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

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

Helligkeit (Lichtstrahlen)

Lichtstrom

Der Lichtstrom eines Leuchtmittels beschreibt die Gesamtheit aller Lichtstrahlen, die von einer Lampe abgestrahlt werden, und wird in Lumen angegeben. 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 zeigen, wie hell es im ganzen Raum wird, jedoch nicht, wie hell es an bestimmten Flächen oder Orten in der Wohnung ist.

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

Lichtstärke

Die Lichtstärke beschreibt den Weg des Lichts. Nicht nur die Helligkeit (Lumen), sondern auch der Abstrahlwinkel wird gemessen. Somit zeigt die Lichtstärke nicht nur an, wie viel 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, desto 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, wie viel Licht eine Lichtquelle abgibt. Aber wie viel 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. Die Beleuchtungsstärke kann mit einem Luxmeter direkt an der Fläche gemessen werden. Außerdem stellen viele Lampenhersteller eine Lichtausbeute-Grafik zur Verfügung, anhand derer ablesbar ist, wie viel 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 Lichtquelle 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, wie viel Lux nun wirklich auf eine Fläche strahlt, 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):

Dieffenbachie, Zamie, Bogenhanf, Drachenbäume, Kolbenfaden, Einblatt.

Lichtverteilungskurve

Viele Lampenhersteller bieten eine Lichtstärkeverteilungskurve (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, wie viel 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 radial um die Lichtquelle.

Im oberen Bild habe ich drei 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 in das Ergebnis 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 zur Pflanzenwand zu bestimmen.
…die Höhe der Lichtstärke mit anderen Leuchtmitteln zu vergleichen, unter Einbezug der eigenen Beleuchtungssituation.

Beispiel: Ich habe nur die Möglichkeit, eine Lampe 1,2 m entfernt von der Pflanzenwand an der Decke zu montieren.

Was kann man ablesen?

• Bei der Glühbirne links wird die ganze Wand ausgeleuchtet, aber auch alles darum herum. 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, in dem 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 warmem und kaltem Licht befinden. Die Farbtemperatur ist ein Maß, um den Farbeindruck einer Lichtquelle zu bestimmen. Die Lichtfarbe bzw. Farbtemperatur wird in Kelvin (K) angegeben. Der Wert für weißes Licht bewegt sich zwischen 1000 K und 12.000 K. Je höher der Kelvin-Wert ist, desto kälter ist das Licht.

Für Pflanzen ist der Rot- bzw. Blauanteil im Licht wichtig. Ganz vereinfacht könnte man sagen, dass rotes Licht die Pflanzen zum Wachstum antreibt und blaues Licht die Pflanzen unter Kontrolle hält. 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 sind, was wir wollen, ist Licht ab 5300 Kelvin geeignet. Allerdings sollte man sich auch mit der Lichtstimmung wohlfühlen. 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 dort beurteilen, wo man es am Ende braucht.

Wenn kaltes Licht 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 aller 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 nur für das sichtbare Licht, es geht ja schließlich um Lampen.

Das Lichtspektrum reicht von 400 nm (Ultraviolettes Licht) bis 700 nm (Infrarot). Ein Lampenspektrum, also die Ausprägung der verschiedenen Spektren in einem Leuchtmittel, gibt darüber Auskunft, wie viele 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 Leuchtstoffröhre 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.

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 im Vergleich zum 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 jeden Fall über 90 Ra sein. Ich bevorzuge Lampen mit mindestens 97 Ra.

Das Empfinden

Unser Empfinden ist sehr wichtig, da es einen Unterschied macht, wie hell, warm oder brillant ein Licht wahrgenommen wird. Deshalb unterscheidet man zum Beispiel zwischen der Helligkeit und dem Helligkeitsempfinden einer Lampe oder dem Farbwiedergabeindex und dem Farbempfinden. Egal wie toll und effizient eine Lampe ist, wenn man sich damit nicht wohl fühlt, ist sie nicht das richtige Leuchtmittel. Um zu testen, wie man sich in Gegenwart eines Lichts fühlt, sollte man mehrere Leuchtmittel nach Hause nehmen und dort testen. Falls das nicht möglich ist, kann man die Leuchtmittel meist auch im Geschäft testen. Das Ambiente ist zwar nicht dasselbe wie zu Hause, reicht jedoch aus, um die verschiedenen Leuchtmittel miteinander zu vergleichen. Am besten nimmt man eine Pflanze mit, um zu sehen, wie brillant die Farben wirken und wie die Farben wiedergegeben werden.

In dieser Angelegenheit sollte man einfach auf sein Bauchgefühl hören.

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