Pflanzen und Licht – Einheiten und Faktoren

Damit Pflanzen leben können brauchen sie Wasser, einige Nährstoffe und vor allem Licht. Das Licht ist essenziell für das Überleben, das Wachstum und den Ertrag einer Pflanze und sollte deshalb keinesfalls unterschätzt werden. Was genau ist Licht, was ist Photometrie und wie finde ich das richtige?

Mit Photometrie oder Fotometrie (altgr. φῶς phos ‚Licht‘ und μετρεῖν metrein ‚messen‘) werden Messverfahren im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes mit Hilfe eines Photometers bezeichnet [Wikipedia].

In diesem Beitrag werde ich einen kleinen Überblick über die verschiedenen Eigenschaften des Lichts geben und zeige auf welche Werte und Einheiten für die Pflanzen wichtig ist.

Photometrie

Licht kann man natürlich messen. Genau so wie Gewicht. Länge oder Wärme. Leider reicht beim Licht nicht nur eine Einheit, um es zu beschreiben. Es gibt einige Faktoren die beachtet werden müssen:

• Helligkeit
• Lichtfarbe
• Spektrum (Lichtwellen)
• Farbwiedergabe
• unser Empfinden

Unser Empfinden ist sehr wichtig, da es ein Unterschied ist wie hell, warm oder brillant ein Licht ist und wie es am Ende individuell wahrgenommen wird. Deshalb unterscheidet man zum Beispiel die Helligkeit und das Helligkeitsempfinden einer Lampe.

Ulbricht-Kugel: Hier wird gerade die Messung des Lichtstroms einer LEDON G95 LED-Lampe vorbereitet.

Helligkeit (Lichtstrahlen)

Lichtstrom

Der Lichtstrom eines Leuchtmittels beschreibt die Zusammenfassung aller Lichtstrahlen, die von einer Lampe abstrahlen und werden in Lumen beschrieben. Lumen werden immer direkt an der Lichtquelle gemessen. Man misst die Lumen im Lichtlabor und gibt den Wert auf der Verpackung an. Lumen (lateinisch für Licht, Leuchte) gibt Auskunft über die Helligkeit eines Leuchtmittels insgesamt aber nicht über die Intensität des Lichts. Lumen können sagen, wie hell es im ganzen Raum wird, nicht aber wie hell es an bestimmten Flächen/Orten in der Wohnung ist.

Lumen ist vor allem interessant, wenn es um die Effizienz eines Leuchtmittels geht. Je mehr Lumen pro Watt abgegeben werden, desto grösser die Energieeffizienz der Lampe.

Lichtstärke

Die Lichtstärke ist der Weg des Lichts. Nicht nur die Helligkeit (Lumen), sondern auch der Abstrahlwinkel wird gemessen. Somit zeigt die Lichtstärke nicht nur an wieviel Licht die Lampe abstrahlt, sondern auch wohin. Ausserdem wird ersichtlich mit welcher Intensität das Licht strahlt. Je mehr das Licht um eine Lichtquelle herum abstrahlen kann, je kleiner ist die Candela. Wird das Licht gebündelt und kann nur in eine vorgegebene Richtung abstrahlen, erhöht sich die Candela.

Die Lichtstärke wird in Candela (cd) gemessen und entspricht dem Licht das in einem bestimmten Bereich (Steradiant¹) strahlt. 1 Candela entspricht der Lichtstärke einer Kerze. Ein Scheinwerfer kann bis zu 70’000 Candela haben.

Beleuchtungsstärke

Bis jetzt wissen wir wieviel Licht eine Lichtquelle abgibt. Aber wieviel davon kommt wirklich an der Pflanzenwand an?

Die Beleuchtungsstärke befasst sich mit der Lichtmenge die am Ende auf die beleuchtete Fläche trifft. Diese Lichtmenge wird in Lux angegeben. Diese Beleuchtungsstärke kann mit einem Luxmeter direkt an der Fläche gemessen werden. Ausserdem stellen viele Lampenhersteller eine Lichtausbeute Grafik zur Verfügung anhand derer ablesbar ist, wieviel Lux an einem bestimmten Punkt ankommt.

Es ist auch möglich die Beleuchtungsstärke zu berechnen. Dafür haben wir auf unserer Vivit Homepage einen Kalkulator bereitgestellt: https://vivit.green/vertikalbegruenung-pflanzenlicht-planung-berechnung-online-kalkulator/

Lux

In Lux wird die Menge Licht gemessen, die auf der beleuchteten Fläche auftrifft. Eigentlich interessiert bei der Helligkeit nur Lux. Da der Lux-Wert stark von der Distanz zur Leuchtquelle abhängt, gibt es nicht einfach einen Luxwert für eine Lampe. Er muss immer für die jeweilige Beleuchtungssituation ermittelt werden.

