Beleuchtung für Pflanzenvitrine

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

Antworten
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Mo, 02.01.12, 20:53

Hallo,

bin neu hier und habe das Forum auf der Suche nach Informationen zu LED-Beleuchtung gefunden.
Ich hoffe Ihr könnt mir helfen, zumindest lassen das die Threads die ich hier gelesen habe vermuten.

Und zwar möchte ich gerne eine Beleuchtung für ein Pflanzenvitrine bauen.
Die Vitrine hat die Maße 100x100x140 (LxTxH) und soll Pflanzen aus dem tropischen Regenwald beinhalten.
Folgende LEDs wollte ich verwenden: Cree XM-L T6 Cool White (macht es hier Sinn z.B. bining 0A zu wählen um möglichst in den blauen Bereich zu kommen?), Cree XT-E Royal Blue, sowie eine rote (vielleicht von Osram), bei der ich mir noch nicht sicher bin welche.
Wichtig ist mir, dass das Licht einigermaßen natürlich aussieht (die Scheiben sind aus ESG mit relativ starkem Grünstich), also nicht einfach nur rot und blau
ausserdem sollen natürlich die Pflanzen vernünftig wachsen. Allerdings liegt mein Augenmerk nicht unbedingt auf das Längenwachstum sondern eher kompakt, will ja auch nicht unbedingt die ganze Zeit schneiden.
Was meint Ihr wie viel Watt ich für diese Vitrine benötige und welche Verhältnis der LEDs ich wählen soll?
Ach ja, und da das Ganze ja ein tropisches Klima haben wird möchte ich die Leds natürlich hinter Glas schützen. Was soll ich da am besten nehmen? Dachte da an PC, da es glaube ich das Licht am Wenigsten verfälscht.

MfG
Benutzeravatar
Sailor
Moderator
Beiträge: 9403
Registriert: Di, 28.11.06, 22:16
Wohnort: Saarland, Deutschland und die Welt

Di, 03.01.12, 03:38

Zur Beleuchtung von Pflanzen lies dir mal diese Beiträge durch (Vorsicht lang) und ergänzend (oder vielleicht vorher) diese.

Weitere Fragen, insbesondere zum technischen Aufbau, dann hier.

Herzlich Willkommen im Forum!
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Di, 03.01.12, 09:01

Hallo,

danke für die Links, aber die Threads kenne ich natürlich beide schon und habe sie auch gelesen. Leider gibt es da mehrere Meinungen was gut und was schlecht ist und trifft auch nicht ganz auf mich zu, da bei mir auch die Optik wichtig ist, da die Vitrine ja nun mal zum anschauen ist und es nicht nur ums Pflanzenwachstum geht.
Ausserdem kommt bei mir noch eine Höhe von 140cm dazu (Optiken?)

Auch meine oben gewählte Aufteilung der LEDs resultiert aus diesen Threads, wobei ich wohl noch die xm-l Warm White dazunehmen würde und die roten weg lassen würde, dafür aber noch Tiefrote dabei nehme (730nm).
Allerdings bin ich mir halt wirklich nicht sicher da ich keine Erfahrung mit LEDs habe und auch nciht weiß wie das Licht in welcher Mischung wirkt.
Was für mich halt auch wichtig ist wieviel Watt werde ich wohl brauchen?

MfG
Benutzeravatar
Sailor
Moderator
Beiträge: 9403
Registriert: Di, 28.11.06, 22:16
Wohnort: Saarland, Deutschland und die Welt

Fr, 13.01.12, 08:15

Zur benötigten Leistung kann ich nur schätzen, meine Erfahrung in diesem Bereich liegt in der Beleuchtung von Aquarien.

Zur Frage nach den Linsen:

Mal Dir die Konstruktion maßstabsgetreu auf ein Blatt Papier, so dass die Lichtquelle 14 cm über dem Boden ist (das sind dann die 1,4 Meter). Wenn von diesem Punkt aus die Abstrahlwinkel der LED´s farbig eingezeichnet werden kannst Du feststellen, ob alle Pflanzen komplett im Lichtkegel sind und ob der Lichtkegel weit über den benötigten Bereich hinausreicht.

