Die benötigte Anzahl von Pflanzenleuchten kann nicht allein aus Grundfläche, Wattzahl oder einer beworbenen Abdeckung der Leuchte bestimmt werden. Sie hängt von Kultur und Wachstumsphase, Ziel-PPFD oder DLI, Photoperiode, Abmessungen der Pflanzenebene, Tageslichtanteil, Photonenlichtstrom der Leuchte, Montagegeometrie, Verteilung, Verlusten und erforderlicher Gleichm??igkeit ab.
Verwenden Sie die folgende Methode, um eine anfängliche Leuchtenanzahl zu bestimmen, und prüfen Sie das Layout anschließend mit einer modellspezifischen Simulation oder PPFD-Karte sowie Messungen auf der Pflanzenebene. Behandeln Sie jede Zahl als Eingabe mit Quelle, nicht als allgemeines Rezept.
Mit Kultur und Produktionsziel beginnen
Definieren Sie Kultur, Sorte, Wachstumsphase, Vermehrungs- oder Produktionsziel, Umweltstrategie und eine qualifizierte Quelle für das Ziellichtniveau. Verschiedene Kulturen und Stadien reagieren unterschiedlich auf Intensität, Photoperiode, Spektrum, Temperatur, Kohlendioxid, Bewässerung und andere Bedingungen.
Eine allgemeine Tabelle, die allen Sämlingen, allen vegetativen Pflanzen oder allen blühenden Pflanzen einen PPFD-Bereich zuweist, verdeckt diese Unterschiede. Das Ziel sollte aus kulturspezifischer Forschung, dem validierten Rezept eines erfahrenen Anbauers oder einem für die Anlage geeigneten kontrollierten Versuch stammen.
Dokumentieren Sie, ob das Ziel ist:
- augenblickliche PPFD im Pflanzenbestand;
- durchschnittliche PPFD ?ber die Produktionsfläche;
- minimale PPFD an jedem akzeptierten Punkt;
- ein Gleichmäßigkeitsverhältnis;
- gesamte DLI aus Tageslicht und elektrischem Licht;
- zusätzlicher DLI ausschließlich aus elektrischem Licht.
Dies sind unterschiedliche Planungsanforderungen. Ein Layout kann einen Durchschnittswert erreichen, während Pflanzen am Rand unter dem Mindestwert bleiben.
PPF, PPFD und DLI verstehen
Die Norm ANSI/ASABE S640 der ASABE definiert die Mengen und Einheiten der Pflanzenstrahlung, die in dieser Berechnung verwendet werden. Der photosynthetische Photonenfluss PPF beschreibt die Rate der von einer Leuchte im definierten photosynthetischen Bereich emittierten Photonen und wird in Mikromol pro Sekunde ausgedrückt. Es ist eine Gr??e des Leuchtenlichtstroms.
Die photosynthetische Photonenflussdichte PPFD beschreibt die Photonenrate, die auf einer Flächeneinheit der Pflanzenebene ankommt, und wird in Mikromol pro Quadratmeter und Sekunde ausgedrückt. Sie hängt von Leuchtenlichtstrom, Optik, Abstand, Höhe, Raumflächen, Hindernissen und Messposition ab.
Das tägliche Lichtintegral oder DLI ist die über einen Tag akkumulierte Photonenexposition pro Quadratmeter. Ist PPFD während der elektrischen Beleuchtungszeit konstant:
DLI = PPFD ? Beleuchtungsstunden ? 3600 ? 1,000,000
Beispielsweise ergeben konstante 250 Mikromol pro Quadratmeter und Sekunde über 16 Stunden 14,4 Mol pro Quadratmeter und Tag. Diese Rechnung sagt nicht, dass 250 für eine Kultur richtig ist; sie rechnet nur eine festgelegte PPFD und Dauer in DLI um.
Wenn Tageslicht oder Dimmung im Zeitverlauf variieren, integrieren Sie den gemessenen oder modellierten PPFD über den Tag, anstatt einen einzelnen Momentanwert zu verwenden.
Den Bedarf an ergänzendem Licht berechnen
In einem vollständig geschlossenen Raum ohne Tageslicht liefert das elektrische Beleuchtungssystem die geplante DLI. In einem Gewächshaus füllt elektrisches Licht normalerweise eine variable Lücke zwischen Kulturziel und durchgelassenem Tageslicht auf Bestandshöhe.
