Grüne Branche

Neue Fachgruppe LED-Pflanzenlicht gegründet

Anbieter auf den einschlägigen Fachmessen schürten die Hoffnung auf eine preiswerte Belichtung im Anbau unter Glas mit Leuchtdioden. Viele kleinere Tests wurden inzwischen durchgeführt. Doch für die Praxis direkt verwertbare Ergebnisse liegen bisher nicht vor. Professionell, in einer Kombination aus Wissenschaft, Herstellern und Anwendern, wie Beratern und Gärtnern, will jetzt eine Fachgruppe LED-Pflanzenlicht dieses Thema angehen.

Verspricht lange Haltbarkeit und Energieeinsparung: LED-Technik. Foto: Gabriele Friedrich

Ein erstes Treffen der Fachgruppe mit mehr als 50 Teilnehmern fand Ende Februar an der Universität Duisburg-Essen statt. Eingeladen hatte das Kompetenznetz Optische Technologien, kurz OpTech-Net, vom Zentrum für Halbleitertechnik und Optoelektronik.

Es vereinigt neun regionale Kompetenz-Netze, worin rund 500 Firmen und Forschungsinstitute eng miteinander vernetzt sind. Sie decken die gesamte Bandbreite der optischen Technologien aus Deutschland ab, darunter Lasertechnik in der Photovoltaik, optische Messtechnik, optische Informations- und Kommunikationstechnik und auch die LED-Technik.

Gerade aus dem Gartenbau und der Unterglas-Produktion sowie aus der Vermehrung kommt ein immenses Interesse, sagte Prof. Dieter Jäger von der Universität Duisburg-Essen und Vorsitzender des OpTech-Net. Daher sei eine eigene Fachgruppe Pflanzenlicht, wie sie sich jetzt gegründet hat, folgerichtig.

Vereinigt werde hier sowohl die technische Seite aus Wissenschaft und Industrie sowie die Anwenderseite aus Gartenbau, Biologie und Botanik mit ihren Anforderungen an LED-Pflanzenlicht. Zwar hat es vor drei bis vier Jahren einen regelrechten Hype um die LED-Technik für Pflanzenlicht gegeben, doch bis heute fehlt eine praktische Umsetzung.

Exakte technische Aussagen zu benötigten und erzeugten Wellenlängen fehlen, Garantien für die lange Haltbarkeit fehlen, und die Investitionskosten in LED-Technik seien immer noch viel zu hoch, so die Kritik aus der gärtnerischen Praxis. Selbst bei In-Vitro-Kulturen, wo LED-Licht eine dankbare Aufgabe erfüllen könnte, sind Investitionen in diese Techniken noch viel zu unsicher und zu teuer, so die weitere Kritik.

 

Teuer aber lange haltbar?

Auf der anderen Seite stehen aber die Versprechen der LED-Technik der Energieeinsparung, der geringen Wärme-Entwicklung, individuell an die Pflanzen angepasster Lichtbedingungen, der einfachen Steuerung und langen Haltbarkeit. Daher sind die Erwartungen für einen Einsatz in baldiger Zukunft sehr groß.

Zu mehr Klarheit und auch einem schnelleren Vorankommen will hier die Fachgruppe beitragen, und das OpTech-Net lädt schon zu einer zweiten Fachgruppensitzung „LED-Pflanzenlicht“ am 10. Mai 2011 in Duisburg ein. Eine Leuchtdiode, auch Lumineszenz-Diode, kurz LED für Light Emitting Diode, ist ein elektronisches Halbleiter-Bauelement.

Fließt durch die Diode Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Licht mit einer vom Halbleitermaterial abhängigen Wellenlänge ab. Jeder Halbleiter, der beispielsweise Gallium oder Phosphor enthält, hat eine bestimmte Farbe und ist in der Lage, elektrischen Strom direkt in Lichtenergie umzuwandeln.

Der Halbleiter legt die Wellenlänge, gleich der Farbe, fest. Auch sogenanntes weißes LED-Licht ist möglich, setzt sich aber aus verschiedenen Grundfarben zusammen, ist nie nur eine einzelne Wellenlänge.

Forschungseinrichtungen, die standardisierte Versuche mit Pflanzen in Klimakammern durchführen, hätten gern eine LED-Anwendung, die dem Sonnenlicht, und sogar dem Sonnengang mit seinen unterschiedlichen Wellenlängen, gleich kommt. Vermehrungsbetriebe mit In-Vitro-Kulturen haben ebenfalls andere Anforderungen an LED-Licht als beispielsweise Schnittrosen- oder Tomatenbetriebe.

Neben der Farbtemperatur ist der Wirkungsgrad für die Effektivität des LED-Lichtes wichtig. Der Wirkungsgrad der Quelle erzeugt Lumen pro elektrischem Watt. Der Wirkungsgrad bezogen auf ein Maximum, das, was das Auge sieht oder die Pflanze verwenden kann, ist Lumen pro optischem Watt.

Seit 1980 steigt die Kurve für Lumen pro Watt Leistung steil nach oben, so Jäger. Die LED sind in der Lage, immer mehr Licht pro Leuchte zu erzeugen. Was bedeutet, die Kosten sinken, der Energieverbrauch sinkt, der Markt wächst gigantisch an. Für LED gibt es vielerlei Anwendungen, in der Architektur, für Beleuchtung und Kommunikation.

Im öffentlichen Licht machen LED heutzutage bereits elf Prozent von allen Leuchtquellen aus. Von diesem Schwung in der Entwicklung können auch LED-Pflanzenlicht und der Unterglasanbau profitieren, so Jäger. Kritisch zu hinterfragen sind immer die Wirkungsgrade und die tatsächliche Lebensdauer der LED sowie die Umsetzung mit einer homogenen Lichtverteilung im Pflanzenbestand, sagte er.


Welche Wellenlänge ist nutzbar?

Da LED nahezu Licht in einer Wellenlänge erzeugen kann, werden für die Anwendung als Assimilationslicht nur die Wellenlängen verwendet, welche die Pflanzen zur Photosynthese nutzen. Das ist generell im roten Bereich zwischen 600 und 720 Nanometer und zum geringen Teil im blauen Bereich zwischen 360 und 500 Nanometer.

Welche Wellenlänge sich für welche Pflanze oder gar Sorte am besten eignet, ist wiederum nicht exakt bekannt. Doch ergibt sich zumeist eine Kombination vieler LED zu Lichtbändern mit roten und einigen blauen Leuchten, Ergebnis ist ein schrilles Pink.

Die Anforderung der Wissenschaftler ist sehr viel strenger, sie fordern einen exakten Spektralbereich, der kann bei 450 oder 465 Nanometer liegen, aber auch 15 verschiedene Wellenlängen beinhalten, und die müssen dann auch so exakt zuschaltbar sein.