LED vs NDL – Welche ist die beste Pflanzenlampe?

Natriumdampflampen galten lange Zeit als das Nonplusultra zur Pflanzenzucht. Mit steigenden Strompreisen und dem anhaltenden technologischem Fortschritt steigen allerdings Nachfrage und Angebot nach Alternativen zur stromintensiven NDL.

In diesem Artikel erfährst du in 10 Punkten, welche die ultimative Pflanzenlampe ist: Welche Pflanzenbeleuchtung hat die Nase vorne im Duell der Giganten - NDL vs LED.

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Lichtspektrum 

LED: LEDs sind in der Lage, die für die Photosynthese entscheidenden Farben des Lichtspektrums - blau und rot - mit Wellenlängen von rund 450 und 660 nm, gleichzeitig auszusenden - man spricht von einem dualen Lichtspektrum. 

Beispielhaftes duales Spektrum einer LED - Foto: soundandvision.com

Darüber hinaus ist das Verhältnis der Anteile des roten und des blauen Lichts entscheidend. Für die Pflanzenzucht sind Rot-zu-Blau-Verhältnisse von 8:1 bis 3:1 ideal, je nach Pflanzenart und Wachstumsphase.

NDL: Das Spektrum der Natriumdampflampe hängt davon ab, ob es sich um eine Hoch- oder Niederdrucklampe handelt. Niederdruck-NDLs emittieren rund 90 Prozent ihres Lichts im gelben Farbspektrum mit einer Wellenlänge von 590 nm. 

Hochdruck-NDLs hingegen senden Licht mit einem hohen Anteil an gelb, orange und rot aus. Nur die Hochdruck-Natriumdampflampe ist zur Pflanzenzucht geeignet.

Ein offensichtlicher Nachteil der NDL ist der unterrepräsentierte Blauanteil im gesamten Farbspektrum. In der Wachstumsphase der Pflanze benötigt sie ein Licht, das die schwachen Sonnenstrahlen des Frühjahrs mimt, die einen hohen Blauanteil enthalten. Gewöhnlich wird neben der NDL ein weiteres Leuchtmittel mit großen Lichtanteilen im blauen Farbspektrum ergänzend eingesetzt.

LED vs NDL Zwischenfazit: 1:0 für die Vielseitigkeit der LEDs


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Flackern

LED: LED Pflanzenlampen fangen direkt nach Stromzufuhr an, das Licht zu emittieren. Sie benötigen keine Aufwärm- oder Abkühlphase, um zu leuchten. Selbst am Ende ihrer Lebensdauer fangen die Dioden nicht an zu flackern oder zu flimmern, sondern erlischen abrupt.

NDL: Eine Hochdruck-NDL benötigt eine gewisse Zeit, um Betriebstemperatur zu erreichen und zu erhellen. Die in der Röhre enthaltenen Gase müssen zunächst befeuert werden bis die Röhre einen konstanten Lichtimpuls aussendet.

Zum Ende ihrer Lebenszeit fangen NDLs an zu blinken, anstatt direkt zu erlischen. Dabei zündet die Lampe wie gewöhnlich, aufgrund ihrer veränderten Brennspannung erlischt sie nach einigen Minuten wieder. Dieser Effekt wird aufgrund des periodischen Erleuchten und Erlischen auch als "Cycling" beschrieben.

LED vs NDL Zwischenfazit: 2:0 für die Direktheit der LED


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Dimmbarkeit

LED: LED Lampen lassen sich meist komplett nach Belieben dimmen, indem sie den Durchlassstrom herabsetzen. So sind Einstellungsmöglichkeiten zwischen 100 und 1% der Leuchtkraft variabel einstellbar.

NDL: Natriumdampflampen lassen sich manuell dimmen, indem sie über ein Vorschaltgerät bedient werden. Das Gerät verändert die Stromzufuhr der Leuchtmittel und kann somit die Helligkeit bestimmen. Die Handhabung per zusätzlichem Vorschaltgerät ist etwas umständlicher als die Handhabung der LED-Pflanzenlampe.