Sollte letzteres der Fall sein, kannst Du die Winkel von Linsen mit einzeichnen und Linsen mit dem annähernd richtigen Winkel einsetzen, so dass fast alles Licht den Pflanzen zur Verfügung steht.
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Fr, 13.01.12, 10:51

Hallo,

danke für die Antwort. Zu dem Schluss bin ich auch schon gekommen, ohne Linsen wird das nichts.
Wieviel Watt würdest du denn schätzen brauch ich?

MfG
Benutzeravatar
Sailor
Moderator
Beiträge: 9403
Registriert: Di, 28.11.06, 22:16
Wohnort: Saarland, Deutschland und die Welt

Fr, 13.01.12, 10:57

Da lass ich zuerst den Pflanzenspezies den Vortritt. :oops:
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Fr, 13.01.12, 13:26

Als "Pflanzenspezie" würde ich mich zwar nicht unbedingt bezeichnen, einen "grünen Daumen" sagt man mir aber schon nach.

Grundsätzlich ist die Frage nach der Wattzahl so erstmal nicht korrekt. Richtiger sollte man nach der erforderlichen Beleuchtungsstärke in Lux fragen, die Wattzahl ergibt sich dann daraus automatisch. Die Antwort ist ausserdem von vielen Faktoren abhängig, eine generelle Antwort ist nicht möglich. Wo steht die Vitrine, wieviel natürliche Beleuchtung ist damit vorhanden? Wieviel Licht benötigen die Pflanzen (d.h. sollen sie eher schattig, hell oder in direkter Sonne stehen?)? usw., usw.

Pflanzen aus dem tropischen Regenwald gedeihen meist unterhalb des Blätterdachs des Regenwalds. Meist benötigen sie relativ viel Licht, vertragen aber keine direkte Sonne. Da musst Du zunächst einmal den Bedarf Deiner Pflanzen googeln.

Die normale Beleuchtungsstärke im Freien beträgt tagsüber je nach Umgebungsbedingungen und Breitengrad zwischen 10000 und 100000 Lux. Im Frühjahr, also während der Wachstumsphase, hat das Sonnenlicht einen erhöhten Blauanteil. Während der Blüh- und Fruchtphase steigt der Rotanteil. Grundsätzlich sollte die Beleuchtung das Sonnenlicht nachbilden, der dominante Lichtanteil der künstlichen Beleuchtung sollte daher weisses Licht sein.

In Deinem Fall würde ich je eine PowerBar-Leiste weiß und warmweiß (die weiße Leiste hat einen relativ hohen Blauanteil, die warmweiße einen relativ hohen Rotanteil) kombinieren:

http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... CRI90.html
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... CRI90.html

Je Leiste würde ich eine Konstantstromquelle (KSQ) mit 350 mA verwenden:

http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -LEDs.html

Durch die geringe Bestromung (700 mA wären ja auch möglich) arbeiten die LEDs mit einem relativ hohen Wirkungsgrad. Ausserdem wird es dadurch leichter, die Wärme abzuführen (Power LEDs müssen gekühlt werden). Die Verwendung von zwei KSQs gibt Dir die Möglichkeit, die Lichtfarben getrennt zu schalten. Tagsüber kannst Du beide Leisten leuchten lassen. Abends, wenn es ja auch zu Hause gemütlicher werden soll, schaltest Du die weiße Leiste aus und hast damit nur noch warmweisses Licht.

Für die LEDs würde ich je eine Ledil Linse mit 14 Grad (Real Spot) vorsehen (also insgesamt 24 Stück):

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lins ... ot-14.html

Bei einem Abstand von 1,4 Metern erzeugen diese einen Lichtkegel von ca. 30 cm Durchmesser. Jede PowerBar hat 12 LEDs. Um den Verdrahtungsaufwand so gering wie möglich zu halten, würde ich diese in 4 Teilstücke mit je 3 LEDs aufteilen. Die entstehenden 8 Teilstücke würde ich dann gleichmässig verteilen, um die Fläche von 1 x 1 m gleichmäßig auszuleuchten. Noch besser wäre natürlich eine gleichmäßige Verteilung der Einzel-LEDs.