Nutzen Sie nach Möglichkeit saisonale und stündliche Daten. Ein Dach-Sensorwert ist nicht automatisch der Wert auf der Pflanzenebene, weil Verglasung, Konstruktion, Schirme, Pflanzen und Geometrie die Transmission beeinflussen. Definieren Sie, ob das Projekt für einen durchschnittlichen Tag, einen lichtarmen Auslegungstag, ein Monatsziel oder eine dynamische Steuerungsstrategie ausgelegt ist.
Wenn der erforderliche zusätzliche DLI und die verfügbaren Beleuchtungsstunden bekannt sind, berechnen Sie den erforderlichen durchschnittlichen zusätzlichen PPFD:
Supplemental PPFD = supplemental DLI × 1,000,000 ÷ (hours × 3600)
Die gewählte Photoperiode muss innerhalb der Kultur- und Produktionsgrenzen bleiben. Eine Verlängerung der Stunden ist kein unbegrenzter Ersatz für Intensität.
Die wirksame Fläche des Pflanzenbestands definieren
Verwenden Sie den Pflanzenbestand, der Licht erhalten muss, und nicht automatisch den Raumfußboden oder die Leuchtenfläche. Schließen Sie Gänge nur aus, wenn das Design sie bewusst ausschließt. Berechnen Sie für Bänke oder mehrstöckige Regale jede beleuchtete Ebene getrennt.
Dokumentieren Sie Länge, Breite, Form, Lücken, Beetabstand, Ebenenabstand, Pflanzenhöhe und die erwartete Bestandsentwicklung. Ein kleiner Bestand im Frühstadium und ein ausgewachsener geschlossener Bestand können unterschiedliche Abfang- und Gleichmäßigkeitsverhalten zeigen.
Unregelmäßige Grenzen sollten in Zonen aufgeteilt werden. Unterschiedliche Kulturen, Stadien, Tageslichtexpositionen oder Montagebeschränkungen können getrennte Beleuchtungsgruppen statt eines anlagenweiten Durchschnitts erfordern.
Fordern Sie modellspezifische Leuchtennachweise an
Fordern Sie für jede Kandidatenleuchte an:
- geprüfter PPF und Eingangsleistung;
- PPE, berechnet als Photonenlichtstrom pro Joule unter den angegebenen Prüfbedingungen;
- spektrale Quantenverteilung;
- Photonenintensitäts- oder Verteilungsdaten;
- modellspezifische PPFD-Karten mit Prüfgeometrie;
- Abmessungen, Masse, Montage, Eingang, Dimmung und Steuerungsgrenzen;
- durch Nachweise gestützte thermische und umgebungsbezogene Bewertungen;
- Informationen zu Sicherheit, EMV, Zuverlässigkeit und Wartung;
- Berichtsnummer, Labor, Muster-Modell, Revision und Datum.
Die Horticultural Technical Requirements V4.0 des DesignLights Consortium (DLC) bieten einen aktuellen Rahmen für Qualifikation und Berichterstattung zu Pflanzenleuchten, einschließlich Informationen zu Photonenlichtstrom, Effizienz, Verteilung und Steuerbarkeit innerhalb des Programmumfangs. Die Qualifikation ist eine Eingabe für den Produktvergleich; die Lichtabgabe an der Pflanzenebene hängt weiterhin von Modell, Betriebszustand und installierter Geometrie ab.
Leiten Sie PPF nicht aus der Wattzahl ab, es sei denn, ein verifizierter PPE-Wert gilt für die genaue Betriebsbedingung. Leiten Sie die PPFD-Abdeckung nicht allein aus PPF ab, weil Verteilung und Geometrie bestimmen, wo Photonen auftreffen.
Die anfängliche Leuchtenanzahl schützen
Eine anfängliche Photonenbudgetschätzung kann verwenden:
Required canopy photon rate = target average PPFD × canopy area
Dann:
Initial fixture count = required canopy photon rate ÷ (fixture PPF × utilization factor)
Runden Sie auf und testen Sie anschließend ein physisches Layout. Der Nutzungsfaktor stellt den Anteil des emittierten PPF dar, der voraussichtlich den definierten Pflanzenbestand erreicht. Er berücksichtigt Photonen, die außerhalb der Kulturfläche auftreffen oder an anderer Stelle abgefangen werden. Er ist keine universelle Konstante.
