Waar op te letten bij LED?
Esther de Beer, Danielle Smits - van Tuijl Philips Horti December 10, 2014
Overzicht • • • •
2
Introductie LED Systeem rendement Hoe meten we licht? Waar op te letten zodat u geen appels met peren vergelijkt.
December 10, 2014
Philips Horti
What is an LED?
Optical power (Watt) Radiant efficiency =
Electrical power (Watt)
14
December 10, 2014
Philips Horti
Optical power x 100% Electrical power
Temperature Current
Efficiency of an LED system Temperature Current
Electrical power (Watt)
Radiant efficiency = x
Optical power x 100% Electrical power
Driver efficiency x Optical efficiency
= System efficiency Optical power (Watt)
14
December 10, 2014
Philips Horti
Example from general lighting
LED Die
LED Array
150 lm/W
90%
135 lm/W
90%
85%
128 lm/W
50%
Driver
LED Luminaire
122 lm/W
95%
115 lm/W
64 lm/W
70%
45 lm/W
Optics
• Same LED performance can give large differences in system performance • Take care which efficacy is claimed: system efficacy is what counts.
5
December 10, 2014
Philips Horti
A plant needs light to grow: photosynthesis
photons
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
12 December 10, 2014
Philips Horti
Plants see light differently than we do Plants have a different sensitivity for light than, for example, humans. We are most sensitive to green light, plants have a broader sensitivity for photosynthesis with a preference for blue and red light.
3 December 10, 2014
Philips Horti
…therefore we describe it differently
Amount of light: Lumen or Lux (=lumen/m2) The amount of radiation is weighed with the human eye sensitivity curve
Amount of light: Micromole/s or Micromole/m2/s The amount of radiation in the 400-700 nm range (in # photons)
Efficacy: Lumen/W
Efficacy: Micromole/J
3 December 10, 2014
Philips Horti
Maximum efficacy of radiation for humans white light Combination of colors MAXIMUM @ 555 nm
Theoretical maximum efficacy Theoretical maximum efficacy white light NOTE: These are theoretical limits. Practical limits are much lower.
3 December 10, 2014
Philips Horti
= 683 Lm/W (@555nm) ~ 300 Lm/W
Cyan
Maximum efficacy (micromol/J)
Maximum efficacy for photosynthesis MAXIMUM
MAXIMUM @ 555 nm
Wavelength (nm)
Photosynthetically Active Radiation (PAR): 400 – 700 nm Energy per photon is inversely proportional to wavelength a blue photon has more energy than a red photon 1Woptical of blue photons contain less photons than 1Wopticaof red photons Theoretical maximum efficacy: blue: 3.6 micromole/J red: 5.5 micromole/J
3 December 10, 2014
Philips Horti
NOTE: These are theoretical limits. Practical limits are much lower.
Light measurements
11
Total light output
Illumination level on a surface
Micromole/s
Micromole/m2/s
Ulbricht’s sphere
PAR sensor
December 10, 2014
Philips Horti
Can this be true? replace
100 W incandescent
by
100 lux
1W LED
100 lux
Measurement can be true… …if this LED is the solution you want depends on where you need light Spatial light distribution is important 3
December 10, 2014
Philips Horti
Can this be true? replace
by
100 lux
100 lux
Measurement can be true… …if this LED is the solution you want depends on where you need light Spatial light distribution is important 3
December 10, 2014
Philips Horti
Compare apples to apples • • • •
3
Make comparisons in the relevant units (micromole/J for plants) Compare efficacy at system level Base conclusions on real measurement data Take spatial light distribution and uniformity into account
December 10, 2014
Philips Horti
Ervaringen van IDC naar praktijk Esther de Beer, Danielle Smits - van Tuijl Philips Horti December 10, 2014
