PAR/Pflanzenlicht

PAR/Pflanzenlicht

Für das menschliche Auge ist Licht der sichtbare Teil elektromagnetischer Strahlung. Die meisten Beleuchtungsprodukte werden im Hinblick auf das menschliche Auge entwickelt. Die Beleuchtungsstärke wird in den Einheiten Lux [lx] und der Lichtstrom in Lumen [lm] angegeben. Die beiden Einheiten sind an das menschliche Sehen angepasst. Die Sensibilität des menschlichen Auges ist im Grün-Gelb-Bereich (555 nm) am stärksten und nimmt in Richtung des langwelligen (roten) und kurzwelligen (blauen) Lichts ab.

Pflanzen weisen eine vollkommen andere Sensibilität für Lichtfarben auf als das menschliche Auge. Forschungen haben gezeigt, dass die Geschwindigkeit der Photosynthese von der Anzahl von Photonen zwischen 400 nm und 700 nm abhängt. Daher werden für Pflanzenbeleuchtungen andere Einheiten verwendet: PAR PPF [μmol/s] und PAR PPFD [μmol/s/m²].

Tazawa.png


Diagramm: Wirkspektrum Photosynthese, Shinji Tazawa - Effects of Various Radiant Sources on Plant Growth, 1999

Bei für die Pflanzenzucht entworfenen Leuchtmitteln gibt der Hersteller die Werte in den entsprechenden Einheiten an. Dies ist auch bei vielen LED der Fall. Bei vielen ursprünglich für andere Einsatzzwecke entwickelten Leuchtmittel bekommt man die Werte teilweise über den Hersteller, teilweise auch gar nicht.

Ebenso steht man vor dem Problem, dass entsprechende PAR-Messgeräte relativ teuer sind, während normale Beleuchtungsstärkemesser ("Luxmeter") günstig erhältlich sind. Es gibt jedoch die Möglichkeit, Werte mit Angabe in Lux oder Lumen hinreichend genau in PAR-Werte umzurechnen.

Photosynthetischer Photonenfluss:
PAR PPF [μmol/s] = Lichtstrom [lm] / Umrechnungsfaktor

Photosynthetische Photonenflussdichte:
PAR PPFD [μmol/s/m²] = Beleuchtungsstärke [lx] / Umrechnungsfaktor

Werte für den Umrechnungsfaktor:
  • Tageslicht: 54
  • Blauer Himmel: 52
  • Natrium-Hochdruckdampflampe, allg.: 82
  • Metallhalogen-Dampflampe, allg.: 71
  • Leuchtstofflampe, warmweiß, allg.: 76
  • Leuchtstofflampe, kaltweiß, allg.: 74
  • Osram Powerball 942 NDL: 63
  • Leuchtstofflampe 865: 71
  • Leuchtstofflampe 840: 75
  • Osram Plantastar 250W: 79

Für LED-Lampen und LED-Pflanzenlampen gibt es keine allgemein gültigen Umrechnungsfaktoren. Bei LED-Pflanzenlampen setzt sich das Lichtspektrum bei jedem Lampentyp unterschiedlich zusammen. Eine Messung des Lux-Wertes funktioniert mit vielen Messgeräten bei LED-Pflanzenlampen nicht richtig. Daher muss man diese mit einem PAR-Messgerät messen oder, sofern vorhanden, die Angaben des Herstellers nehmen.

Der Richtwert für Pflanzen mit hohem Lichtbedarf liegt bei etwa 100…200 μmol/s/m². Das entspricht etwa der Lichtintensität in Mitteleuropa im Sommer im Freien an einem Regentag. Dieser Richtwert lässt sich auch auf Paprika- und Chilipflanzen anwenden.

Für Pflanzen mit einen niedrigen Strahlungsbedarf reicht eine photosynthetische Photonenflussdichte von 10 bis 30 μmol/s/m² aus. Darunter fallen z.B. einige Salate. Bei mittlerem Strahlungsbedarf benötigen die Pflanzen 30 bis 50 μmol/s/m²).