Nehmen Sie für ein hypothetisches Design einen Pflanzenbestand von 20 Quadratmetern, eine angestrebte durchschnittliche Zusatz-PPFD von 300, einen verifizierten Leuchten-PPF von 1.500 Mikromol pro Sekunde und einen vorläufigen Nutzungsfaktor von 0,75 an.
Die erforderliche Photonenrate auf Pflanzenebene beträgt 300 × 20 = 6,000 Mikromol pro Sekunde. Die geschätzten abgegebenen Photonen pro Leuchte betragen 1,500 × 0.75 = 1,125 Mikromol pro Sekunde. Der Quotient beträgt 5.33, daher liegt die anfängliche Anzahl bei sechs Leuchten.
Dies ist kein fertiges Design. Sechs Leuchten können weiterhin unzulässige Hotspots, dunkle Ränder, strukturelle Schatten oder Probleme mit Freiräumen verursachen. Die Nutzungsannahme und das Layout müssen überprüft werden.
| Durchgerechnete Schätzung | Wert | Berechnung oder Entscheidung |
|---|---|---|
| Bestandsfläche | 20 m? | Definierte produktive Pflanzenebene |
| Zielwert für die durchschnittliche ergänzende PPFD | 300 ?mol/m?/s | Durch den qualifizierten Kulturplan festgelegt |
| Erforderliche Photonenrate im Pflanzenbestand | 6,000 ?mol/s | 300 × 20 |
| Verifizierte PPF der Leuchte | 1,500 ?mol/s | Genaues Modell und Betriebszustand |
| Vorläufige Nutzung | 0.75 | Projektannahme zur Validierung |
| Anfangsmenge | 6 Leuchten | 6,000 ÷ (1,500 × 0.75), aufgerundet |
Dieselbe Berechnung liefert ein anderes Ergebnis, wenn sich Grenze der Pflanzenebene, Zielwert, Leuchtenlichtstrom oder Nutzung ?ndern. Zeigt eine PPFD-Karte, dass sechs Leuchten die Mindest- oder Gleichm??igkeitsanforderung verfehlen, erhöhen oder versetzen Sie Leuchten, auch wenn das durchschnittliche Photonenbudget ausreichend wirkt. Zeigt die Karte ?berm??igen Lichtstrom, prüfen Sie Abstand, Zonierung oder Dimmung, bevor Sie Ausrüstung entfernen, die für die Randabdeckung benötigt wird.
Für Gleichm??igkeit planen, nicht nur für durchschnittliche PPFD
Leuchtenabstand, Montagehöhe, optische Verteilung, ?berlappung, Raumreflexion und Form der Pflanzenebene steuern die Gleichm??igkeit. Eine einzelne Leuchte mit hohem Lichtstrom kann das Photonenbudget erfüllen, aber eine helle Mitte und schwachen Rand erzeugen. Mehrere Leuchten können die ?berlappung verbessern, jedoch nur bei geplanter Geometrie und Steuerung.
Legen Sie fest, welche Gleichmäßigkeitskennzahl verwendet wird, etwa Minimum-zu-Durchschnitt oder Minimum-zu-Maximum der PPFD, und definieren Sie die akzeptierte Messfläche. Entfernen Sie niedrige Randwerte nicht nachträglich, wenn die Produktionsgrenze nicht formell geändert wurde.
Tragkonstruktionen, Bewässerungsleitungen, HLK-Geräte, Regale und Pflanzen können Schatten werfen. Beziehen Sie sie in Modell oder Pilotversuch ein. In Gewächshäusern kann das Tageslichtmuster weniger gleichmäßig als das elektrische Lichtmuster sein und sich über Tag und Jahreszeit ändern.
Montagehöhe als leuchtenspezifische Variable behandeln
Das Anheben einer Leuchte verteilt Photonen ?blicherweise ?ber eine gr??ere Fläche und senkt die Spitzen-PPFD; das Absenken konzentriert den Lichtstrom gewöhnlich. Das Ergebnis hängt von Abmessungen, Optik, Verteilung, benachbarten Leuchten und Pflanzenebene ab.
Daher kann eine allgemeine Empfehlung wie 12, 18, 24 oder 30 Zoll nicht zwischen Produkten ?bertragen werden. Verwenden Sie die geprüfte Herstellerkarte bei der angegebenen Höhe als Ausgangspunkt und bestätigen Sie anschließend Freiraum, Wärmebedingungen, Bewässerungseinwirkung, Zugang für Mitarbeitende und das vollständige Raster auf Pflanzenebene.
