Hochentwickeltes Wärmemanagement für LED-Anbauleuchten

Im Kapitel über die Lichtverteilung haben Sie gesehen, wie wichtig es ist, Ihre Lichtquellen so klein wie möglich zu machen, um eine gleichmäßige Lichtverteilung über dem Blätterdach der Pflanze zu erzeugen.
Obwohl LED-Anbaubeleuchtung dieser Generation bereits viel besser in der Effizienz ist als noch vor ein paar Jahren, gibt es immer noch einen erheblichen Effizienz- und Wärmeverlust, der bei der Umwandlung der Energie in Photonen entsteht.

Der Wärmeverlust eines LED-Paketes ist stark abhängig von der Konversionstechnologie und kann sich sogar bis zu 20% zwischen verschiedenen Herstellern von LED-Paketen unterscheiden.

Im Allgemeinen hat ein rotes LED-Paket von 660nm ähnlich wie das blaue Paket von 450nm eine sehr gute Effizienz und erzeugt weniger als 50% der Energie in Wärme.

Weiße LED-Gehäuse, die sehr oft verwendet werden, um ein breites Spektrum mit einer Kombination aus blauem Spektrum mit gelbem und grünem Spektrum zu erzeugen, beginnen mit blauen LED-Patronen und verwenden zusätzliche Phosphorbeschichtungen, um die blauen Photonen in das mittlere Spektrum umzuwandeln, wie hier unten dargestellt.

Oridnary LED strahler lichtspektrum wachsen

Diese weißen LED-Gehäuse haben eine typische Effizienz von 25% bis 30%, was bedeutet, dass 75% bzw. 70% der Energie in Wärme umgewandelt werden.

Das erklärt auch, warum LED-Anbauleuchten, die die Sonne mit breiten Spektren nachahmen sollen, meist mit sehr niedrigen Effizienzwerten wie 2,0 bis 2,3µmol/J enden.

Unabhängig davon, wie effizient Ihre LED-Anbaulampen sind, muss die entstehende Wärme abgekühlt werden.

Die Lebensdauer einer LED wird direkt von der Temperatur beeinflusst, bei der sie betrieben wird.

Ein LED-Anbauleuchten-System, bei dem die LEDs intern bei 65°C funktionieren, kann leicht 75.000 Betriebsstunden erreichen, während ein System, das bei 85°C betrieben wird, nur 40.000 Stunden überlebt.

Jetzt verstehen Sie auch, warum es so große Unterschiede zwischen den Lebensdauern gibt, die verschiedene Hersteller von LED-Anbauleuchten angeben.

Low-End-Systeme, die meist als Lichtbalken aus stranggepresstem Aluminium mit LEDs in Klustern, die über den Balken verteilt sind, und einer einfachen Abdeckung zum Schutz der LEDs angeboten werden, haben meist eine Lebensdauer von 25.000 bis 30.000 Stunden Betriebszeit. Natürlich kann man bei nur 3000 Betriebsstunden im Gewächshaus behaupten, dass sie immer noch 7 bis 10 Jahre durchhalten, aber rechtfertigt das Ihre Investition in LED Anbauleuchten, die auch heute noch ein Vielfaches der Arbeit mit HPS Anbauleuchten aus der Vergangenheit ist?

Eigentlich ist der Schritt von 25.000 Stunden Lebensdauer auf 75.000 Stunden für LED Anbauleuchten gar nicht so schwer.

Fortschrittliche Kühlsysteme wie Wärmeleitrohre existieren bereits seit über einem Jahrzehnt und werden heute in Milliarden von Anwendungen wie Ihren Notebooks und Computerpads eingesetzt.

Als Technologieunternehmen haben wir uns vom ersten Tag an entschieden, diese fortschrittlichen Technologien in Anbauleuchten-Systeme einzubringen und uns für den Einsatz von Wärmeleitungen und Lamellentechnologie zu entscheiden.

CoolFin® Giga with heat-pipes

▲ Das Herzstück der CoolFin® Advanced LED Anbauleuchten - eine Struktur aus 16 Wärmerohren wandelt die Wärme in eine Lamellen-Struktur für extrem niedrige Temperaturen um.

Ein zweiter Effekt, der direkt mit der Temperatur der LEDs zusammenhängt und den Sie beachten müssen, ist der Lichtabfall.

Der Lichtabfall ist die Abnahme der Lichtleistung, die mit der Zeit auftritt.

