Geavanceerde koeling voor LED-groeilampen

In het hoofdstuk over lichtspreiding hebt u al gezien hoe belangrijk het is om lichtbronnen zo klein mogelijk te maken voor een gelijkmatige lichtspreiding boven het bladerdak.

Hoewel moderne LED-groeilampen al veel efficiënter zijn dan slechts een paar jaar geleden, vindt er nog steeds veel efficiëntie- en warmteverlies plaats bij het proces waarin energie wordt omgezet in fotonen.

Het warmteverlies van een LED-pakket is sterk afhankelijk van de conversietechnologie, en kan zelfs tot 20% verschillen tussen diverse fabrikanten van LED-pakketten.

Over het algemeen heeft een rood LED-pakket van 660 nm net als het blauwe pakket van 450 nm een zeer goede efficiëntie en zet minder dan 50% van de energie om in warmte.

Witte LED-pakketten, die vaak worden gebruikt om een breed spectrum te creëren met een combinatie van het blauwe spectrum met geel en groen, beginnen vanuit blauwe LEDs en gebruiken extra fosforcoatings om de blauwe fotonen om te zetten naar het middenspectrum, zoals hieronder geïllustreerd.

Oridnary tuinbouw LED-emitter spectrum

Deze witte LED-pakketten hebben gewoonlijk een efficiëntie van 25% tot 30%, wat betekent dat respectievelijk 75% en 70% van de energie wordt omgezet in warmte.

Dat verklaart ook waarom LED-groeilampen die zonlicht willen nabootsen met een breed spectrum, meestal een vrij lage efficiëntie hebben, zo’n 2,0 tot 2,3µmol/J.

Ongeacht hoe efficiënt uw LED-groeilampen zijn, de opgewekte warmte moet weggekoeld worden.

De levensduur van een LED wordt direct beïnvloed door de temperatuur waarop deze draait.

Een LED-belichtingssysteem waarbij de LEDs intern draaien op 65°C, kan gemakkelijk 75.000 operationele uren halen, terwijl een systeem dat draait op 85°C slechts 40.000 uur meegaat.

Nu begrijpt u waarom er zoveel verschil is in levensduur tussen de LED-groeilampen van diverse producenten.

Eenvoudige systemen, meestal een lichtbalk van geëxtrudeerd aluminium met LEDs in clusters verspreid over de balk en een eenvoudige stofkap ter bescherming, hebben gewoonlijk een operationele levensduur van 25.000 tot 35.000 uur. Met slechts 3000 operationele uren in een kas kan gezegd worden dat ze dan nog 7 tot 10 jaar meegaan, maar rechtvaardigt dat een investering in LED-groeilampen, die momenteel nog steeds een stuk hoger is dan HPS-groeilampen?

De overstap van een levensduur van 25.000 naar 75.000 uur is in feite niet zo moeilijk voor LED-groeilampen.

Geavanceerde koelsystemen zoals heat pipes worden al meer dan tien jaar gebruikt in talloze toepassingen, waaronder notebooks en tablets.

Als technologiebedrijf hebben we vanaf dag één besloten om deze geavanceerde technologieën toe te passen in belichtingssystemen, en we hebben ervoor gekozen heat pipes en koelplaten te gebruiken.

CoolStack® cooling core heat-pipes & stack fins

▲Het hart van de CoolStack® geavanceerde LED-groeilamp – een constructie van 16 heat pipes zet de warmte om naar een koelplaatconstructie voor ultralage temperaturen.

Een tweede effect waarvan u op de hoogte dient te zijn, direct gerelateerd aan de temperatuur van de LEDs, is lichtverval.

Het lichtverval is de afname van lichtopbrengst na verloop van tijd.

Stel dat u een LED-groeilamp hebt aangeschaft die een PPF produceert van 1.000µmol/s. Wanneer de LEDs intern draaien op 85°C zult u een lichtverval krijgen van zo’n 3% per jaar, wat betekent dat na 5 jaar uw energieopbrengst wordt verminderd met 15% tot 850µmol/s.

Opnieuw is hier lichtverval direct gerelateerd aan de temperatuur van de LEDs in werking. Wanneer u uw LEDs onder de 65°C kunt houden, is uw lichtverval na verloop van tijd minder dan 1%.

Wat is de invloed van warmte van LED-groeilampen op de omgeving?

Het warmteverlies van de LED-groeilampen zoals hierboven beschreven betekent niet automatisch dat de LED-groeilamp een grote invloed zal hebben op uw teeltomgeving.

Aangezien de thermische conversie al zo’n 30-40% efficiënter is dan bij metaalhalide en hogedruknatriumlampen, is de direct uitgestraalde warmte hoe dan ook lager dan bij deze belichtingssystemen met gloeilampen.

De reden waarom we in veel gevallen zien dat er veel ruimte moet zitten tussen groeilampen en gewas, of dat systemen moeten worden uitgezet vanwege verbrande bladeren, is de direct uitgestraalde warmte, die soms gewoonweg te warm is in absolute waarden.

Typische bandbreedte golflengte van uitgestraalde warmte

Typische bandbreedte golflengte van uitgestraalde warmte van een hogedruknatriumlamp op 830 nm.

Zoals u hierboven ziet veroorzaakt een SON-T HPS groeilamp een grote piek van uitgestraalde warmte op 830 nm.

De extra warmte-energie op zich kan fotosynthese stimuleren, maar de direct uitgestraalde absolute waarde maakt dat u de afstand tot het bladerdak veel groter moet maken dan bij LED-groeilampen.

Produceren LED-groeilampen geen warmte?

Jawel, maar allereerst is zo’n 30-40% minder relatieve energie.

Ten tweede gaat veel meer van die energie naar convectie in plaats van uitstraling.

Ten derde bepaalt het LED-koelsysteem hoe heet de buitenste componenten van een LED-groeilamp worden, zodat uw lampen zo dicht mogelijk bij het bladerdak kunnen komen.

De CoolStack® LED-groeilamp is met3.520µmol/s PPF op zo’n manier ontworpen dat alle buitenste onderdelen die bijdragen aan warmte-uitwisseling met de omgeving onder de 65°C blijven bij kamertemperatuur.

Laden