Grob kann man Luxwerte in folgende Pflanzenkategorien einteilen:

• Hell – 2000-3000 Lux
• Halbschattig – 1000-2000 Lux
• Schattig – 500-1000 Lux

Da es für ein ungeschultes Auge sehr schwer ist abzuschätzen wieviel Lux nun wirklich auf eine Fläche strahlen, empfiehlt es sich die Lux zu messen. Dafür gibt es Luxmeter und mittlerweile sogar Apps (allerdings benötigen einige davon ein Lichtmesszubehör).

Hell (2000-3000 Lux)

Begonien, Bananen, Strelitzien, Euphorbien, Birkenfeige (Ficus benjamina), Hortensien, Weihnachtssterne, Fleischfressende Pflanzen, Kakteen und Sukkulenten, Alpenveilchen, Azaleen.

Halbschattig (1000-2000 Lux)

Orchideen, Alokasie, Calathea, Fensterblatt, Glückskastanie, Zierpfeffer, Ufopflanze, Baumfreund (Philodendron), Strahlenaralie (Schefflera), die meisten Palmen

Schattig (500-1000 Lux)

Diefenbachie, Zamie, Bogenhanf, Drachenbäume, Kolbenfaden, Einblatt

Lichtverteilungskurve

Viele Lampenhersteller bieten eine Lichtstärkeverteiungskurve (LSVK) für die jeweilige Lampe an. Damit kann der Luxwert ohne messen abgelesen werden. Leider sind diese Kurven nur selten auf der Verpackung abgedruckt und müssen angefordert werden.  Diese Lichtverteilungskurven sind eine visuelle Wiedergabe der Lichtverteilung einer Lampe. Sie geben an wieviel Licht an welchem Ort (Distanz und Winkel zur Lampe) vorhanden ist. Diese Lichtstärke wird in Lumen wiedergegeben und ist mit den Winkelangaben (Grad) im Schema aufgeführt. Von der Lichtquelle abstrahlend, sind die Raumwinkel und radial um die Lichtquelle.

Im oberen Bild habe ich 3 Beispiele die zeigen wie unterschiedlich die verschiedenen LSVK’s der verschiedenen Lampen aussehen.

Doch was sagen die ermittelten Lumenwerte aus?

Sie geben Auskunft über die Lichtmenge an einem bestimmten Standort in einem idealen Raum. Das heisst sie beziehen weder Lichtschluckende und reflektierende Elemente wie Möbel oder Tapeten, noch Nischen oder in den Raum ragende Wände im Ergebniss mit ein.

Beim Kauf einer Lampe kann diese Kurve helfen um…

• …abzuschätzen, ob die Pflanzenwand gleichmässig beleuchtet werden kann
• …die Ideale Distanz und Lage der Lampe zu der Pflanzenwand
• …die Höhe der Lichtstärke mit anderen Leuchtmitteln zu vergleichen, mit Einbezug der eigenen Beleuchtungssituation.

Bsp. Ich habe nur die Möglichkeit eine Lampe 1.2m entfernt von der Pflanzenwand an der Decke zu montieren.

Was kann man ablesen?

• Die bei der Glühbirne links wird die ganze Wand ausgeleuchtet. Aber aller darum herum auch. Das kann ein Störfaktor in der Wohnung sein und blenden.
• Bei der Glühbirne wird auch licht von der Decke reflektiert. Falls diese hell ist.
• Bei der Glühbirne im Beispiel könnten die untersten Pflanzen etwas weniger Licht bekommen.
• Der Spot rechts ist effizienter und bündelt das Licht zur Pflanzenwand. Das heisst die Lichtausbeute ist auf jeden Fall besser.
• Durch das Schema kann der Winkel, indem der Spot angebracht werden soll gut geschätzt werden
• Beim Spot werden die oberen Pflanzen etwas weniger Licht bekommen.

Kelvin – Lichtfarbe

Die Lichtfarbe bezieht sich vor Allem auf das weisse Licht. Denn weisses Licht ist nicht gleich weisses Licht. Es gibt viele unterschiedliche Lichtfarben, die sich zwischen warmen und kaltem Licht befinden. Die Farbtemperatur ist ein Maß, um den Farbeindruck einer Lichtquelle zu bestimmen. Die Lichtfarbe bwz. Farbtemperatur wird in Kelvin (K) angegeben. Der Wert für weisses Licht bewegt sich zwischen 1000 K und 12000K. Je höher Kelvin ist, desto kälter ist das Licht.

