LED-Beleuchtung im Naturaquarium (Teil 4) – LED lighting in Aquariums (part 4)

Als Aquarienpflanzenfreund kommt es mir natürlich sehr auf die richtigen Lichtverhältnisse für die Pflanzen an! Joe beschreibt die wichtigsten Faktoren sehr ausführich

Interview-Thema: LED-Beleuchtung in der Naturaquaristik (Teil 4)

Aquascapia: Auf welche Werte sollte ich besonders achten, wenn ich die Vorzüge der Leds mir zu Nutzen machen möchte?

Es sollten LEDs mit einem günstigen Lumen/Watt Wert sein, je mehr Lumen pro Watt, desto besser. Ein Wert zwischen 80-90Lumen/Watt ist schon sehr gut, einer darüber ausgezeichnet für den aktuellen Stand der Entwicklung und des Marktangebots. Das Maximum scheint im Augenblick ein Wert von etwa 135Lumen/Watt zu sein, im A max / V max Bereich erlangt. Ich denke, der Tag, an dem wir die 150Lumen/Watt Marke auch unterhalb der maximal zulässigen Betriebswerte erreichen, ist nicht mehr allzu fern und dann hat die Leuchtstoffröhre in der Aquaristik wohl so gut wie ausgedient, denn das erreicht selbst die leistungsfähigste Konstellation längst nicht mehr (liegt für T5 aktuell bei 80 bis knapp 100Lumen/Watt, realistisch eher 80-90Lumen/Watt, bei gegenüber LEDs deutlich eingeschränkter Flexibilität z.B. hinsichtlich Spektren und Flächenausgestaltung etc.).

Auch ein niedriger Wert für die Wärmeentwicklung ist sinnvoll, da der für die Lichtmenge verfügbare Anteil zugeführter Energie dann größer ist, der für die Kühlung zu betreibende Aufwand nicht zu hoch wird und die Lebensdauer der LED sich verbessert. Kühlkörper in geeigneten Dimensionen und Formen sind ein Muß, saubere, elektrisch isolierte,  thermische schlüssige Verbindung zwischen LED und Kühlkörper ebenso.

Zur Förderung des Pflanzenwachstums sollten unbedingt LEDs mit hohem Blauanteil im Spektrum gewählt werden. Die Lichtfarben werden bei weißen LEDs in Kelvin angegeben (was dem Grad der Erwärmung eines schwarzen Körpers entspricht, bei der er Licht emittiert). LEDs für die Süßwasseraquaristik, bei AquaScapes, sollten ab 6000K oder mehr, bis etwa 8000K oder gar 10000K haben. Das garantiert, daß ihr Blauanteil besonders hoch und der Rotanteil dagegen etwas niedriger liegt. Ich möchte hier nicht zu weit in Richtung Pflanzenphysiologie schauen, das wäre ein anderes Interview-Thema, aber es ist wichtig, das zu verinnerlichen und nicht den Fehler zu machen, sich vom eigenen Gefühl zu Lichtstimmungen, oder noch schlimmer, Gerede in diesen Dingen nicht bewanderter leiten zu lassen. Für die Meerwasser-Aquaristik würden wir über 10000K bis etwa 20000K bzw. zusätzlich spezielle Blaustrahler reden. Doch das laß uns ein ander Mal machen, sonst wird es hier zu lang und ermüdend.

RGB-LEDs sind immer ein Zusatz, nicht Thema einer Hauptbeleuchtung, auch wenn man damit ein geeignetes Weiß mischen kann. Das hängt damit zusammen, daß die Helligkeiten, die mit RBG-LEDs erreichbar sind, immer unter denen einer reinen Weiß-strahlenden LED liegen. Es würde auch die Einschätzung der Lichtquantität erschweren, da die entsprechenden Werte bei RGB-LEDs für jede einzelne Lichtfarbe nicht in Lumen, sondern ihrer Wellenlänge angegeben werden. Die Maßeinheit dafür ist Nanometer (also z.B. “Blau, 470nm). Wer RGB-LEDs als Zusatz anbringen möchte, kann das selbstverständlich so machen.