Agenda • LED in chrysant, samenvattend de proeven van afgelopen 3 jaar • LED proef op knopvorming chrysant (aug-nov 2014 in IDC LED) • LED in praktijk
2
December 10, 2014
Philips Horti
Chrysanten onderzoeken (I) • 1e proef (Botany 2011-2012): – 100% LED was 2-3 dagen trager dan SON-T, – Hybride geen (of nauwelijks) vertraging – Extra verrood bij 100% LED gaf langere stelen en was net zo snel als SON-T – LED gaf meer versgewicht per MOL. Hybride ook deels
4
December 10, 2014
Philips Horti
Chrysanten onderzoeken (II) • 2e proef (WUR): – Verrood einde dag behandeling: geen effect op vertraging • 3e & 4e proef (Beyond & RiverFlowers; LED bij huidige SON-T gehangen – Extra licht = extra gewicht (evenredig) • 5e proef (Beyond) – 50% van SON-T vervangen door LED geeft ~1dag vertraging • 6e proef (WUR) – Hybride 1-2 dagen vertraging (1,0°C lagere planttemp tov SON-T) – LED 3-4 dagen vertraging (0,3°C lagere planttemp tov SON-T) • Samenvattend: – Soms vertraging, soms niet – Planttemperatuur lijkt niet de enige oorzaak van vertraging te zijn – Soms meer grammen/MOL licht, soms ook niet • Onderzoeksvraag: Hoe kunnen we chrysant onder LED net zo snel telen als onder SON-T? 5
December 10, 2014
Philips Horti
Chrysantproef op IDC-LED Fides & Deliflor plantmateriaal gesponsord • Doel: Kunnen we met lichtkleur de bloeisnelheid beinvloeden? – Hoog/laag blauw – Met/ zonder verrood • 14 LD • 26 Sept in de korte dag – 12h daglengte om op de grens te zitten qua daglengte • Anastasia, Baltica, Country, Zembla
6
December 10, 2014
Philips Horti
Metingen tussentijds • LD meting: – Alleen lengte gemeten; geen verschillen gezien • Knoponderzoek – Met en zonder verrood; Links met verrood is verder dan rechts zonder verrood
7
December 10, 2014
Philips Horti
Na 19 KD
Zonder verrood: laatste blaadjes meoten zich nog ontvouwen 9
December 10, 2014
Philips Horti
Met verrood; al knoppen met blote oog zichtbaar
Verhuizen van Anastasia naar de kas Niet statistisch; het geeft wel een indicatie
DR / B 87 / 13
DR / B 95 / 5
DR / B / FR DR / B / FR 95 / 5 / 5 80 / 20 / 5 Lichtverdeling in procenten
10
December 10, 2014
Philips Horti
DR / B 80 / 20
DR / B / FR 80 / 20 / 10
Waarom verrood op hoog blauw meer effect dan op laag blauw? De plant in balans • KD plant: Om in knop te komen heeft de plant een bepaalde fytochroom balans nodig (uitgedrukt in PSS).
11
PSS waarde
Fytochroom balans
KD plant reactie
Veroorzaakt door
Hoge PSS
Veel actief fytochroom
Vegetatief
Dieprood
Lage PSS
Weinig actief fytocroom
Generatief
Donker, verrood & blauw
December 10, 2014
Philips Horti
Conclusie LED in chrysant • Zowel blauw als verrood kunnen generativiteit van de plant bevorderen
• Verrood kan nadelig strek geven (gezien in proef bij Riverflowers) • Vertraging van KD planten onder LED in afgelopen proeven kunnen (deels) veroorzaakt zijn door te hoge PSS waarde; – – – – –
12
SON-T LED gebruikt in veel proeven LED behandeling HB + FR LED behandeling LB +FR Zonlicht
December 10, 2014
Philips Horti
~0,84 ~0,89 ~0,85 ~0,88 ~0,72
Andere LED toepassingen in sierteelt • Op IDC-LED zijn en worden veel proeven gedaan In de sierteelt; gerbera, chrysant, roos, verschillende potplanten • Eerste toepassing Philips LED in praktijk; Leo vd Harg potrozen – Kas operationeel februari 2014 (7.000m2 nieuwbouw) – Combinatie van 60micromol LED en 60micromol SON-T
13
December 10, 2014
Philips Horti
Esther de Beer Predevelopment Horti LED Solutions
[email protected]
Danielle Smits – van Tuijl Philips plant specialist
[email protected]