Eigene Erfahrungen zeigten, dass bei rund 10000 lx unter einer Metallhalogen-Dampflampe (Osram Powerball 942 NDL) und 12h bis 14h täglicher Beleuchtungsdauer Chilipflanzen blühen und fruchten, einen natürlichen Wuchs zeigen und auch gute Schärfewerte erzielen. Rein rechnerisch liegt man damit ungefähr in der Mitte des Richtwertbereichs. Schon 7500 lx unter diesen Bedingungen, die etwa 120 μmol/s/m² entsprechen, reichen für die ganzjährige Indoorzucht vieler Chilisorten bereits aus. Allerdings ist bei diesem Wert noch mit Einbußen bei Aroma und Schärfe zu rechnen. Bei vielen Chilisorten sollte man beim ganzjährigen Indooranbau mit LED-Pflanzenlampen mindestens 200 μmol/s/m² anstreben.

Im bisherigen ganzjährigen Indooranbau von Capsicum chinense mit leistungsfähiger LED-Pflanzenbeleuchtung (z.B. Sanlight S4w, LED-Tech Zeus 300XT Mixed, Zeus 308XT 3500K) ergibt sich ein Erfahrungswert von mindestens 100W pro Quadratmeter.

Beliebig steigern braucht man die photosynthetische Photonenflussdichte allerdings nicht. Die Photosyntheseleistung nähert sich langsam einem Sättigungspunkt, der bei vielen Pflanzenarten bei ungefähr 200 μmol/s/m² liegt. Im Bereich der Sättigung wird der zusätzliche Effekt von mehr Licht immer geringer. Je nach Pflanzenart und Sorte bringt eine photosynthetische Photonenflussdichte von 300 μmol/s/m² bis 700 μmol/s/m² bereits keine Steigerung der Photosyntheseleistung mehr. Da man dafür eine recht leistungsstarke LED-Beleuchtung benötigt, steigert man mit unnötig hohen Beleuchtungsstärken einzig die Stromkosten und die Gefahr von Blattschäden an den Pflanzen.

Für die Anzucht von Chilipflanzen ergibt sich bei etwa normaler Raumtemperatur ein ungefährer absoluter Mindestwert von 50 μmol/s/m², der errechnet ist aus dem Erfahrungswert von mindestens ca. 3500 lx unter Leuchtstofflampen mit Lichtfarbe 865. Da der Lichtbedarf auch abhängig von der Temperatur ist und diese unter Kunstlicht durch die Abwärme der Lampe erhöht wird, sollte besser mindestens ein Wert von 120 μmol/s/m² angestrebt werden. Als typischen Wert für Capsicum gibt man 180 μmol/s/m² an.

Beleuchtungsdauer von Pflanzenlampen ermitteln
Paprika- und Chilipflanzen benötigen genügend Licht, um zu wachsen, blühen und Früchte anzusetzen. Dabei spielt neben der Lichtstärke auch die Beleuchtungsdauer eine Rolle. Eine Lichtstärke von 120 μmol/s/m² sollte mindestens erreicht werden. Maximal sind 300 μmol/s/m² notwendig. Eine weitere Steigerung bringt immer weniger Nutzen, da die Photosynthese sich immer mehr der Sättigung nähert.

Aus der photosynthetischen Photonenflussdichte (PPFD) und der Beleuchtungsdauer lässt sich das Daylight Integral (DLI) ermitteln. Das DLI ist ein Maß dafür, wie viele Photonen pro Quadratmeter und Tag für die Pflanzen zur Verfügung stehen.

Bei einer Beleuchtung mit einer Pflanzenlampe in einer Growbox oder im Regal im Keller schwankt die Lichtstärke nicht oder nur wenig, z.B. wenn noch etwas Tageslicht einfällt. Daher reicht es in diesem Fall aus, wenn man das DLI vereinfacht ermittelt:

DLI = PPFD * Beleuchtungsdauer * 3600 / 1000000

Der Umrechnungsfaktor ergibt sich dabei durch die Umrechnung der Einheiten von µmol nach mol und von Sekunden nach Stunden.

Das DLI kann für verschiedene Beleuchtungsdauern bei bekanntem PPFD auch aus der folgenden Tabelle abgelesen werden:

Daylight_Integral.png


Sollte die Lichtstärke schwanken, weil sich über den Tagesverlauf der Tageslichtanteil verändert, sollte man mehrere Teilberechnungen machen und diese addieren.

Für Capsicum sind folgende Werte für das DLI angegeben:

Niedrig:10 μmol/m²/d
Gut:14 bis 18 μmol/m²/d
Hoch:18 bis 30 μmol/m²/d

Bei einer Pflanzenbeleuchtung spielt auch der Energieverbrauch eine Rolle. Einen Wert im Bereich „Gut“ anzustreben reicht daher völlig aus.

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mph
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