Je PowerBar ergibt sich eine Leistung von 12,6 Watt, zusammen also 25,2 Watt. Der Wirkungsgrad dieser LEDs ist in etwa mit dem Wirkungsgrad guter Leuchtstoffröhren zu vergleichen. Aufgrund der starken Bündelung des Lichts der LEDs sollte sich so aber eine Beleuchtungsstärke ergeben, die - geschätzt - etwa 40 bis 50 Watt Leuchtstoffröhrenleistung entspricht.

Die blauen und roten Crees kannst Du natürlich zusätzlich einsetzen. Ich würde da 4 x blau und 4 x rot verwenden mit Linsen, die einen breiteren Abstrahlwinkel haben. Passende Linsen sind auf den Produktseiten angegeben.

Blaue und rote LEDs sowie Wirkungsgrad der KSQs einbezogen wird die Gesamtleistungsaufnahme so einer Beleuchtung bei etwa 35-40 Watt liegen.

Einzelheiten der Konstruktion kann man später klären, bitte erst mal auf diesem Vorschlag herumdenken.
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Sa, 14.01.12, 11:39

Hallo,

danke für die ausführliche Antwort und den interessanten Ansatz.
Aber wenn ich mir das so genauer ansehe, ist die Effiziens der von dir aufgeführten LED Strips nicht sehr hoch im Gegensatz zu den XM-L, dazu kommt noch, dass die XM-L billiger sind bei gleicher Lichtleistung (bei 1300 ma).
Die Kühlung Fällt doch dementsprechend niedriger aus, da die Effiziens höher ist und somit weniger Wärme abgeführt werden muss.
Ich hatte auch eher an 200W bei Verwendung von XM-L bei 1300ma gedacht oder mehr. Die Gundlage meiner Berechnung ist, dass ich etwa genau soviel T5 Watt benutzen würde um diese Fläche halbwegs auszuleuchten und mehr Licht schadet ja nicht.
Als Stromquelle hatte ich mir z.B. die Meanwell ELN 60-48 gedacht sind sehr Effizient, dimmbar und ich spar mir die KSQ.

MfG
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Sa, 14.01.12, 12:21

Die PowerBars hatte ich wegen dem Preis-Leistungsverhältnis gewählt. Selbstverständlich kannst Du genausogut die Cree XM-L verwenden, dann allerdings nur die kaltweisse Version; die warmweisse hat nur etwa den halben Wirkungsgrad. Eine passende Linse wäre dann z.B. Art.Nr. 60171 mit einem Abstrahlwinkel von 16 Grad.

Um auf eine Leistung von 200 W zu kommen brauchst Du 50 LEDs. Die Verluste durch die Linsen bereits einbezogen wären das dann immer noch über 20000 Lumen.
Mit Linsen ergibt sich daraus auf dem Boden eine Beleuchtungsstärke von ca. 50000 Lux, auf halber Höhe (0,7 m) bereits knapp 200000 Lux!

Zum Vergleich: die Beleuchtungsstärke in unseren Breiten beträgt an einem wolkenlosen Julitag etwa 100000 Lux.
Ich bezweifle, dass die Pflanzen das dauerhaft mitmachen.

Du kannst die Lichtleistung von T5-Lampen und LEDs nicht direkt vergleichen, da LEDs den Lichtstrom gerichtet abgeben. Ich würde die Leistung zumindest halbieren, die Beleuchtungsstärke entspräche dann immer noch in etwa direktem Sonnenlicht. Um das von Dir angegebene Netzteil im Konstantstrombetrieb arbeiten zu lassen, kannst Du 15 Crees in Reihe anschliessen. Das wären dann 60 Watt und meiner Meinung nach vollkommen ausreichend.

Wenn Du nur kaltweisse LEDs einsetzt, kannst Du Dir die blauen LEDs sparen. Stattdessen würde ich dann eher 6 bis 8 XP-E, rot, vorsehen.
Loong

Sa, 14.01.12, 12:47

ustoni hat geschrieben:Selbstverständlich kannst Du genausogut die Cree XM-L verwenden, dann allerdings nur die kaltweisse Version; die warmweisse hat nur etwa den halben Wirkungsgrad.
Das ist nicht richtig. Eine XM-L Cool White erzeugt bei 1500 mA Bestromung im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 750 Nanometer eine Strahlungsleistung von 1,60 Watt. Die Aufnahmeleistung beträgt 4,65 W. Daraus errechnet sich also ein Wirkungsgrad von 1,60/4,65 = 34 %. Bei der Warm White sind es 1,32 Watt Abgabeleistung bei gleicher Leistungsaufnahme, macht 28 %. Sie besitzt also nicht den halben Wirkungsgrad der Cool White, sondern noch 82 % davon.

