Pflanzenbeleuchtung – die wichtigsten Begriffe

Wir wollen euch ein bisschen mitnehmen in die Welt der Pflanzenbeleuchtung, die ja auch bei Sukkulenten ein großes Thema ist. Wer anfängt sich mit Lampen zu beschäftigt, der kommt nicht darum herum, sich ein wenig mit der physikalischen Größe Licht auseinanderzusetzen. Und am besten mit dem ganzen Spektrum an Begriffen darum herum.

In der gesamten Reihe gibt es unter anderem folgende Beiträge:

• 4 Gründe warum Sukkulenten bei der warmen Überwinterung zusätzliches Licht benötigen
• Welches Licht benötigen Sukkulenten?
• LUX – die richtige Beleuchtungsstärke für Sukkulenten

Begriffe kurz erklärt:

Assimilationslicht:

Das Wort Assimilation kommt aus dem Lateinischen und heißt soviel wie Angleichung, Eingliederung. Gemeint ist damit ein Prozess, bei dem in unserem Fall Pflanzen Stoffe aus ihrer Umwelt aufnehmen und dann umbauen zu einer Substanz, die in den eigenen Organismus eingegliedert oder verwertet werden kann. Bei Der Pflanzenbeleuchtung ist mit der Assimilation die Photosynthese der Pflanze gemeint. Vereinfacht ausgedrückt nimmt die Pflanze dabei Lichtenergie von außen auf, um mit ihrer Hilfe Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenhydraten zu synthetisieren. Pflanzen benötigen also ein bestimmtes Licht, um Photosynthese betreiben zu können. Dieses Licht nennt man auch Assimilationslicht.

Photoperiodismus:

Viele Pflanzen sind in ihrem Wachstum, ihrer Entwicklung und ihrem Verhalten abhängig von der Tageslänge. Photoperiodismus bezeichnet eben diese die Abhängigkeit von der Tageslänge (Photoperiode). Das heißt Licht dient der Pflanze nicht nur dazu um Photosynthese betreiben zu können, es steuert auch einige andere Vorgänge. Es ist sozusagen die „Innere Uhr“ der Pflanzen.

Praktisch bedeutet das eine Tageslängenabhängigkeit (tägliche Hell-Dunkel-Periode) von Entwicklungsprozessen bei Pflanzen, insbesondere der Blüteninduktion (Blütenbildung). Die Dunkel- bzw. Nachtphase ist hierbei entscheidend für das Verhalten der Pflanze. Der Photoperiodismus ist genetisch bedingt. Es lassen sich grob drei Typen von Pflanzen unterscheiden: Kurztagpflanzen (KTP), Langtagpflanzen (LTP) und tagneutrale Pflanzen. Kurztagpflanzen warten mit dem Beginn oder der Intensivierung eines Prozesses, meist der Blütenbildung, bis die Tage (tägliche Beleuchtungsdauer) eine bestimmte zeitliche Länge unterschreiten. Als Kurztagpflanzen werden vereinfacht auch Pflanzen bezeichnet, die bei einer täglichen Beleuchtungsdauer von weniger als zwölf Stunden blühen und als Langtagpflanzen solche, die bei mehr als zwölfstündiger Beleuchtung blühen. Der wohl bekannteste sukkulente Vertreter ist wohl Kalanchoe blossfeldiana, das flammende Kähtchen. Langtagpflanzen warten mit Beginn/Intensivierung etwa der Blütenbildung bis die Tageslänge eine bestimmte Stundenzahl überschreitet.

Und was bedeutet das nun?

Es handelt sich hierbei nicht um ein Alles-oder-Nichts-Ereignis, diese Reaktion ist vielmehr bei unterschiedlichen Spezies verschieden stark ausgeprägt. Somit reicht bei manchen Arten ein einziger Induktionszyklus, andere hingegen benötigen bis zu 25 Zyklen. Es wird weiter zwischen qualitativen (absoluten) und quantitativen Kurz- bzw. Langtagpflanzen unterschieden. Diese können als eine Art vermittelndes Glied zwischen den photoperiodischen und den tagneutralen Pflanzen, bei denen die Beleuchtungsdauer keinen Einfluss auf die Blütenbildung hat, angesehen werden, da sie sowohl in Dauerdunkelheit als auch in Dauerlicht blühen, eine Verlängerung (LTP) oder Verkürzung (KTP) der Photoperiode allerdings aber eine starke Förderung der Blühinduktion zur Folge hat. Darüber hinaus existieren noch Kurzlangtagpflanzen (KLTP) und Langkurztagpflanzen (LKTP), die zwei verschieden lange aufeinander folgende Photoperioden benötigen. Dies hat den Sinn, zwischen kurzen Tagen im Frühling und im Herbst zu unterscheiden.

