PAR-Wellenlängenbereich

Bild 1: PAR-Wellenlängenbereich, der maßgeblich für das Pflanzenlicht relevant ist. In der Mitte ist zum Vergleich die Augenempfindlichkeitskurve (Lumens) des Menschen eingezeichnet. Cree

Licht gehört zum Leben. Unsere Natur lässt für alle klimatischen Bereiche und für unterschiedliche Lichtniveaus die dafür optimal ausgerichteten Pflanzen wachsen. Doch wir mögen nicht nur Pflanzen und Erträge aus unserer Region. Gerne möchten wir Pflanzen aus wärmeren und sonnenverwöhnteren Bereichen auch in unseren Breiten haben. Es besteht also Bedarf, mit künstlichem Licht das nicht umfassende Tageslichtniveau zu kompensieren, damit die Pflanzen – vor allem Nutzpflanzen – ordentlich und ertragreich wachsen können.

Pflanzen brauchen den PAR-Wellenlängenbereich

Pflanzen haben ihre eigenen Bedürfnisse. Als elementarer Wellenlängenbereich ist der sogenannte PAR (Photosynthetically Active Radiation; Deutsch: photosynthetisch aktive Strahlung) die Basis. Das Licht aus diesem Bereich wird als PPF (Photosynthetic Photon Flux, Einheit: µmol/s) bezeichnet und ist somit das Pedant zum Lichtstrom unserer Augenempfindlichkeitskurve (Einheit: lm, Lumen).

Die für Pflanzen resultierende Effizienz PPF/W (Einheit: µmol/J) ist auch vergleichbar mit dem vom Menschen empfundenen Lumen/Watt (lm/W). Beide Größen betrachten jeweils das freigesetzte Licht in Bezug auf die eingebrachte elektrische Leistung.

Eine weitere Messgröße ist die PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density, Einheit:  µmol/m²s), vergleichbar mit der Beleuchtungsstärke (Einheit: lux). Hier ist entscheidend, wie gut und gleichmäßig die Bewertungsfläche ausgeleuchtet wird.

Außerdem gehört der DLI (Day Light Integral) zu den wichtigsten Parametern. Das Day Light Integral beschreibt die PPFD, bezogen auf einen 24-Stunden-Tag. Dies ist somit die tägliche Lichtdosis, die auf eine Pflanze einwirkt.

ECK-DATEN

Gibt es nicht genug Tageslicht, lässt sich dies durch eine künstliche Beleuchtung mit LEDs kompensieren. Es wird künftig entsprechende Leuchten geben, die Mensch und Pflanze beglücken. Mancher möchte eine Orchidee oder andere wertvolle Pflanzen an einem Ort stehen haben, der nicht genug Tageslicht liefert. Gleiches gilt beispielsweise für den Rasen eines Sportstadions, der durch die Abschattung der Tribünen nicht ausreichend Tageslicht bekommt. In all diesen Bereichen können LEDs wirkungsvolle und effiziente Lösungen bieten.

Das richtige Licht-Menü

Die genaue Zusammensetzung des Spektrums innerhalb des erläuterten PAR-Bereichs ist je nach Pflanze unterschiedlich. Die optimale Zusammensetzung ist meist ein streng gehütetes Geheimnis der spezialisierten Firmen, die entsprechende Beleuchtungslösungen entwickeln. Ähnlich verhält es sich beim Kochen mit ausgewählten Zutaten. Ein versierter Koch zaubert ein traumhaftes Menü daraus, während ein untalentierter Koch die Zutaten nicht richtig einzusetzen weiß und daher nicht ihr volles Aroma und Potenzial ausschöpft. Zudem gibt es verschiedene Konzepte für die jeweiligen Mischungen.

Gerade für landwirtschaftliche Gewächshäuser, in denen zum Beispiel Salat, Tomaten oder Gurken angepflanzt werden, wird oft eine simple Anordnung von Rot mit 660 nm (zirka 93 Prozent) und Royalblau mit 455 nm (etwa 7 Prozent) genutzt, um die Spektren der Chlorophylle A und B anzusprechen, die das Pflanzenwachstum verantworten. Diese Mischung ist zwar produktiv, aber in dem lila Licht, das aus Rot und Royalblau entsteht, können Menschen nicht arbeiten und schon gar nicht die Qualität der Pflanzen bewerten. In großen Produktionsbetrieben laufen die Pflanzen während ihrer Wachstumszeit auf endlosen mäanderförmigen Fließbändern durch ein Gewächshaus. Schließlich kommen sie zur Ernte in ein separates Gebäude, in dem menschenfreundliches Weißlicht das Bewerten und Ernten der Pflanzen ermöglicht. Dies ist ein sehr minimalistischer Ansatz, der umstritten ist, da viele Experten weitere Teile des Lichtspektrums relevant für gesunde und ertragreiche Pflanzen halten.

Experten bevorzugen Lichtmischungen auf Basis eines Weißlichts, mit hoher Farbwiedergabe, die ein umfassendes und tageslichtähnliches Spektrum bieten. Hierzu werden teilweise verschiedene Farbspektren gemischt. An diesem Punkt kommt ein großer Innovationsvorteil der LED-Technik zum Tragen. Im Vergleich zu den konventionellen Lampen mit fest definiertem Spektrum, lassen sich flexible und konfigurierbare Systeme mit verschiedenen LEDs aufbauen. Die Pflanzenleuchten können damit für die unterschiedlichen Pflanzen und deren Wachstumsphasen optimal ausgesteuert werden. Es laufen umfangreiche Forschungen in der Wissenschaft und der Industrie, aus denen sicherlich noch weitergehende Erkenntnisse und Innovationen hervorgehen werden.

 

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