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Die Geschichte über PPF, PPFD, Lumen und Lux
Sind Sie verunsichert, mit welchen Lichteinheiten Sie arbeiten sollen?
Wenn Sie in der Vergangenheit auf Pflanzenlampen gestossen sind, haben Sie vielleicht unzählige verschiedene Einheiten von Lichtmessungen gesehen: PPF, Watt, Lumen, Lux und Farbtemperatur (z.B. 5400k wie bei Leuchtstoffröhren). Wenn Sie Ihren Wohn- und Lebensraum für rein menschliche Zwecke beleuchten, sind diese Beleuchtungseinheiten gut geeignet. Sie können eine Glühbirne mit hohen Lumen für Ihr Wohnzimmer oder eine Lampe mit niedrigem Lumen für Ihr Nachtlicht wählen. Aber Pflanzen sind anders als wir Menschen. Unsere 40W, 1000 Lumen Glühbirne sagt uns also nicht, ob sie unsere afrikanischen Veilchen wachsen lässt oder nicht, denn es gibt keine Möglichkeit zu wissen, ob das Licht photosynthetisch aktiv ist oder nicht. Auch die Lichtfarbe, wie z.B. 5400K, rot oder blau, sagt nicht viel über die Effektivität als Pflazenlampe aus. Also, was verwenden wir, um Lichter zu beurteilen? In diesem Artikel wird genau diese Frage beantwortet!
Lumens, Lux, Lichtstärke und Candela
Lumen
Lumen ist eine nützliche Einheit, aber nur für den menschlichen Gebrauch. Hohe Lumen können Ihnen helfen, einen Raum gut zu beleuchte, z.B. mit einer typischen Glühlampe oder einer Kompaktleuchtstofflampe mit 1.600 Lumen. Für Ihr Wohnzimmer wollen Sie ein paar tausend Lumen Leistung für eine anständige Helligkeit. Dieses Licht ist anhand des menschlichen Augenspektrum zentriert, also ohne tiefes Rot oder ultraviolettes Blau, meist um die 550nm (Nanometer Wellenlänge).
Was ist ein Lumen? Es ist eine Einheit des Lichtstroms, die sich aus der Lichtstärke einer einfachen Kerze (eine Candela, eine andere Einheit) ergibt. Ein Lumen ist gleich der emittierten Lichtleistung einer Kerze, multipliziert mit einem Steridian (ein geometrischer Begriff für einen bestimmten Bereich einer Kugel). Also, ohne weiter in die Mathematik zu gehen, basiert es auf Kerzen und einer menschlichen zentrischen Leuchtkraftfunktion, die für den Menschen angemessen ist, aber nicht für Pflanzen.
Lux
Was ist ein Lux? Ein Lux ist einfach ein Lumen über eine Fläche von 1m2, d.h. 1 Lumen erreicht eine Fläche von 100cm x 100cm in Ihrem Zimmer. Dies ist sehr praktisch, um das Licht an einem Ort zu messen, da man die Lichtstärke mit einem Meter um einen Bereich herum beurteilen und Lampen an dunklen Stellen hinzufügen kann. Um Ihnen eine Vorstellung von der Größe zu geben, sind 100.000 Lux direktes Sonnenlicht, aber 300 Lux ist normale Raumbeleuchtung, Sie können mit 1 Lux jedoch immer noch das Licht eines Vollmonds sehen. Aber ist das Lux, das Ihre Pflanze mit pflanzenrelevantem Licht wachsen lässt? Wir wissen es nicht, also dürfen wir es nicht im Rahmen von Pflanzenlampen verwenden.
Korrelierte Farbtemperatur (CCT)
Nun, wenn Sie ein Aquarium besitzen, dann haben Sie sicher eine Leuchtstoffröhre mit einer Farbtemperaturskala von typischerweise 5400K, 7200K oder 3400K gekauft. Dabei handelt es sich um eine Farbmischung, die auf dem Tageslichteindruck basiert und von den orangefarbenen Flammen einer Kerze bis zum hellblauen, klaren Himmel reicht.
Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)
PPF
Was die Pflanze braucht, ist photosynthetisch aktives Licht, das wir PAR nennen. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus relevanten Lichtfrequenzbändern (bezogen auf die Farbe) mit Intensitätsspitzen um 420 nm bzw. 680 nm für rotes und blaues Licht. Andere Lichtfrequenzen werden ebenfalls verwendet und sind ebenfalls wichtig. Wie messen wir dieses PAR-Licht? PPF steht für photosynthetischen Photonenfluss. Ein Photon kann man sich als eine einzige Lichteinheit vorstellen, ohne in die Quantenphysik zu gehen, also bedeutet PPF die Menge der PAR-Lichtmoleküle, die auf eine bestimmte Fläche pro Sekunde treffen. Dies wird typischerweise in Mikromol, µmols-1, gemessen (eine Mengeneinheit, die viele Billionen Lichtphotonen pro Sekunde repräsentiert), wobei eine typische Wachstumsfläche von 1m2 zwischen 300 und 1000 µmol pro Sekunde für ein starkes Pflanzenwachstum benötigt wird, abhängig von der Ernte. Interessant ist, dass bei der Photosynthese etwa 10 Photonen für den Verbrauch eines CO2-Moleküls verwendet werden. Wir sehen also, wie wichtig PPF ist, wenn bestimmte Blattorgane nur eine bestimmte Lichtfrequenz für die Photosynthese oder Pflanzenreaktionen akzeptieren.
Wenn wir den PPF an den Pflazen messen wollen, dann wird dies in PPFD, das für photosynthetische Photonenflussdichte steht, ausgedrückt. Der PPFD ist praktisch der PPF pro Flächeneinheit, in der Regel in m2. Wenn Ihre Anlage also 20m2 gross ist, müssen Sie genügend PPFD liefern, um die Bedürfnisse Ihrer Pflanzen zu erfüllen. Bei der Auswahl Ihrer Pflanzen können Sie die PPFD-Anforderungen herausfinden und Pflanzenlampen kaufen, die ihren PPFD-Anforderungen entsprechen. Es ist bemerkenswert, dass PPFD sehr unterschiedlich ist, wenn man den Abstand der Lichtqulle zur Pflanze verändert, in einem inversen quadratischen Verhältnis. Das liegt daran, dass typische Pflanzenlampe das Licht in einer Kugel, einem Kegel oder einer Pyramide ausbreitet und das Licht in einem Muster streut, das das Licht unter Umständen verschwendet. Während das PPF wie oben beschrieben die Gesamtleistung der Lampe ist (unabhängig vom Design), liefert das PPFD die Information, wie viele Photonen tatsächlich die Pflanzen erreichen. Eine Lampe kann einen massiven PPF haben, kann aber wegen ungünstiger Lichtverteilung (z.B. Hot Spots) und Streuverlusten an den Seiten versagen.
Spektren
Sie haben vielleicht schon vom Pflanzenlichtspektrum oder PAR-Spektrum gehört und fragen sich, was es ist. Das Pflanzenlichtspektrum reicht von 400nm bis 700nm und besteht aus spezifischen Lichtfrequenzen, die für andere spezifische Anwendungen verwendet werden. Was PPF misst, ist ein reiner Lichtmix innerhalb dieses Spektrums, genau das, was Pflanzen nutzen. Innerhalb dieses Spektrums kann die Lichtverteilung variiert werden, um den Bedürfnissen von Pflanzen und Züchtern gerecht zu werden, das ist es, was wir bei excite tun, um seltsame und wunderbare Ergebnisse zu erzielen.
Nutzung von Pflanzenbeleuchtung
Was bedeutet das für Sie, den Züchter? Nun, bewaffnet mit diesen neuen Informationen, können Sie beurteilen, ob die emittierten PPF und PPFD der Pflanzenlampe für Ihre Anforderungen genügen. Viele Pflanzenlampen wie NDL emittieren einen PPF, jedoch auch viel Hitze und Streuverluste. Für jede 300µmolm-2s-1 PPFD, die eine Pflanze erhält, variiert die erforderliche Leistung je nach Art des der Pflanzenlampe dramatisch.
Hier ist ein Vergleich der PPF/Energie-Effizienz, die von üblicher Pflanzenbeleuchtung, und der projizierten jährlichen Kosten. Wie wir sehen können, sind LEDs der klare Gewinner in diesem Vergleich und liefern die meisten PPFD für die geringsten jährlichen Kosten. PPFD variiert auch in Abhängigkeit von den Lichtverteilungen, die von der Grow-Leuchte erzeugt werden.
Zusammenfassung
Also, was können Sie von all dem nehmen? Hier ist eine Zusammenfassung dessen, was Sie über das Thema Lichtmessung wissen müssen, um besser auf die Bedürfnisse Ihrer Pflanzen eingehen zu können:
- Lumen und Lux sollten nicht verwendet werden, um Grow Lights zu wählen; diese Messungen wurden für menschliche Bedürfnisse erstellt, nicht für Pflanzenbedürfnisse.
- Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) und Photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD) sind entscheidend, um zu beurteilen, wie viel nutzbares Licht eine Pflanze erhält.
- LEDs sind die kostengünstigsten PPFD-Emitter mit steuerbaren Spektren, wodurch sie das beste Licht für den Anbau kräftiger Pflanzen sind.