Lichtbronnen voor belichting van planten

In dit artikel wil ik de lezer deelgenoot maken van mijn ervaringen en beschouwingen over lichtbronnen die gebruikt worden voor de belichting van planten. Er is in de afgelopen 130 jaar natuurlijk veel gebeurd op het lichtgebied, waaronder in chronologische volgorde:

■ 1879 Elektrische lamp
■ 1938 Fluorescentie Lamp
■ 1959 Halogeen Lamp
■ 1961 Hoge Druk Natrium Lamp. (Sodium)
■ 1962 Metaal Halogeen Lamp.(Metal Halide)
■ 1969 Eerste LED (Rood)
■ 1976 Groene LED
■ 1993 Blauwe LED.
■ 1999 WitteLED
■ 2000 Eerste LED Kamerverlichting

Onlangs was ik op bezoek in Hongkong en zag daar tot mijn verbazing dat tuinders, in met plastic afgeschermde veldjes, nog steeds gloeilampen van 100W gebruiken voor de belichting die in guirlandes boven de planten hangt. In feite niet zo vreemd wanneer je bedenkt dat de gewone gloeilamp voor de plant zeer bruikbare straling afgeeft, maar de energiekosten die daarmee gepaard gaan, zijn natuurlijk niet meer van deze tijd. Maar wat een Chinees niet kent, dat eet hij natuurlijk niet.

De gewone gloeilamp
De gewone gloeilamp is eigenlijk meer een warmtebron dan een lichtbron, omdat slechts 10 procent van de opgenomen energie vertaald wordt in bruikbaar licht. De rest van de energie wordt uitsluitend omgezet in warmte. Dat verklaart meteen de plantvriendelijkheid omdat die straling dus vooral in het rode spectrum zit en dat is nu juist wat planten nodig hebben voor de bloei. De plant heeft ook een hoeveelheid blauw nodig voor de groei en het uitbossen, maar dat is geen probleem als planten genoeg daglicht krijgen, waarin zo’n 27 procent blauw zit. In de straling van een natriumlamp zit maar 6 procent blauw wat problemen geeft bij planten die alleen met kunstlicht worden gekweekt. Klanten vragen mij vaak naar de lumen waarde van de verschillende lichtbronnen in de veronderstelling dat je aan de hand daarvan energiezuinige belichting kunt distelleren. Het aantal lumens is een factor die de hoegrootheid van zichtbaar licht meet binnen het voor
de mens zichtbare spectrum. Die lumen waarden van de volgende lampen zijn ongeveer als volgt:

■ Gloeilamp 8-12 lumen per Watt
■ Halogeenlamp 15-25 lumen per Watt
■ Spaarlampen / TL buizen 60-80 lumen per Watt
■ Ledlampen 60-80 lumen per Watt
■ Inductielamp 70-90 lumen per Watt
■ Metaalhalogeenlamp 70-100 lumen per Watt
■ Natriumlamp (Sodium) 120-140 lumen per Watt

Het is dus logisch dat bij de belichting overwegend gebruik wordt gemaakt van de natriumlampen als meest zuinige lichtbron waarover we kunnen beschikken. Planten hebben echter een heel andere lichtgevoeligheid dan het menselijk oog. Je kunt eigenlijk zeggen dat planten helemaal niet geïnteresseerd zijn in het voor ons bruikbare licht, maar juist gevoelig zijn voor het licht dat wij met het menselijke oog niet of nauwelijks waarnemen. Ons oog ‘ziet’ tussen 480 en 620 nanometer (golflengte), terwijl planten juist het meest gevoelig zijn voor het blauwe licht onder de 480 nanometer en het rode licht boven de 620 nanometer. Bij planten noemen we de straling in die uiterst gevoelige golflengtes het stuurlicht.