Nochmal von vorne:

Pflanzen sind wie alle Lebewesen einem Lebenszyklus unterworfen, der mit dem Keimling beginnt und sich fortsetzt mit der Wachstumsphase, der Blütephase und der Fruchtbildung. Blüte- und Fruchtphase stellen die Fortpflanzung der Pflanze dar. Für viele Pflanzen endet der Lebenszyklus nach der Reproduktion. Die meisten gehen jedoch in eine Ruhephase und beginnen danach wieder von vorne mit Wachstum, Blüte und Frucht. Das Licht ist dafür verantwortlich, dass die Pflanze weiß, welche Lebensphase gerade ansteht. Denn je nachdem wie lang die tägliche Belichtungsdauer abhängig von der Jahreszeit ausfällt, beginnt die Pflanze mit einer bestimmten Phase.

Diese Fähigkeit oder auch Abhängigkeit nennt sich wie oben schon genannt Photoperiodismus. Natürlich lässt sich das wunderbar im Erwerbsgartenbau ausnutzen, in dem man die Belichtungsdauer künstlich beeinflusst und die Pflanze dadurch unabhängig von der wirklichen Jahreszeit zum Wachsen oder Blühen bringen kann.

Phototropismus:

Pflanzen wachsen immer in Richtung der Lichtquelle. Dieser Vorgang wird als Phototropismus bezeichnet.

Physikalische Größen:

Spektralfarben:

Die Sonne ist unsere natürliche Lichtquelle. Das Licht, das sie ausstrahlt wird als „weißes“ Licht empfunden und bezeichnet. Dieses Licht ist elektromagnetische Strahlung, die in Wellenlängen mit der Einheit Nanometer (nm) angegeben wird. Der für das menschliche Auge sichtbare Teil dieser elektromagnetischen Strahlungen kann mit Hilfe eines optischen Prismas in die einzelnen Spektralfarben gebrochen werden. Diese sind Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett.
Jede dieser Farben beansprucht einen bestimmten Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung und lässt sich darüber genau definieren. Alle Farben zusammen ergeben wieder das weiße Licht.

Farbe	Wellenlänge
rot	~ 700 – 630 nm
orange	~ 630 – 590 nm
gelb	~ 590 – 560 nm
grün	~ 560 – 490 nm
blau	~ 490 – 450 nm
violett	~ 450 – 400 nm

Kelvin (K):

Der Farbeindruck einer Lichtquelle, auch Farbtemperatur genannt, wird mit der Masseinheit Kelvin (K) gemessen. Kelvin ist ein Vergleichswert mit dem der Farbeindruck eines sogenannten Temperaturstrahlers ins Verhältnis gesetzt und damit benannt werden kann. Wie ist das zu verstehen?
Die meisten Lichtquellen sind Temperaturstrahler. Nimmt man beispielsweise den Glühfaden einer Glühlampe, so lässt sich folgendes beobachten: Je heißer der Faden wird desto mehr verändert sich die Lichtfarbe und desto heller wird das Licht. Der Faden sendet elektromagnetische Strahlen aus, die bei geringer Temperatur im langwelligen Bereich des Spektrums beginnen (rotes Licht) und mit dem ansteigen der Temperatur sich immer mehr in den kurzwelligen Bereich verschieben. Das heißt, die Farbtemperatur ändert sich von rot, nach gelb, nach weiß bis hin zu blau.

Hier eine Auflistung einiger Lichtsituationen mit Ihren Kelvin-Werten als praktisches Beispiel zum besseren Verständnis der Pflanzenbeleuchtung:

Lichtquelle	Farbtemperatur
Glut	500 K
Kerze	1500 K
Glühbirne 40 W	2680 K
Glühbirne 100 W	2800 K
Glühbirne 200 W	3000 K
Halogenlampe	3200 K
Spätabendsonne vor Dämmerung	3500 K
Leuchtstoffröhre (kaltweiß)	4000 K
Morgen- und Abendsonne	5000 K
Vormittags- und Nachmittagssonne	5500 K
Mittagssonne	5500 – 5800 K
Blitzlichtaufnahme	6000 K
Bedeckter Himmel	6500 – 7500 K
Nebel	8000 K
Blauer Himmel im Schatten	9000 – 12000 K
Nördliches Himmelslicht	15000 – 25000 K

Lumen (lm):

Lumen ist die Maßeinheit des Lichtstroms einer Lampe.