Angenommen, Sie haben eine LED-Anbauleuchte gekauft, die einen PPF von 1.000µ/s erzeugt. Wenn die LEDs intern bei 85°C betrieben werden, erhalten Sie einen Lichtabfall von etwa 3% pro Jahr, was bedeutet, dass nach 5 Jahren der Energieertrag um 15% auf 850µmol/s abnimmt.

Auch hier hängt der Lichtabfall direkt mit der Temperatur der verwendeten LEDs zusammen. Wenn Sie Ihre LEDs unter 65°C halten können, beträgt der Lichtabfall über die Zeit weniger als 1%.

Welchen Einfluss hat die Wärmeentwicklung von LED Anbauleuchten auf Ihre Umgebung?

Die oben beschriebenen Wärmeverluste der LED-Strahler bewirken nicht sofort, dass das LED-Anbauleuchten einen großen Einfluss auf Ihre Anbaufläche haben wird.

Da die thermische Umwandlung bereits etwa 30-40% effizienter ist als bei Metall-Halogenid- und Natriumdampflampen, ist die direkt abgestrahlte Wärme ohnehin geringer als bei diesen Anbauleuchten mit Glühbirnen.

Der Grund, warum wir in vielen Fällen sehen, dass entweder ein großer Abstand zwischen den Anbauleuchten und den Pflanzen benötigt wird, oder Systeme wegen Blattverbrennungen abgeschaltet werden müssen, kommt von der direkt abgestrahlten Wärme, die manchmal einfach zu heiß im absoluten Wert ist.

Typical bandwidth wavelength of radiated heat

Typische Bandbreiten-Wellenlänge der abgestrahlten Wärme einer Hochdruck-Natriumlampe bei 830nm.

Wie Sie oben sehen, emittiert eine SON-T HPS Anbauleuchte eine große Spitze der abgestrahlten Wärme bei 830nm.

Die zusätzliche Wärmeenergie selbst kann die Photosynthese anregen, aber der direkt abgestrahlte Absolutwert macht, dass Sie einen viel größeren Abstand zum Blätterdach benötigen als bei LED-Anbaulampen.

Produzieren LED-Anbaulampen keine Wärme?

Ja, das tun sie, aber erstens sind etwa 30-40 % weniger in relativer Energie.

Zweitens geht viel mehr von dieser Energie auf Umwandlung anstelle von Strahlung.

Drittens bestimmt das LED-Kühlsystem, wie heiß die äußeren Komponenten einer LED-Anbaulampe werden und kann so dafür sorgen, dass Ihre Lampen so nah wie möglich an das Blätterdach kommen.

Die CoolFin® Horti LED Anbauleuchte mit 3.520µmol/s PPF ist so konzipiert, dass alle äußeren Teile, die zum Wärmehaushalt mit der Umgebung beitragen, bei Raumtemperatur unter 65°C bleiben.

Ist ein LED-Anbaulampensystem realisierbar, das keinen thermischen Einfluss auf die Vegetationsumgebung hat?

Durchaus möglich. Das Einzige, was man bedenken muss, ist, dass die erzeugten Wärmeverluste sowieso irgendwo hin müssen.

Solange die Wärmeenergie also nicht in eine externe Umgebung abtransportiert wird, wirken sich die Wärmeverluste auf die Umgebung aus.

Auf der anderen Seite muss diese erzeugte Wärme für Ihre Vegetationsumgebung nicht negativ sein - in vielen Fällen wird die zusätzlich erzeugte Umgebungstemperatur von den Pflanzen gut wahrgenommen.

Der effizienteste Weg, ein thermisches LED-Anbaubeleuchtungssystem ohne Auswirkungen auf die Umwelt zu entwickeln, ist bei weitem die Verwendung einer Wasserkühlung für den Energietransport in eine externe Umgebung.

Der Kühler kühlt das Wasser auf eine Temperatur herunter, bei der die Hauptkomponenten des LED-Anbauleuchten-Systems der Umgebungstemperatur entsprechen.

Auf diese Weise wird keine Wärmeenergie übertragen, was es zu einem temperaturneutralen LED-System macht.

CoolPack® LED grow light

Das CoolPack® LED-Anbauleuchten-System erzeugt 3.520µmol/s aus 4 einzelnen CoolGrow® LED-Motoren ohne Wärmebelastung für den Anbaubereich.

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