Lumens
Bij planten zijn dan ook de lumens van een lichtbron van ondergeschikt belang, het is juist te doen om de fotonen die uitgestraald worden op golflengtes rond de 450 nanometer en 630 nanometer of nog hoger. Het blauwe licht zorgt voor de opening van de huidmondjes van het blad, waardoor de energiepakketjes in het blad geraken en aanzetten tot fotomorfogenese. Het rood zorgt voor de bloei en dikkere bladen. Straling boven de 650 nanometer zorgt voor langere planten. Kortom: planten hebben veel licht nodig tussen 400 en 700 nanometer. Het licht aan de boven- en ondergrens wordt echter het meest benut voor het proces van de fotomorfogenese en fotosynthese. Energie in het middengedeelte (groen) wordt nauwelijks aangewend voor het floreren van de plant.

Micro-mol
Bij het licht voor planten spreken we over PAR-licht (Photosynthetic Active Radiation). Waar het bij planten werkelijk om gaat is de PPFD-factor (Photosynthetic Photo Flux Density). Deze laatste wordt gemeten in micro-mol. De micro-mol zijn dus energiepakketjes die gemeten worden aan het aantal van die pakketjes wat per seconde een oppervlakte van 1m² bereikt. Energiezuinige belichting vraagt dus om lichtbronnen die met zo weinig mogelijk gebruik van energie zoveel mogelijk micro-mol opleveren. En dat is niet (meer) de natriumlamp, maar de high power leds. De universiteit van Wageningen heeft al informatie uitgegeven waaruit blijkt dat de leds 2 micro-mol per Watt leveren en dat is ruim 10 procent meer dan de natriumlampen. Het belangrijkste in dit verband is echter dat we een natriumlamp niet kunnen sturen. Het licht komt beschikbaar in een heel breed spectrum waarvan grote gedeelten voor de plant weinig of zelf niet bruikbaar zijn. Er wordt dus heel veel energie ongebruikt de ruimte ingestuurd, terwijl bij leds de golflengtes nauwkeurig te bepalen zijn. Met andere woorden: de in leds gepompte energie kan volledig ten goede komen aan de belichting van de plant, waardoor wel 80 procent of nog meer energie bespaard kan worden. Het is dus nu zaak om per gewas exact de lichtgevoeligheid op elke golflengte te meten en vervolgens met led-clusters te komen, die samengesteld zijn uit high power leds, die juist alleen licht op die welbestemde golflengtes voortbrengen.

Nieuwe generatie led groeilampen
Deze nieuwe generatie led groeilampen worden ontwikkeld in samenwerking met de C&D Groep in China, de 42e grootste onderneming van het Aziatisch land met een omzet van 3 miljard Euro in 2007. Deze producten zijn gepatenteerd. De ontwikkelingen beloven een revolutie in tuinbouwend Nederland waar zo’n 13.000 bedrijven meer dan 10.000 hectare glastuinbouw beheren. De nieuwe led lampen geven een energiebesparing van een hele kerncentrale en zullen ervoor kunnen zorgen dat er een einde komt aan de gele hemelvervuiling waar velen zich zo aan storen. Zonder licht geen leven maar met natriumlampen geen nachtrust.

Kostbaar
Momenteel zijn leds nog behoorlijk kostbaar in vergelijk met natriumlampen. De ontwikkelingen voltrekken zich echter in een razend snel tempo. In het algemeen kan men stellen dat leds zeker 10 procent per jaar verbeterd worden, terwijl de kostprijs met 10 procent daalt. Maar nu al is het zo dat een 400Watt natriumlamp vervangen kan worden door een 90Watt high power led. Dat levert een besparing op van bijna 1,- euro per dag per lamp in de meest voorkomende installaties. Investeringen zijn dus snel terugverdiend én blijvend terug verdiend, omdat de leds vrijwel nooit kapot gaan. Er wordt een garantie gegeven van 3 jaar en er wordt toch zeker uitgegaan van een 6 jaar cyclus voordat leds aan vervanging toe zijn.

A.L.

Naar top