Lux (lx):

Lux ist die Maßeinheit der Beleuchtungsstärke einer Lampe auf eine bestimmte Fläche. 1 lx = 1 lm / m²

Auf welche Werte sollte man bei der Pflanzenbeleuchtung achten?

Beleuchtungsstärke:

Die Beleuchtungsstärke gibt das Verhältnis des auffallenden Lichtstroms zur beleuchteten Fläche an und wird in der Einheit Lux (lx) angegeben. Trifft das Licht einer Lichtquelle senkrecht auf die Fläche, so lässt sich die Beleuchtungsstärke mit folgender Formel berechnen:
1 lx = 1 lm / m²

Ein Beispiel:
Ein Leuchtmittel beleuchtet mit einem Lichtstrom von 10 000 lm eine Fläche von 5 m². Man rechnet also 10000 lm / 5 m² = 2000 lx. Würde man mit der gleichen Lampe nur 2 m² beleuchten, so erhielte man eine Beleuchtungsstärke von 5000 lx. Daraus läßt sich folgern, dass die Beleuchtungsstärke einer Lampe abnimmt, je weiter sie von einer Fläche beziehungsweise einer Pflanze entfernt ist. Deswegen werden Pflanzenlampen, sofern sie keine große Hitze abstrahlen, sehr nah über der Pflanze angebracht, um möglichst eine hohe Beleuchtungsstärke zu nutzen.

Lichtstrom:

Der Lichtstrom bezeichnet die gesamte von einer Lichtquelle in den Raum abgegebene Strahlungsleistung. Er wird in Lumen (lm> angegeben und ist ein sehr wichtiger Faktor in der Pflanzenbeleuchtung zur Berechnung der Beleuchtungsstärke und der Wirtschaftlichkeit einer Lampe.

Lichtausbeute:

Die Lichtausbeute ist das Maß für die Wirtschaftlichkeit einer Lampe. Sie wird mit der Maßeinheit Lumen pro Watt (lm/W) angegeben und sagt aus wie hoch der Lichtstrom ist, der von einem Watt aufgenommener Leistung erzeugt wird. Eine Glühlampe mit 100 Watt erzeugt beispielsweise nur 14 lm/W. Würde man mit ihr eine Fläche von 1 m² beleuchten, so würde sie nur eine Beleuchtungsstärke von 1400 Lux produzieren. Eine Metallhalogendampflampe mit 100 Watt schafft hingegen ca. 90 lm/W und würde damit auf der gleichen Fläche eine Beleuchtungsstärke von 9000 Lux erzeugen. Die Lichtausbeute wäre damit bei einer Metallhalogendampflampe um ein sechsfaches höher wie bei einer Glühlampe bei gleicher Leistung.

Bestrahlungsstärke:

Man misst die Bestrahlungsstärke in Watt pro Quadratmeter (W/m²). Gemeint ist die Leistung einer Strahlung, die auf eine bestimmte Fläche auftritt.

Watt (W):

Das Watt ist eine Masseinheit für die Leistung oder auch Energie, die für einen Vorgang benötigt wird. 1000 W = 1 kW. Bei elektrischen Geräten wird häufig die gebrauchte Energie pro Zeiteinheit angegeben mit der Maßeinheit Kilowatt-Stunde (kWh).

Für das Erzeugen der ausreichend hohen Beleuchtungsstärke braucht man teilweise Pflanzenbeleuchtung mit sehr hoher Leistung. Da sollte dann auch ein Augenmerk darauf gerichtet werden mit welchen Zusatzkosten eine künstliche Pflanzenbeleuchtung zu Buche schlägt. Die Berechnung der Stromkosten ist ganz einfach.

Ein Beispiel:
Die Sukkulenten sollen täglich für 10 Stunden mit deiner Pflanzenbeleuchtung bestrahlt werden, die 600 W in der Stunde benötigt bei einem Strompreis von 0,20 € pro kW/h, dann sieht die Rechnung wie folgt aus:
0,6 kW * 10 h * 0,20 € = 1,20 € am Tag und damit 36 € zusätzlich im Monat.