LED vs NDL Zwischenfazit: 3:0 für die LED


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Abstrahlwinkel

LED: LEDs strahlen das Licht in einem 180 Grad Winkel ab. sodass nur der darunter liegende Bereich erhellt wird, nicht aber die sich darüber befindliche Raumdecke. So wird bei der LED von Haus aus nur ein kleiner Teil des ausgesendeten Lichts verschwendet. Der größte Teil trifft auf die Pflanzen.

NDL: Natriumdampflampen sowie alle Hochdruckentladungslampen strahlen das erzeugte Licht in eine alle Richtungen, also in 360°, aus. Das ist auch der Grund, wieso NDLs Reflektoren benötigen, um ihre Effizienz zu steigern und nicht mehr als die Hälfte des Lichts zu verschwenden. Dabei können unterschiedliche Reflektoren verwendet werden, um das Licht in dem gewünschten, zur Anbaufläche passenden Winkel zu leiten.

LED vs NDL Zwischenfazit: 4:0, dafür dass kein Reflektor benötigt wird


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Effizienz

LED: Die Lichtausbeute ergibt sich aus dem Quotienten aus Lumen geteilt durch Watt und ist ein Maß für die Effizienz eines Leuchtmittels.

Die Lichtausbeute der LED hängt von ihrem Farbspektrum ab. So besitzen blaue LEDs typischerweise eine Lichtausbeute von lediglich 8,5 lm/w, wohingegen die rote Leuchtdiode um 47 bis 50 lm/w zu Stande bringt und die weiße Diode circa 65 lm/w aufweist.

Werden alle technischen Verluste der internen Systemvorrichtungen mit einkalkuliert und die effektive Lichtausbeute bestimmt, die tatsächlich auf die Pflanze trifft, schneidet die LED besser ab. Hierbei wird meist ein Wert von circa 50 lm/w angegeben.

NDL: Dahingegen besitzen Natriumdampflampen als Leuchtmittel eine extrem hohe Lichtausbeute. Hochdruckbetriebene NDLS werden typischerweise mit einer Lichtausbeute von 120 bis 150 lm/W ausgewiesen.

Dennoch müssen die Reflektier-/Streuverluste sowie der Verbrauch des Gesamtsystems mit einberechnet werden. Eine präzise Bestimmung der Lichtausbeute eines Natriumdampfsystems mit Vorschaltgerät, Abluft und Co. hängt deshalb immer vom individuellen Setup ab. Es ist davon auszugehen, dass die Lichtausbeute in den meisten Fällen höher liegen wird als bei einer LED-Pflanzenlampe.

LED vs NDL Zwischenfazit: 4:1 für die hohe Lichtausbeute der NDL


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Wärmeentwicklung

LED: Anders als weitläufig angenommen wird, erzeugt die LED auch Wärme. Ein englischsprachiger Report aus dem Jahr 2005 gibt an, dass die LED zwischen 60 und 95 Prozent ihrer Energie als Wärme verliert. Die deutsche Seite LED-Studien.de gibt an, dass die aktuell effizientesten LEDs noch immer 50 % ihrer Energie in Verlustwärme umwandeln.

Die Energie wird allerdings nicht emittiert, sondern sammelt sich in der LED und muss abgeleitet werden. Die Wärme von leistungsarmen LEDs wird gewöhnlicherweise schon durch die Leitbahnen aus Kupfer abgeleitet. Zur Pflanzenzucht werden dem Zweck entsprechend leistungsstarke LEDs verwendet, die in eine qualitative Aluminiummontierung eingefasst sein sollten, um größere Mengen der Verlustwärme ableiten zu können.

Während die frontale Wärmestrahlung einer LED zu vernachlässigen ist und damit selbst größere Bepflanzungsflächen ohne ein leistungsstarkes Abluftsystem auskommen, schadet die sich stauende Verlustwärme vor allem der Lampe. Die Lebenszeit der LED nimmt mit steigender Betriebstemperatur rapide ab. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.

NDL: Im Gegensatz dazu wird der Großteil der erzeugten Wärme  bei einer Natriumdampflampe nicht abgeleitet, sondern an die Umgebung abgestrahlt. 

