Esther de Beer, Danielle Smits - van Tuijl Philips Horti

December 10, 2014

Waar op te letten bij LED?

2 December 10, 2014 Philips Horti

Overzicht

• Introductie LED • Systeem rendement • Hoe meten we licht? • Waar op te letten zodat u geen appels met peren vergelijkt.

14 December 10, 2014 Philips Horti

What is an LED?

Electrical power (Watt)

Optical power (Watt)

Radiant efficiency = x 100% Optical power

Electrical power

Temperature

Current

14 December 10, 2014 Philips Horti

Efficiency of an LED system

Optical power (Watt)

Electrical power (Watt)

Temperature

Current

Radiant efficiency = x 100% Optical power

Electrical power

Driver efficiency

Optical efficiency

= System efficiency

x

x

LED

Die

LED

Array Optics Driver

LED

Luminaire

150 lm/W 90% 135 lm/W 90% 122 lm/W 95% 115 lm/W

85% 128 lm/W 50% 64 lm/W 70% 45 lm/W

5 December 10, 2014 Philips Horti

Example from general lighting

• Same LED performance can give large differences in system performance • Take care which efficacy is claimed: system efficacy is what counts.

A plant needs light to grow: photosynthesis

12 December 10, 2014 Philips Horti

6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

photons

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 Efficacy: Lumen/W

3 December 10, 2014 Philips Horti

Amount of light: Micromole/s or Micromole/m2/s The amount of radiation in the 400-700 nm range (in # photons) Efficacy: Micromole/J

Maximum efficacy of radiation for humans

Theoretical maximum efficacy = 683 Lm/W (@555nm) Theoretical maximum efficacy white light ~ 300 Lm/W NOTE: These are theoretical limits. Practical limits are much lower.

3 December 10, 2014 Philips Horti

MAXIMUM @ 555 nm

Cyan

white light Combination of colors

Maximum efficacy for photosynthesis

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

MAXIMUM

MAXIMUM @ 555 nm

Wavelength (nm) Max

imu

m e

ffic

acy

(mic

rom

ol/

J)

NOTE: These are theoretical limits. Practical limits are much lower.

11 December 10, 2014 Philips Horti

Light measurements

Total light output Illumination level on a surface Micromole/s Micromole/m2/s Ulbricht’s sphere PAR sensor

3 December 10, 2014 Philips Horti

Can this be true?

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

100 W incandescent

1 W LED

replace by

3 December 10, 2014 Philips Horti

Can this be true?

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

replace by

3 December 10, 2014 Philips Horti

Compare apples to apples

• 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

Esther de Beer, Danielle Smits - van Tuijl Philips Horti

December 10, 2014

Ervaringen van IDC naar praktijk

2 December 10, 2014 Philips Horti

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

4 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

5 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?

6 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

7 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

9 December 10, 2014 Philips Horti

Na 19 KD

Met verrood; al knoppen met blote oog zichtbaar

Zonder verrood: laatste blaadjes meoten zich nog ontvouwen

10 December 10, 2014 Philips Horti

Verhuizen van Anastasia naar de kas Niet statistisch; het geeft wel een indicatie

DR / B 87 / 13

DR / B 95 / 5

DR / B / FR 95 / 5 / 5

DR / B / FR 80 / 20 / 5

DR / B 80 / 20

DR / B / FR 80 / 20 / 10

Lichtverdeling in procenten

11 December 10, 2014 Philips Horti

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). 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

12 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;

– SON-T ~0,84 – LED gebruikt in veel proeven ~0,89 – LED behandeling HB + FR ~0,85 – LED behandeling LB +FR ~0,88 – Zonlicht ~0,72

13 December 10, 2014 Philips Horti

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

Danielle Smits – van Tuijl Philips plant specialist Danielle.van.tuijl@philips.com

Esther de Beer Predevelopment Horti LED Solutions

E.sther.de.beer@philips.com