Für Pflanzen ist der Rot resp. Blauanteil im Licht wichtig. Ganz vereinfacht könnte man sagen, dass rotes Licht die Pflanzen zum Wachstum antreibt und blaues Licht hält die Pflanzen unter Kontrolle. Das liegt daran, dass ein hoher Blauanteil im Licht in der Natur nur zur Mittagszeit auftritt, dann wenn die Sonne am heissesten brennt. Die Pflanzen beginnen sich zu schützen und wachsen buschiger und gedrungener. Da  gedrungene und buschige Pflanzen genau das ist, was wir wollen, ist Licht ab 5300 Kelvin geeignet allerdings sollte man sich auch wohl mit der Lichtstimmung fühlen. Kaltweisses Licht ist deshalb nicht immer die richtige Lösung. Es kommt auf das Lichtempfinden an.

Lichtempfinden

Das ist die subjektive Wahrnehmung eines Lichtes. Wie wirkt das Licht auf meine Wohnung und meine Stimmung? Das Lichtempfinden kann man nicht vor dem Ladenregal abschätzen, man sollte es da beurteilen, wo man es am Ende braucht.

Wenn kaltes Licht das auf Pflanzen trifft, wirkt es nicht mehr so kalt da die Pflanzen einen grossen Teil des blauen Lichts absorbieren.

Spektrum (Lichtwellen)

Das Lichtspektrum ist die Summe alles Farben die zusammen ein Weisses Licht ergeben. Das heisst, dass jedes weisse Licht aus farbigen Lichtwellen (Lichtstrahlen) besteht. Ein Prisma kann den ganzen Regenbogen eines weissen Lichts zeigen.

Wenn vom Lichtspektrum gesprochen wird, handelt es sich nur um das Strahlenspektrum das von unserem Auge wahrgenommen wird. Das Strahlenspektrum geht allerdings noch viel weiter wie zum Beispiel Radar-, Radio- oder Gammastrahlen. Doch wir interessieren uns hier auch nur für das sichtbare Licht, es geht ja schliesslich um Lampen.

Das Lichtspektrum reicht vom 400 nm (Ultraviolettes Licht) bis 700 nm (Infrarot). Ein Lampenspektrum also die Ausprägung der verschiedenen Spektren in einem Leuchtmittel geben darüber Auskunft wieviel  Anteile der jeweiligen Farben (Wellen) enthalten sind. Normalerweise wird das Lichtspektrum als farbige Kurve dargestellt. Dabei können sich diese Kurven enorm unterscheiden, wie auf der Abbildung unten zu sehen ist.

Lampen für Pflanzen sollten ein ausgeglichenes ruhiges Spektrum haben. Ausschläge wie bei der Leuchtröhre stören nicht nur die Pflanzen, sondern auch die Menschen. Ausserdem sollte ein gewisser Blauanteil vorhanden sein. Je näher ein Spektrum dem Tageslichtspektrum kommt, desto besser ist das Licht für die Pflanzen.

Sobald Pflanzen für den Anbau gezüchtet werden spielen die roten und blauen Bereiche des Spektrums eine grosse Rolle. Mehr dazu: Link Blog Pflanzenlicht

CRI-Wert – Farbwiedergabe

CRI (Color Rendering Index) bedeutet übersetzt Farbwiedergabeindex und wird mit Ra abgekürzt. Der CRI Wert beschreibt, wie die Farbwiedergabe einer künstlichen Lichtquelle verglichen mit Sonnenlicht ausfällt. Der Maximalwert liegt bei 100 Ra und bedeutet keinerlei Verfälschung der Farben durch das Licht.

Der CRI Wert bestimmt wie brillant die Farben der Pflanzen durch das Licht wirken.

Damit die Pflanzenwand richtig zur Geltung kommt, sollte der CRI Wert auf jedenfall über 90Ra sein. Ich bevorzuge Lampen mit min. 97 Ra.

Das Empfinden

Unser Empfinden ist sehr wichtig, da es ein Unterschied ist wie hell, warm oder brillant ein Licht ist und wie es am Ende individuell wahrgenommen wird. Deshalb unterscheidet man zum Beispiel die Helligkeit und das Helligkeitsempfinden einer Lampe oder den Farbwiedergabeindex und das Farbempfinden. Egal wie toll und effizient eine Lampe ist, wenn man sich damit nicht wohl fühlt, ist es nicht das richtige Leuchtmittel. Um zu testen, wie man in Gegenwart eines Lichts empfindet, sollte man mehrere Leuchtmittel nach Hause nehmen und sie vor Ort testen. Sollte das nicht möglich sein, kann man die Leuchtmittel meist auch im Geschäft testen, das Ambiente ist zwar nicht dasselbe wie zu Hause aber es reicht, um die verschiedenen Leuchtmittel miteinander zu vergleichen. Am besten nimmt man eine Pflanze mit, um zu sehen wie brillant die Farben der Pflanzen wirken und wie die Farbe wiedergegeben wird.

In dieser Sache sollte man einfach auf sein Bauchgefühl hören.

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