Woher ich die Werte habe? Aus den im Datenblatt der XM-L angegebenen Lichtströme und der relativen spektralen Leistungsverteilungen kann man auf die echte Strahlungsleistung zurückrechnen.

Im übrigen würde ich bei Beleuchtungen für Vorzeigeobjekte nur weiße LEDs benutzen und auf die Zumischung anderer Farben verzichten. Sofern man keine speziellen Farbmischoptiken verwendet, sieht das einfach sche*ße aus. Zumindest für mich.
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Sa, 14.01.12, 13:08

@ Loong:
Das ist mal ein sehr interessanter Post! Ich hatte einfach die Angaben der Effizienz aus dem Kurzdatenblatt genommen.

Ungeprüft (mangels erforderlicher Kenntnis) deshalb schon mal 5 * von mir.

Es wäre nett, wenn Du mal näher erläutern könntest, wie Du auf die Werte genau gekommen bist. Würde mich wirklich sehr interessieren, ich lerne gerne dazu. Das würde ja dann die Angaben in lm/W doch ziemlich relativieren und wäre für zukünftige Projekte wichtig.

Für das hier angesprochene Projekt wäre eine Mischung aus kaltweißen und warmweissen LEDs wohl dann doch angebracht.
Loong

Sa, 14.01.12, 15:02

In lichttechnische Größen wie zum Beispiel den Lichtstrom Φv in Lumen ist eingerechnet, daß das menschliche Auge bei unterschiedlichen Wellenlängen verschieden empfindlich ist. Dazu wird die spektrale Strahlungsgröße X_e,λ mit dem "spektralen Hellempfindlichkeitsgrad des auf Tagessehen adaptierten Auges V(λ)" bewertet. Wie diese Bewertung funltioniert, kann man bei Wikipedia oder bei mir nachlesen.

Wenn die qualitative spektrale Leistungsverteilung und die zugehörige photometrische Größe bekannt ist, kann man das Verfahren umkehren und erhält dann die Verteilungsfunktion der spektralen Strahlungsgröße X_e,λ zurück.
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Sa, 14.01.12, 15:36

Danke!
Wenn ich das jetzt alles richtig verstanden habe, erzeugt die warmweiße Cree also tatsächlich weniger als die Hälfte des vom Auge wahrgenommenen Lichtstroms als die weiße Cree (mit 6000K).
Für das in diesem Post angesprochene Projekt ist das aber irrelevant, da die Lichtausbeute bezogen auf den hier erforderlichen Zweck (Photosynthese) immer noch 82 % der weißen LED entspricht.
Richtig?
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Sa, 14.01.12, 15:45

Hallo,

langsam wird es ja richtig interessant hier. Hätte gedacht, dass ich wesentlich mehr Watt brauche.
Allerdings kann man auch nicht umbedingt die Lichtstärke in unseren Breiten mit denen aus Equatornähe vergleichen.
Das schöne an den Meanwell Netzteilen ist ja, dass sie auch noch dimmbar sind, sollte es zu viel Licht sein, kann ich also einfach etwas runter drehen.
Normalerweise sollte ja dann eine Verteilung von 2/3 T6 zu 1/3 T3 ein gutes Licht ergeben, oder meint Ihr 1:1 wäre besser?
Die normalen weißen XM-L wähle ich hier nicht, da sie im mittlerein (grünen) nm Bereich zu viel Licht emittieren.

