De omschakeling van HPS naar LED

Hogedruknatriumverlichting (HPS) is jarenlang de standaard geweest voor assimilatiebelichting in kassen en indoor teelt. In het afgelopen decennium heeft LED zijn intrede gedaan op het gebied van verlichting. Waarom is dit gebeurd, wat zijn de verschillen, en hoe ziet de toekomst eruit?

Sinds het eerste commerciële gebruik van HPS-verlichting zijn er talloze kleine technologische verbeteringen doorgevoerd. Aanvankelijk waren alle ballasten magnetisch en alle lampen single-ended. Dit was destijds de meest efficiënte en enige optie, dus dit was de technologie die we gebruikten. Door de jaren heen verbeterde de lampkwaliteit doordat productielijnen werden verfijnd en er lering werd getrokken uit gebruik in de praktijk. Stap voor stap werden armaturen efficiënter en verbeterde de reflectortechnologie. Een belangrijke stap in de HPS-technologie was de komst van elektronische ballast en double-ended lampen. Deze verbeteringen maakten een verschil in de efficiëntie. Maar inmiddels is de technologie volledig uitontwikkeld, en is het onwaarschijnlijk dat we nog significante verbeteringen zullen zien.

Tegelijk met de laatste verbeteringen aan HPS-verlichting verbeterde ook de efficiëntie van LED’s. Gestimuleerd door het toenemende gebruik in algemene verlichting, ontwikkelden LED’s zich verder. Tuinbouwverlichting is een van de laatste sectoren waarin LED conventionele verlichtingsproducten vervangt. Dit komt doordat efficiëntie in de tuinbouw allesbepalend is. Als je een ruimte verlicht voor mensen om te verblijven of te werken, gelden andere eisen dan voor het verlichten van planten. Omdat planten licht omzetten in energie, en wij dit kunnen meten, hebben de meest efficiënte lichtbronnen commercieel de voorkeur. Het klinkt misschien tegenstrijdig, maar vanuit het perspectief van assimilatiebelichting zijn HPS-lampen nooit bijzonder inefficiënt geweest.

Toch overtroffen LED’s de efficiëntie van HPS-lampen al enkele jaren voordat grootschalige adoptie plaatsvond. Een belangrijke factor waarom dit niet eerder gebeurde, was de kostprijs. Energieprijzen lagen vroeger lager dan we nu gewend zijn, maar aanvankelijk waren de kosten van de technologie te hoog. Zoals bij alle nieuwe technologieën lag de prijs van LED’s hoog – meerdere malen die van een vergelijkbaar HPS-systeem – terwijl de efficiëntie niet veel hoger lag. Vroege adoptie kwam van degenen die in de technologie geloofden. Deze early adopters stimuleerden fabrikanten om te investeren in verdere ontwikkeling.

Is efficiëntie de enige reden dat de wereld van kweekverlichting overstapt van HPS naar LED? Nee, LED-technologie heeft nog een aantal andere voordelen die het superieur maken. Een belangrijk verschil is het spectrum. De fysieke eigenschappen van HPS-lampen (alle HID-lampen) beperken in hoeverre het spectrum kan worden aangepast. Met LED kunnen we het spectrum vrijwel precies ontwerpen zoals we willen. Over het algemeen gebruiken LED-armaturen voornamelijk blauwe en rode LED’s, samen met witte LED’s. Witte LED’s zijn blauwe LED’s met een fosforcoating die het hoogenergetische blauwe licht omzet in langere golflengtes met minder energie, waardoor een mix ontstaat die wit oogt. Vergeleken met de mix binnenin HPS-lampen kunnen fosforcoatings voor LED’s veel verder worden aangepast, wat leidt tot vele verschillende ‘witte’ LED’s. Vrijwel elk spectrum kan worden samengesteld in combinatie met pure rode en blauwe LED’s.

Een ander verschil tussen de twee technologieën is de manier waarop armaturen worden onderhouden. Dit is neutraal terrein, aangezien beide kanten voor- en nadelen hebben. LED’s vergen zeer weinig onderhoud en hoeven doorgaans alleen te worden gereinigd gedurende hun levensduur, waarbij ze zeer geleidelijk in output afnemen totdat ze uiteindelijk vervangen moeten worden, terwijl het energieverbruik constant blijft. Toch neemt de gewasopbrengst geleidelijk af. HPS-armaturen daarentegen kunnen volledig worden opgeknapt door de lamp- en reflectorcombinatie te vervangen, waarmee het armatuur weer terugkeert naar zijn oorspronkelijke output. Maar het vervangen van onderdelen brengt uiteraard kosten met zich mee die hoger liggen dan de kosten van het periodiek reinigen van LED-armaturen.

Ook de warmtelast en de manier waarop warmte zich verspreidt, maken een groot verschil. Dit is een van de eigenschappen van LED-verlichting waar telers na de omschakeling soms aan moeten wennen. HPS levert een behoorlijke hoeveelheid stralingswarmte, terwijl de warmte van LED voornamelijk via convectie recht omhoog stijgt. Stralingswarmte helpt planten gemakkelijker te transpireren, terwijl het onder LED soms lastig kan zijn om een plant voldoende te laten verdampen, wat soms extra verwarming vereist. Een factor hierin is het blauwaandeel in het spectrum, iets waar we onder HPS-verlichting nooit echt rekening mee konden of hoefden te houden, aangezien dit de transpiratie al stimuleerde en de mogelijkheid om het spectrum drastisch te veranderen niet bestond.

Hoe ziet de toekomst eruit? We zullen de komende jaren waarschijnlijk een volledige overstap naar LED zien; de tekenen zijn er al. Gedreven door energiekosten en dalende armatuurprijzen wordt de keuze voor LED boven HPS steeds eenvoudiger. Hybride installaties kunnen echter nog een langere levensduur hebben. Zoals in dit artikel al werd genoemd, is HPS niet inefficiënt; LED is simpelweg efficiënter. Maar wanneer wat stralingswarmte nuttig is in de teelt, vooral in koudere klimaten, zullen hybride systemen mogelijk nog wat langer aanwezig blijven.

Bij DLI hebben we samen eeuwen aan tuinbouwervaring; we hebben de levenscyclus van HPS-technologie sinds het ontstaan ervan gevolgd, eraan meegewerkt en er een voortrekkersrol in gespeeld. Nu staan we aan de voorhoede van innovatie op het gebied van LED.

Geschreven door: Jeroen Dercksen Sales Manager Indoor Cultivation.
“Ik ben altijd al geïnteresseerd geweest in Controlled Environment Agriculture en ben al meer dan 15 jaar actief in deze sector. Als ik iets niet begrijp, wil ik het uitzoeken. Maar ik deel ook graag kennis. Samen kunnen we de wereld verbeteren en revolutioneren, om deze toekomstbestendig te maken.”