Effizienz von Grow-LEDs: Woran erkennst du eine gute Lampe?

Effizienz ist nicht dasselbe wie Leistung

Die Effizienz einer Grow-LED (photosynthetische Photoneneffizienz, µmol/J) gibt an, wie viele Mikromol nutzbare Photonen zwischen 400 und 700 nm pro Joule aufgenommenem Strom entstehen. Sie unterscheidet sich von der Leistungsaufnahme in Watt, die nur beschreibt, wie viel Strom eine Leuchte zieht, unabhängig davon, wie viel Licht dabei herauskommt. Wie sich aus Effizienz und Leistung der Photonenfluss einer Leuchte berechnet, erklärt der Artikel zur LED-Leistung; hier geht es darum, was die Effizienz selbst bestimmt und wie sie sich einordnen lässt.

Aktuelle Fixtures erreichen etwa 2,5 bis 3,0 µmol/J, ältere Natriumdampflampen kommen auf rund 1,7 µmol/J. Der Unterschied wirkt sich direkt auf drei Dinge aus: die Lichtmenge pro Watt, die Stromkosten pro Mol Photonen und die Abwärme, die pro Photon zusätzlich entsteht.

Was die Effizienz einer LED bestimmt

Drei Ebenen entscheiden darüber, wie effizient eine Leuchte am Ende arbeitet:

• Chip-Material und Wellenlänge. Unter optimalen Laborbedingungen erreichen rote LED-Chips (660 nm) einen Wirkungsgrad von etwa 81 %, was rund 4,5 µmol/J entspricht. Blaue Chips kommen auf etwa 3,5 µmol/J, phosphorkonvertierte weiße LEDs auf etwa 2,9 µmol/J. Reine Rot-Blau-Kombinationen sind auf Chip-Ebene also potenziell effizienter als weißes Licht, erschweren aber die visuelle Kontrolle der Pflanzen.

• Betriebsstrom. Ein moderater Betriebsstrom erhöht die Effizienz gegenüber dem Volllastbetrieb; erst bei sehr niedrigem Strom sinkt sie wieder. Das ist einer der Gründe, warum eine große, leicht gedimmte Leuchte oft sparsamer arbeitet als eine kleine Leuchte im Dauerbetrieb auf voller Leistung – mehr dazu im Artikel zum Abstand zur Pflanze.

• Treiber, Optik und Kühlung. Zwischen dem theoretischen Chip-Wirkungsgrad und der real gemessenen Fixture-Effizienz liegen Verluste durch den Netzteil-/Treiberwirkungsgrad, optische Bauteile und die Betriebstemperatur der Chips. Deshalb bleibt die Effizienz kompletter Leuchten deutlich unter den Laborwerten einzelner Chips.

Effizienz im Vergleich: Marktstand und Mindestanforderungen

Zwischen einzelnen Grow-LEDs bestehen reale Effizienzunterschiede, die sich direkt auf Stromkosten und Wärmelast auswirken. Eine unabhängige Prüfstelle für Gartenbauleuchten in Nordamerika verlangt seit 2025 für gelistete Produkte eine Mindesteffizienz von 2,5 µmol/J – eine Anhebung um 8,7 % gegenüber der vorherigen Anforderung. Produkte, die diese Schwelle nicht erreichen, gelten nach diesem Maßstab nicht mehr als zeitgemäß effizient.

Effizienz ist dabei nicht gleichbedeutend mit dem besten Ertrag. In einer Studie an Hanf lieferte eine weiß-rote LED mit rund 2,5 µmol/J etwas weniger Ertrag pro Fläche als eine Natriumdampflampe, bezogen auf die Stromkosten aber deutlich mehr. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass Effizienz und Anschaffungspreis der Leuchte für die Wirtschaftlichkeit wichtiger waren als die genaue Farbmischung des Lichts – ein Punkt, der auch im Artikel zum Lichtspektrum eine Rolle spielt. Eine ältere Wirtschaftlichkeitsanalyse von Gewächshausbeleuchtung kommt zu einem ähnlichen Schluss: Die niedrigsten Lichtkosten entstehen erst, wenn eine effiziente Leuchte auf eine gute Photonenausbeute durch das Blätterdach trifft, nicht durch Effizienz allein.

Effizienz über die Zeit: Alterung, Lebensdauer und Garantie

LEDs verlieren über ihre Betriebsdauer langsam an Photonenleistung, ähnlich wie andere Leuchtmittel altern. Weil dieser Verlust bei guten Produkten gering ausfällt, wird er meist erst nach mehreren Jahren spürbar. Die genannte Prüfstelle verlangt von gelisteten Fixtures, dass sie nach mindestens 36.000 Betriebsstunden noch 90 % ihrer ursprünglichen Photonenleistung liefern – bei täglich 12 Betriebsstunden entspricht das rund acht Jahren. Zusätzlich müssen Treiber und eingebaute Lüfter für mindestens 50.000 Stunden ausgelegt sein, und Hersteller müssen mindestens fünf Jahre Garantie gewähren.

Für die eigene Kaufentscheidung heißt das: Effizienz beim Kauf ist nur die halbe Rechnung. Eine Leuchte, die anfangs sehr effizient ist, aber schnell nachlässt, kann über die gesamte Nutzungsdauer teurer sein als eine etwas weniger effiziente, aber langlebigere. Angaben zur Lebensdauer und Garantiebedingungen gehören deshalb in denselben Vergleich wie die reine µmol/J-Zahl.

Typische Fehler und Fehldeutungen

• Nur die Wattzahl vergleichen. Ohne Effizienzangabe sagt die Leistungsaufnahme nichts über die tatsächliche Lichtmenge aus.

• Herstellerwerte ohne Prüfbericht übernehmen. Effizienzangaben ohne unabhängige Messung nach anerkannter Methode sind schwer zu überprüfen und teils zu optimistisch.

• Chip-Wirkungsgrad mit Fixture-Effizienz gleichsetzen. Die Laborwerte einzelner LED-Chips liegen deutlich über dem, was eine komplette Leuchte mit Treiber, Optik und Kühlung real erreicht.

• Effizienz als einzigen Kauffaktor betrachten. Lebensdauer, Garantie und der Alterungsverlauf beeinflussen die Wirtschaftlichkeit über Jahre genauso stark wie der Ausgangswert in µmol/J.

• Spektrum wichtiger nehmen als Effizienz. Mehrere Studien zeigen, dass die Gesamteffizienz einer Leuchte für Ertrag pro Stromkosten meist entscheidender ist als die genaue Farbmischung.