Mit dem Pflanzenwachstum ändert sich der Abstand zum Bestand. Definieren Sie, wie Höhe, Dimmung oder Leuchtengruppen angepasst werden und wie die Änderung dokumentiert wird.
PPFD-Karten kritisch lesen
Eine nützliche Karte sollte exaktes Leuchtenmodell und Betriebszustand, Montagehöhe, Rastergr??e und -abstand, Messebene, Raum- oder Zeltabmessungen, Oberflächenreflexion, Sensor, Stabilisierung, Eingangsbedingung und die Verwendung einer oder mehrerer Leuchten identifizieren.
Vergleichen Sie Karten nur bei vergleichbaren Prüfbedingungen. Ein hoher Mittelwert auf einem kleinen Raster kann beeindruckend wirken und zugleich eine schlechte Randabdeckung verbergen. Ein Durchschnitt ohne Einzelpunkte verdeckt die Gleichmäßigkeit. Eine Karte innerhalb reflektierender Wände repräsentiert möglicherweise keine offene Anzuchtbank.
Digitalisierte Marketinggrafiken sind Planungshilfen und keine abschließenden Nachweise für die Inbetriebnahme. Fordern Sie zugrunde liegende Werte oder einen Bericht an, wenn das Projektrisiko dies rechtfertigt.
Ein repräsentatives Raster des Pflanzenbestands messen
Installieren Sie vor der vollständigen Umsetzung einen repräsentativen Bereich und messen Sie PPFD auf einem definierten Raster in der vorgesehenen Pflanzenebene. Verwenden Sie einen kalibrierten, zum Spektrum passenden Quantensensor und befolgen Sie dessen Anweisungen. ASABE führt ANSI/ASABE S642.1 SEP2025 als aktuelles Verfahren zur Messung und Prüfung elektromagnetischer Strahlungsquellen für Pflanzenwachstum und -entwicklung auf.
Dokumentation:
- Leuchtenmodell, Seriennummer oder Charge, Revision und Steuerungseinstellung;
- Montagehöhe und Abstand;
- Raumabmessungen, Oberflächen und Hindernisse;
- Rasterkoordinaten und Sensorausrichtung;
- Eingangsspannung, Stabilisierungszeit, Temperatur und Tageslichtbedingung;
- jeden Punktwert, Durchschnitt, Mindestwert, Höchstwert und die gewählte Gleichmäßigkeitskennzahl.
Trennen Sie elektrische Lichtmessungen von Tageslicht, wenn das Design dies erfordert. Eine Smartphone-App kann für eine grobe Erkundung nützlich sein, sollte jedoch kalibrierte Projektabnahmemessungen nicht ersetzen, sofern ihre Genauigkeit nicht für Gerät, Diffusor, Spektrum und Bereich validiert wurde.
Dimmung und Zonierung zur Steuerung von Abweichungen verwenden
Dimmung kann überschüssigen Lichtstrom verringern, Zonen ausgleichen, Wachstumsphasen unterstützen oder auf Tageslicht reagieren. Sie kann jedoch nicht in jedem Fall eine grundsätzlich schlechte Verteilung korrigieren. Bestätigen Sie für die exakte Leuchte die Beziehung zwischen Steuerungseinstellung, Eingangsleistung, PPF, Spektrum und PPFD.
Gruppieren Sie Leuchten nach Kulturzone, Tageslichtexposition, Ebene oder Wachstumsphase. Dokumentieren Sie Mindestdimmstufe, Schrittgr??e, Reaktion, Fehlerzustand, Sensorposition, Zeitplan und manuelle ?bersteuerung. Prüfen Sie die Pflanzenebene nach ?nderungen bei der Inbetriebnahme erneut.
Die Energieplanung sollte gemessene oder geprüfte Eingangsleistung bei erwarteten Betriebszuständen und Zeitplänen verwenden, nicht nur die maximale Nennleistung.
Ein praktischer Auslegungsablauf
- Definieren Sie Kultur, Sorte, Entwicklungsstadium, Pflanzenbestand, Umgebung und Produktionsziel.
- Geben Sie den Ziel-PPFD/DLI und die Photoperiode anhand einer qualifizierten Kulturquelle frei.
