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Welche LEDs eignen sich für Pflanzenleuchten?

Erstellt von Svenja Mahler, Product Sales Manager Opto (LED IR), Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH |

Professionelle Pflanzenleuchten lassen Pflanzen auch bei Lichtmangel wachsen, sie können sogar für mehr Früchte oder größere Blätter sorgen. Dieses sogenannte Horticulture Lighting wird möglich durch die gezielte Ansteuerung von LEDs mit der richtigen Wellenlänge durch entsprechende Treiber. Hierfür stehen ganz einfache Lösungen zur Verfügung, meist sogar als Plug & Play.

Licht regt Pflanzen zur Photosynthese an und hat somit einen entscheidenden Einfluss auf das Pflanzenwachstum. Dazu muss das Licht aber die richtige spektrale Verteilung aufweisen. Hinzu kommen weitere Faktoren, die das Wachstum der Pflanzen beeinflussen:

  • Wellenlänge: Mit den verschiedenen Wellenlängen der Pflanzenleuchte lassen sich Wachstum, Form, Entwicklung und Blüte der Pflanze steuern. Werden Tomaten mit roten LEDs mit einer Wellenlänge von 660nm beleuchtet, tragen sie mehr Früchte. Eine Beleuchtung von Gurken mit blauem Licht von 455nm führt zu geringerem Wachstum, während eine ebenfalls blaue Wellenlänge von 470nm ihre Blattfläche vergrößert und so für eine frische und trockene Biomasse sorgt.
  • Lichtperiode: Wird durch eine Pflanzenleuchte die natürliche Tageszeit mit künstlichem Licht verlängert, wachsen die Pflanzen besser und bilden mehr Blüten.
  • Anordnung der Leuchtmittel: Bislang ist vor allem das "toplighting" üblich, hier befinden sich die Leuchtmittel über den Pflanzen. Da eine LED wenig Wärme abstrahlt, kann sich die Lichtquelle sehr dicht über der Pflanze befinden. Damit kann ein Pflanzenregal deutlich mehr Ebenen aufnehmen. LED Pflanzenleuchten können sogar zwischen den Pflanzen platziert werden ("interlighting"), damit lässt sich Schattenbildung weitgehend vermeiden und auch kleinere Pflanzen bekommen ausreichend Licht.

Neue LED Technologien ermöglichen die exakte Steuerung der Wellenlänge und Lichtperiode, so dass die Pflanzen optimal wachsen und die Ernte begünstigt wird. Speziell für das Horticulture Lighting bietet OSRAM Opto Semiconductors mit der OSLON-SSL-Familie leistungsstarke LEDs mit geringem Wärmewiderstand. Das robuste Keramikgehäuse ist bestens für die Bedingungen für Pflanzenleuchten in Gewächshäusern geeignet. Die verlässlichsten Wellenlängen für das Pflanzenwachstum beinhaltet die OSLON-SSL-Colors-Familie. Sie ist in acht Farben in den Bereichen von 450nm (deep blue) bis 730nm (far red) erhältlich. Auch Everlight Electronics bietet eine breite Auswahl an LEDs für Pflanzenleuchten.

Stromversorgung für LEDs

Selbstverständlich muss jede LED mit Strom versorgt werden Hierfür finden Entwickler bei Infineon Technologies zahlreiche analoge und digitale LED Treiber, Mikrocontroller, MOSFETs und Dimming-ICs für Pflanzenleuchten. Sie sind für alle gängigen Topologien für Single-String-Anwendungen unter und über 100W sowie Multistring-Anwendungen nutzbar.

Controller für mehrfarbige LEDs

Werden Pflanzen mit mehrfarbigen LED-Streifen beleuchtet, erfordert dies eine präzise Ansteuerung, um die Pflanzen mit der jeweils optimalen Wellenlänge zu bestrahlen. Dies ermöglicht etwa der AC/DC LED-Treiber-IC ICL5101 in Kombination mit dem 700V/800V CoolMOS™ P7, beide von Infineon. Diese Lösung aus PFC (Power Factor Correction) plus LLC (Light Emitting Diode) zeichnet sich vor allem durch eine sehr niedrige THD (Total Harmonic Distortion) über einen weiten Lastbereich aus.

Diese Multistring-Lösung wird durch den DC/DC LED Treiber ILD6150 zusammen mit dem XMC1300 Mikrocontroller (beide Infineon) zu einer optimalen Gesamtlösung für Pflanzenleuchten. Der Mikrocontroller ermöglicht Konnektivität, z.B. über DALI und DMX, und die Integration von Sensoren. Zudem unterstützt er automatische, exponentielle Dimm- und Linearitätsänderungen, so dass Wechsel in der Helligkeit und Farbe für das menschliche Auge glatt und natürlich erscheinen. Die automatische Helligkeitskontrolle sorgt für ein flimmerfreies Dimmen auch bei einem Dimm-Niveau von unter 0,1 Prozent.

Controller für einfarbige LEDs

Für die Ansteuerung einfarbiger LEDs unter 100W ist der single-stage Flyback Controller XDPL8105 von Infineon optimal. Der digitale AC/DC-Wandler mit Flyback-Funktion ermöglicht ein isoliertes Dimmen von 0-10V und verfügt über ein intelligentes Wärmemanagement. Die Abbildung zeigt beispielhaft das Schaltbild für den konfigurierbaren Controller in single-stage Flyback-CC-Topologie.

Besonders vielseitig lässt sich der CDM10V Treiber von Infineon einsetzen, da er einmalig viele Konfigurationsmöglichkeiten für Pflanzenleuchten bietet. Nutzer haben die Wahl, den Treiber vorkonfiguriert zu verwenden oder ihn selbst zu konfigurieren. Der Treiber zeichnet sich zudem durch seine Programmierbarkeit und Dimmbarkeit (0-10V) aus, mit seinem 6-Pin SOT-Package benötigt er wenig Platz.

 

Sämtliche Komponenten finden Sie auf www.rutronik24.de.