MfG
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Sa, 14.01.12, 16:08

Schau Dir mal diesen Artikel und hier speziell die Grafik auf der ersten Seite an:

http://www.auer-verlag.de/fileadmin/dow ... wnload.pdf

Wenn Deine Pflanzen aus dem tropischen Regenwald stammen, brauchen sie definiv kein volles Sonnenlicht. Welche Pflanzen kommen denn in die Vitrine?
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Sa, 14.01.12, 17:50

Interressante Grafik.
Kommt alles mögliche rein, was genau weiß ich noch nicht 100%.
Aber auch Epiphyten, welche in der Regel ja etwas mehr licht brauchen, aber auch Streucher aus dem Waldrandbereich so wie Bodendecker aus dem Sekundärregenwald. Im (Primär)Regenwald direkt gibt es in der Regel kaum Pflanzen auf dem Boden (Ausnahmen sind Lichtungen und Wegränder).
ustoni
Auserwählter
Auserwählter
Beiträge: 2109
Registriert: Sa, 04.06.11, 12:39
Wohnort: Mechernich

Sa, 14.01.12, 18:40

In der Natur ist die Beleuchtungsstärke unabhängig von der Höhe aufgrund der großen Entfernung der Lichtquelle (Sonne) relativ konstant. Bei Deiner Vitrine sieht das ganz anders aus. Die Lichtquelle ist ja nur ca. 1,5 m vom Boden entfernt. Auf halber Höhe hast Du bereits die vierfache Lichtstärke!

Dadurch kannst Du die Lichtverteilung im Regenwald auf kleinstem Raum simulieren. Lichthungrige Pflanzen platzierst Du einfach weiter oben, Pflanzen, die wenig Licht brauchen am Boden (evtl. noch durch darüberliegende Pflanzen beschattet.

Du solltest einfach mal mit dem Umrechnungstool

http://www.leds.de/Umrechnungswerkzeug/

etwas herumspielen. Dort gibst Du den Lichtstrom in Lumen, den Abstrahlwinkel verschiedener Linsen und verschiedene Entfernungen zwischen 1,5 m und 0,5 m ein. Als Ergebnist erhältst Du die jeweilige Beleuchtungsstärke und den Durchmesser des Lichtkegels. Das sollte Dir bei der Planung des Besatzes und der Beleuchtung helfen. Die Beleuchtungsstärke der am höchsten gelegenen Pflanzen sollte 100000 Lux nicht wesentlich überschreiten. Es zwingt Dich ja auch niemand, die Vitrine gleichmäßig auszuleuchten.
Moglie
User
User
Beiträge: 10
Registriert: Mo, 02.01.12, 20:49

Sa, 14.01.12, 19:45

Werde dann mal ein bisschen mit dem Tool rum spielen, aber die Anordnung der Pflanzen, ist natürlich durch ihre natürlichen vorlieben vorgegeben, es sollte aber natürlich noch genügend Licht unten ankommen, damit auch da was wächst. Sollte es im unteren Bereich nicht so richtig wachsen kann man ja auch noch ein paar rote Led dabei machen um mehr Tiefenwirkung zu erziehlen.
Kann mir jemand sagen wo ich die T3 zu einem vernünftigen Preis bekomme?
Loong

So, 15.01.12, 10:14

ustoni hat geschrieben:Für das in diesem Post angesprochene Projekt ist das aber irrelevant, da die Lichtausbeute bezogen auf den hier erforderlichen Zweck (Photosynthese) immer noch 82 % der weißen LED entspricht.
Richtig?
Ja. Bei menschlichen Betrachtern als "weiß" erscheinenden Lichtquellen kann man in erster Näherung davon ausgehen, daß die Strahlungsleistung mit der Photosyntheselichtausbeute korreliert.

Bei einfarbigem bzw. aus einfarbigen Lichtquellen zusammengesetztem Licht funktioniert die Korrelation nicht mehr, weil rotes Licht eine etwa doppelt so hohe Photosyntheselichtausbeute besitzt als grünes.
LotharG
Mini-User
Beiträge: 1
Registriert: Mo, 18.06.12, 11:43

Mo, 18.06.12, 17:36

Hallo,
bin neu hier und baue gerade an einer Vitrine 50 x 60 x 125. Zweck der Vitrine ist ein Orchideen und Moos Schaukasten.
Diese möchte ich natürlich mit LEDs ausleuchten und habe mit großem Interesse diese Zeilen gelesen. Was jetzt bei dem einzelnen zum Erfolg geführt hat ist bis jetzt leider nicht genau raus gekommen und ich möchte da noch einmal nachfragen.
Ich würde mich sehr freuen wenn ich eine schnelle Antwort bekommen könnte, da ich eigendlich schon an der Beleuchtung anfangen muß.

Vielen Dank!
Lothar
Antworten