Ursächlich dafür ist der Aufbau der NDL. Die im Leuchtmittel stattfindende Bogenentladung erzeugt konstant sehr hohe Temperaturen, die nicht über einen Kühlkörper reduziert werden. Die entstehende Wärme strahlt über den Glaskorpus hinaus ab. Der Bepflanzungsraum heizt sich auf und muss ab einer gewissen Leistungsfähigkeit und Größe extern heruntergekühlt werden.

Ein weiterer Aspekt, der bei der Verwendung einer NDL bedacht werden muss, ist die direkte Umgebungswärme der Lampe. Die Abstrahltemperatur in unmittelbarer Nähe der Lampe ist so hoch, dass sie Pflanze verbrennen oder zumindest verdorren kann. Eine leistungs- und artenabhängige Distanz zur Pflanze muss eingehalten werden.

LED vs NDL Zwischenfazit: 5:1, obwohl die LED nicht ganz so gut abschneidet, wie weitläufig angenommen


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Hitzetoleranz

LED: Die LED hat massive Probleme bei einer zu hohen Betriebstemperatur. Sowohl die zu erwartende Lebensdauer als auch die Helligkeit nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Je nach Farbspektrum der Diode beträgt die Helligkeit bei einer Temperatur von 150 Grad Celsius lediglich 50 bis etwa 90 Prozent der Helligkeit bei Zimmertemperatur. Die Lebensdauer nimmt ab 150° ebenfalls rapide ab.

NDL: Die Natriumdampflampe ist da schon wesentlich resistenter. Ihre Helligkeit nimmt erst mit den Gasentladung richtig Fahrt auf. Damit nimmt ihre Helligkeit in Abhängigkeit zur Wärmeentwicklung in der Röhre zu.  Da das Leuchtmittel für die konstant hohen Betriebstemperaturen konzipiert wurde, nimmt die Lebensdauer mit steigender Wärme nicht ab.

LED vs NDL Zwischenfazit: 5:2 für die hohe Hitzetoleranz der NDL


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Lebensdauer

LED: Die durchschnittliche Lebensdauer einer Leuchtdiode wird mit 50 bis 60.000 Stunden angegeben. Voraussetzung dafür ist allerdings eine ausreichende Wärmeableitung, damit die Diode nicht überhitzt. Gerade die Lebensdauer leistungsstarker Pflanzenlampen kann bei ungenügender Ableitung drastisch abnehmen.

NDL: Im Mittel wird die Betriebsdauer einer Natriumdampflampe meist mit 30 bis 35.000 Stunden angegeben. Die Lebensdauer des Leuchtmittels ist von der Wärmeableitung nicht so stark beeinflusst wie die LED.

LED vs NDL Zwischenfazit: 6:2 für die lange Lebensdauer der LED bei sachgemäßem Einsatz.


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Anschaffungskosten

LED: Ein LED-Panel kann ganz schön ins Geld gehen, sofern es qualitativ verarbeitet sein soll. Dafür ist meist eine Vorschaltautomatik im Panel integriert und auch eine Zeitschaltung ist nicht selten.

NDL: Die Natriumdampflampe ist im Vergleich dazu extrem preiswert. Das Leuchtmittel gibt es bereits für wenige Euro zu kaufen. Das Zubehör muss gesondert gekauft werden, reicht jedoch normalerweise nicht an die Kosten für ein leistungsgleiches LED-Panel heran.

LED vs NDL Zwischenfazit: 6:3 für die geringen Anschaffungskosten der Natriumdampflampe


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Betriebskosten

LED: Die LED benötigt weniger Zubehör, damit auch weniger Strom und verschlingt letztlich geringere laufende Kosten. Die Dimmbarkeit und die Zeitautomatik sind für gewöhnlich in einem LED-Pflanzenlicht bereits intgriert.

NDL: Mehr Zubehör bedeutet mehr Watt und damit eine höhere Stromrechnung. 

LED vs NDL Endstand: 7:3 für die verhältnismäßig niedrigen laufenden Kosten

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