diodenverteilung sind entscheidend dafür, wie gleichmäßig die Oberfläche ausgeleuchtet wird. Es ist am besten, mit mehreren Einheiten länglicher LED-Module zu arbeiten, anstatt mit einem großen Modul, das in der Mitte über der Kultivierungsfläche angeordnet ist – dies belegt die Auswertung im zweiten Diagramm (siehe Abbildung 2). Wenn alle Pflanzen die gleiche Lichtintensität absorbieren, wachsen die Pflanzen eher gleich hoch und die Blüten entwickeln sich gleichmäßiger. Wenn man über den Einsatz von LED-Modulen nachdenkt, ist es ratsam, zwischen Modellen mit passiver Kühlung oder Wasserkühlung zu wählen. Passive Kühlung ist immer günstiger, aber es gibt leider auch viele Typen auf dem Markt, bei denen eine passive Kühlung nicht ausreichend funktioniert. Dies kann dann zu einer Überhitzung und zur Verringerung der Leistung führen. Passiv gekühlte Module sind davon abgesehen jedoch eine sehr gute Option, weil mit ihnen ansonsten praktisch nichts schiefgehen kann. Man sollte sie aber nur von vertrauenswürdigen Herstellern erwerben und auf jeden Fall billige Modelle und Imitationen meiden.

Abbildung 2

Verwendung mehrerer Lichtquellen

Wenn der Growroom mehr als eine Lampe erfordert, muss gut über die Anordnung der Lampen nachgedacht werden. Wenn sie richtig aufgehangen werden, kann eine bessere Ausleuchtung des gesamten Bereichs erreicht werden. Die Lampen sollten daher so aufgehangen werden, dass die Lichtkegel miteinander verschmelzen und dazu auch die schwach beleuchteten Bereiche des Growrooms ausgeleuchtet werden. Eine Anbaufläche von beispielsweise 240 mal 120 Zentimetern bietet eine Vielzahl von möglichen Beleuchtungskonzepten – etwa die Verwendung von zwei NDL mit einer Leistung von je 600 Watt. Dies würde jedoch weder eine tatsächlich ausreichende Lichtintensität noch eine gleichmäßige Ausleuchtung gewährleisten. Bei gleicher Leistungsaufnahme könnte man stattdessen auch drei 400-Watt-Lampen wählen. Man kann diese 30 Zentimeter über den Pflanzen aufhängen und so eine deutlich gleichmäßigere Beleuchtung erreichen. In diesem Fall würden die meisten Leute vermutlich alle drei Lampen gleich weit entfernt voneinander entfernt aufhängen. Dies ist jedoch nicht die bestmögliche Lösung. Denn auch wenn die Lampen an den Außenseiten am weitesten voneinander entfernt sind, beeinflussen sie die Lichtintensität unter der jeweils anderen Außenlampe erheblich: wenn wir eine Lampe an der Seite ausschalten, nimmt die Lichtintensität unter der Lampe an der gegenüberliegenden Wand erheblich ab. Denn wenn die Lampen gleich weit voneinander und von den Seitenwänden entfernt sind, vermischt sich ihr Licht mehr, als der Grower beziehungsweise die Pflanzen es benötigen, und die Intensität an den Rändern der Growfläche ist relativ gering. Es hat sich herausgestellt, dass es daher bei drei Lampen sinnvoller ist, die Außenlampen weiter entfernt von der mittleren Lampe zu platzieren, also näher an den Wänden. In diesem Fall ist der Abstand zwischen den Außenlampen und den Wänden also kleiner als der Abstand zwischen den Lampen selbst. Auf diese Weise kann man eine gleichmäßigere Ausleuchtung an den Rändern und auch in der Mitte des Growrooms erreichen.

Man könnte auch als weitere Alternative eine Kombination aus drei 600-Watt-Lampen statt drei 400-Watt-Lampen für die gleiche Fläche verwenden und sie 40 statt 30 Zentimeter über den Pflanzen aufhängen. Aus den Diagrammen in der dritten Grafik wird erkenntlich, dass dieses Set den Pflanzen eine viel gleichmäßigere Ausleuchtung bietet (siehe Abbildung 3). Eine weitere Möglichkeit ist die Wahl von zwei Lampen mit einer Leistung von 1000 Watt. Auf diese Weise erhält man vielleicht eine noch höhere Intensität, aber auch einen erhöhten Energieverbrauch. Ein Set aus drei 600-Watt-Lampen wäre in diesem Szenario also vermutlich die optimale Lösung. Auch hier muss noch einmal auf die Notwendigkeit hingewiesen werden, ein elektronisches Vorschaltgerät und eine Lampe von höchster Qualität zu verwenden. Statt mit mehreren NDL kann ein solcher Bereich auch mit verschiedenen Varianten von LED-Modulen beleuchtet werden. Ich habe beispielsweise diesen Bereich mit neun länglichen LED-Markenmodellen zu je 140 Watt beleuchtet, was insgesamt einen Energieverbrauch von 1.260 Watt bedeutet, während die Leistung drei 600-Watt-Lampen entspricht.

Abbildung 3

Lampenkauf

Abschließend lässt sich sagen: es lohnt sich nicht, Geld bei der Lampenwahl zu sparen, denn solche Investitionen zahlen sich in kürzester Zeit aus. Es ist nicht einfach, sich in dem riesigen Angebot aller Hersteller und Händler zurechtzufinden. Für LED-Module ist zu empfehlen, sich an Marken zu halten, die bereits Ergebnisse beim Cannabisanbau unter ihren Lampen vorweisen können. Bei konventionellen Lampen ist die Basis das mehrfach erwähnte elektronische Vorschaltgerät hoher Qualität, eine dazu kompatible Lampe und ein qualitativ hochwertiger Reflektor mit geeigneter Größe und Form.

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