Growth of lettuce inside a greenhouse

Growth of lettuce inside a greenhouse in The Netherlands (Bild: Cree)

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.

 

Lesen Sie auf der nächsten Seite: Maximale Flexibilität für Pflanzenstandorte dank LEDs.

LED-Vorteile für die Pflanzenbeleuchtung

PAR-Wellenlängenbereich

Bild 2: Spektren verschiedener weißer LEDs (am Beispiel der Cree MHBB) mit 3000 K, 4000 K und 5000 K. Die Tabelle zeigt neben den Wellenlängen der einzelnen Farbbereiche die Verteilung des photosynthetischen und des radiometrischen Lichtstroms über die Wellenlängenbereiche. Cree

Durch LEDs ergeben sich vielseitige Vorteile und neue Möglichkeiten für die Pflanzenbeleuchtung. Neben den erläuterten flexibleren Spektren, sind auch die dynamischen Anpassungen sehr hilfreich, um vor allem im Gewächshaus über eine moderne Sensorik gezielt das Tageslicht auf einen gewünschten Wert zu kompensieren. Das bedeutet, die Pflanzen erhalten genau das gewünschte Beleuchtungsniveau und dadurch kann die benötigte Energie auf ein Minimales reduziert werden. Es gibt auch Konzepte, nach denen zum Beispiel je nach Nachfrage das Wachstum des Gemüses beschleunigt oder etwas verzögert wird.

Aufgrund der kompakten Bauformen der LEDs und des breiten Leistungsklassen-Portfolios, lassen sich die verschiedenen Leuchten als Strahler unter der Decke oder als Lichtleisten zwischen den Pflanzen, zur besseren Ausleuchtung der unteren Pflanzenteile, anbringen. Des Weiteren ist die extrem lange Lebensdauer ein sehr entscheidender Vorteil. Hierdurch ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Wartungsaufwendungen durch Lampen- beziehungsweise Leuchtentausch.

Maximale Flexibilität für Pflanzenstandorte dank LEDs

Pflanzenbeleuchtung bekommt durch die moderne LED-Technologie viele neue Möglichkeiten. Hier wird es nach der Allgemeinbeleuchtung eine weitere Revolution durch die Halbleiterbeleuchtung geben. Wir haben oftmals Gelüste nach Obst und Gemüse, das nicht zur aktuellen Jahreszeit passt oder nicht in unserem Klima wächst. Es ist eine gute Option, diese Pflanzen im Gewächshaus mit entsprechender Lichtoptimierung wachsen zu lassen. Dadurch kann die Ökobilanz optimiert werden, da die Ware nicht halbroh geerntet und durch ganz Europa oder gar um den Erdball zu uns gebracht werden muss. Es gibt viele Überlegungen, die Bereiche Pflanzen- und Allgemeinbeleuchtung zu kombinieren. In einer Hotellobby oder anderen High-Bay-Bereichen sind Pflanzen sehr hilfreich für eine gute Atmosphäre durch besseres Klima, für das Erscheinungsbild oder als Schallschlucker.

Kai Klimkiewicz

Field Application Engineer Central Europe bei Cree Europe

(jj)

Sie möchten gerne weiterlesen?

Registrieren Sie sich jetzt kostenlos:

Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.
*

Ich habe die AGB, die Hinweise zum Widerrufsrecht und zum Datenschutz gelesen und akzeptiere diese.

Mit der Registrierung akzeptiere ich die Nutzungsbedingungen der Portale im Industrie-Medien-Netzwerks. Die Datenschutzerklärung habe ich zur Kenntnis genommen.

Sie sind bereits registriert?

Unternehmen

Cree Europe GmbH

Einsteinstrasse 12
85716 Unterschleißheim
Germany