Worauf man ebenfalls ein Auge haben sollte, ist der Abstrahlwinkel der LEDs, in Altgrad angegeben. So haben die meisten LED-Strips einen von etwa 120°-140°, wie eben vom Hersteller angegeben. Bei einzeln oder auf Rund- bzw. Sternplatinen montierten Hochleistungs-LEDs schwankt dieser Wert, je nach LED, zwischen etwa 90° und ebenfalls bis etwa 120°. Der Abstrahlwinkel ist mitverantwortlich dafür, wieviel Licht der LED oder LED-Kette auch am Boden eines Aquariums ankommt. Je kleiner, desto höher fällt diese Menge aus, wobei sich die beleuchtete Fläche, je nach Abstand zur LED-Oberfläche, umgekehrt proportional verhält; d.h. dabei entsprechen kleiner wird. Nochmal: mit sinkendem Abstrahlwinkel steigt die den Aquarienboden erreichende Lichtmenge unterhalb der LED, aber gleichzeitig sinkt die Größe der beleuchteten Fläche auf dem Aquarienboden. Das bedeutet, daß man vorher, wenigstens durch überschlägiges Ausrechnen, prüfen sollte, ob die gesamte Bodenfläche des Aquariums bestrahlt wird und bei welchem Winkel das mit der geplanten Beleuchtung am besten erreichbar ist. Etwas Zugabe rundum darf ruhig sein, nur allzu verschwenderisch sollte man es damit nicht halten. Diesen Winkel kann man, sofern solche Bauteile für die geplante Konstruktion verfügbar sind, durch entsprechende Vorsatzlinsen erzielen. Für einzelne Hochleistungs-LEDs oder deren Sets auf Rundplatine z.B., gibt es sie in Kegelform, einzeln oder als Mehrfachlinsen-Set (oder entsprechende Reflektoren), für LED-Strips als sogenannte Linearlinsen, also langgestreckte Linsen.

Ein Beispiel zur Veranschaulichung der Wirkung:
Wir planen eine LED-Beleuchtung für ein Nano; Länge etwa 26cm, Breite etwa 20cm, Höhe etwa 25cm. Geplant sind zwei LED-Strips auf Alu-Kühlschienen in 25cm Länge und 10cm Abstand parallel zueinander. Damit erreichen wir laut LED-Hersteller, sagen wir 500 Lumen (1000Lumen/Meter). Die LEDs des Strip strahlen im 120° Winkel ihr Licht aus. Mittels folgendem Link aus dem Internet können wir errechnen, wieviel Licht dieser LED-Konstruktion in 25cm Tiefe am Boden des Aquarium ankommt, wenn wir die Konstruktion so, wie bislang beschrieben bauen und anwenden (MEMO an MICH: Link setzen). Es würden dort bei 500 Lumen 849 Lux ankommen, wobei der Lichtkegel am Aquarienboden 0,9m Durchmesser hätte. Das wäre ein viel größerer Lichtkegel, als wir ihn dort brauchen, also Verschwendung. Wir planen, eine Linearlinse mit 30° Abstrahlwinkel zu verwenden und unsere Konstruktion damit zu verbessern. Die neue Berechnung ergibt bei ebenfalls 500 Lumen nun 35468 Lux bei einem Lichtkegeldurchmesser von nur noch 0,1m – genau das, was wir bei zwei LED-Strips parallel im angegeben Abstand nebeneinander brauchen. Und dabei hat sich die am Aquarienboden ankommende Lichtmenge enorm erhöht, um mehr als Faktor 40! Zwar hätte ein LED-Strip dieser Länge nur den halben Lumenwert, nämlich 250 Lumen, aber wir nehmen 2 davon und haben so insgesamt 500 Lumen, die Luxwerte entsprechen also der Gesamtmenge an Licht am Aquarienboden und das möchten wir ja wissen. Ihr seht, solche Linsen lohnen sich. Mit dieser Lichtmenge am Boden Eures Nano wächst dort z.B. auch HCC (Hemianthus callitrichoides “Cuba”, Kuba-Perlkraut). Alles, was ihr braucht, sind 2×0,25m LED-Strip, 2×0,25m Alu-Kühlprofil, 2×0,5m Linearlinse passend in 30°, ein passendes NT, etwas Kabel, Lot, Verbindungsstecker etc., Euer Werkzeug und einen geeignet Platz zum Aufbau der Beleuchtung sowie Material zum wasserdichten Versiegeln der Stripstellen, die sonst durch Feuchtigkeitseinwirkung Schaden erleiden würden. Auch die Kosten wären überschaubar – nicht günstiger, als eine gekaufte, betriebsbereite Leuchte mit Energiesparleuchtmittel, aber besser. Der Stromverbrauch läge bei knapp 10 Watt, für die Lichtmenge gut.

Viel zu lesen aber wirklich interessant und aufschlussreich! Findet Ihr nicht auch?
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