- Messen oder modellieren Sie gegebenenfalls den Tageslichtbeitrag.
- Berechnen Sie den erforderlichen zusätzlichen PPFD und die Photonenrate des Pflanzenbestands.
- Modellspezifische Nachweise zu PPF, Spektrum, Verteilung, Elektrik, Wärme und Steuerung einholen.
- Wählen Sie einen dokumentierten vorläufigen Nutzungsfaktor und berechnen Sie die anfängliche Anzahl.
- Ordnen Sie die Leuchten so an, dass die Anforderungen an Freiraum und Gleichmäßigkeit erfüllt werden.
- Simulieren oder prüfen Sie modellspezifische PPFD-Karten unter übereinstimmenden Bedingungen.
- Installieren Sie einen repräsentativen Bereich und messen Sie ein Raster im Pflanzenbestand.
- Passen Sie Anzahl, Abstand, Höhe, Zonierung oder Dimmung an und wiederholen Sie die Abnahmemessungen.
Prüfen Sie vor dem Vergleich von Leuchtenformen Arten von Pflanzenleuchten und die Grundlagenleitfaden für Pflanzenbeleuchtung. Käufer können auch die LED-Erntelampenfamilie als Ausgangspunkt für die Produktkategorie prüfen und anschließend Kontaktieren Sie New Lights mit Wachstumsphase, Bestandszeichnung, Tageslichtprofil, Ziel-DLI, Photoperiode, Umgebungsbedingungen und den erforderlichen Nachweisen für eine modellspezifische Layoutprüfung.
Häufig gestellte Fragen
Kann die Leuchtenleistung bestimmen, wie viele Pflanzenleuchten ich benötige?
Nein. Wattzahl ist elektrische Eingangsleistung. Die Menge hängt außerdem von geprüftem Photonenlichtstrom, Verteilung, Fläche der Pflanzenebene, Nutzung, Kulturziel, Photoperiode, Tageslicht und Gleichm??igkeit ab.
Reicht der durchschnittliche PPFD aus?
Nicht allein. Prüfen Sie Minimum, Maximum, Verteilung, die gewählte Gleichmäßigkeitskennzahl und ob jeder Messpunkt innerhalb des definierten Produktionsbestands liegt.
Kann ich ein Abdeckungsdiagramm des Herstellers verwenden?
Verwenden Sie sie nur dann als Planungseingabe, wenn sie exaktes Modell und Prüfbedingungen identifiziert. Prüfen Sie wichtige Projekte mit passender Simulation oder Messungen im Raster der Pflanzenebene.
Welche Montagehöhe sollte ich verwenden?
Es gibt keine universelle Höhe. Verwenden Sie modellspezifische Verteilungsdaten, Freiraum- und Umgebungsgrenzen und messen Sie anschließend das tatsächliche Bestandsraster.
Wie verändert Tageslicht die Leuchtenanzahl?
Berechnen Sie bei ergänzender Gewächshausbeleuchtung die DLI-Lücke unter der gewählten saisonalen Auslegungsbedingung und Steuerungsstrategie. Der Tageslichtbeitrag muss auf Bestandshöhe gemessen oder modelliert werden.
Sollte ich zusätzliche Leuchten für eine spätere Erweiterung einplanen?
Planen Sie bei Bedarf modulare elektrische und steuerungstechnische Kapazität, installieren Sie jedoch keinen willkürlichen ?berschuss an Lichtstrom. Berechnen Sie neu und nehmen Sie erneut in Betrieb, wenn sich Pflanzenfläche, Kultur, Ebene oder Zielwert ?ndern.
Redaktionelle Quellen
- DesignLights Consortium, Technische Anforderungen für den Gartenbau V4.0: https://designlights.org/our-work/horticultural-lighting/technical-requirements/hort-v4-0/
- ASABE, ANSI/ASABE S640 JUL2017 (R2022), Mengen und Einheiten elektromagnetischer Strahlung für Pflanzen: https://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=48303
- ASABE, Veröffentlichte Normen, einschließlich ANSI/ASABE S642.1 SEP2025: https://asabe.org/publications-standards/standards-development/national-standards/published-standards
- Paucek et al., Anwendungen und Entwicklung von LEDs als Zusatzbeleuchtung für Tomaten in unterschiedlichen Breitengraden: https://www.mdpi.com/2073-4395/11/5/835
