|
|
|
|
|
 |
|
|
|
Pflanzen benötigen Licht, damit in den Blättern die Photosynthese ablaufen kann. Bei zu niedriger Lichtintensität werden nicht genügend Nährstoffe gebildet und die Pflanze verhungert. Es ist daher sehr wichtig, daß am Standort jeder Pflanze auch im Winter tagsüber eine ausreichend hohe Lichtintensität vorherrscht. Wenn das natürliche Licht nicht reicht, kann man die zu niedrige Beleuchtungsstärke recht einfach mit künstlichen Mitteln erhöhen. Doch bevor Sie sich eine sogenannte "Pflanzenlampe" andrehen lassen, lesen Sie hier, worauf es wirklich ankommt.
 |
Bild 1: Natriumdampfniederdrucklampe
(viel dunkler als in Realität dargestellt,sonst wäre im Foto alles weiß) |
Die Sonne ist -wie es so schön wissenschaftlich heißt- in erster Näherung ein Temperaturstrahler mit ungefähr
5600 K (=Kelvin), besitzt also ein kontinuierliches Spektrum. Unter Berücksichtigung der Filterwirkung der Atmosphäre besitzt es ein Maximum bei ca. 480 nm mit einem im sichtbaren Bereich sehr geringen Abfall der Intensität bei kürzeren oder längeren Wellenlängen. Dadurch ergibt sich ein ausgewogenes Verhältnis von blauem und rotem Licht.
An dieser Stelle "über die Natur des Lichtes" (A. Einstein) d.h. die Dualität von Welle und Teilchen, die Lichtgeschwindigkeit und andere auf den ersten Blick merkwürdigen Verhaltensweisen zu berichten, wäre aufgrund der komplizierten Materie völlig fehl am Platze. Damit befassen sich schließlich ganze Zweige der Physik. Auch auf die Farbenlehre möchte ich hier nicht tiefer eingehen. Für das Verständnis der Beleuchtungsproblematik reicht folgende, zugegebenermaßen sehr einfache Sichtweise absolut aus:
Sogenanntes weißes Licht, wie es die Sonne abstrahlt, kann man mit einem Prisma in langwelliges rotes Licht, kurzwelliges blaues Licht und grünes Licht mit mittlerer Wellenlänge zerlegen, wobei die einzelnen Lichtfarben stufenlos ineinander übergehen, wie Sie es von einem Regenbogen, der durch natürliche Prismen (Wassertröpchen in der Luft) gebildet wird, her kennen. Von diesem Lichtangebot absorbieren Pflanzen sowohl rotes als auch blaues Licht. Grünes Licht hingegen wird kaum absorbiert sondern im wesentlichen reflektiert. Daher erscheinen Pflanzen grün, wenn man sie mit weißem Licht anstrahlt, und nahezu schwarz unter rotem oder blauen Licht. Der umgekehrte Weg, weißes Licht durch Mischung von rotem, grünen und blauem Licht zu erzeugen, funktioniert übrigens ebenso. Ihr Monitor bzw. LCD-Display beweist dies.
Das Wachstum der Pflanzen hängt einerseits von der Beleuchtungsstärke, also der Intensität des Lichtes, und andererseits vom Verhältnis von blauem und rotem Licht ab. Je geringer die Beleuchtungsstärke und/oder je höher der Rotanteil ist, desto stärker wächst eine Pflanze. Leider handelt es sich in beiden Fällen nicht um gesundes Wachstum. Vielmehr werden monströse Triebe gebildet, die zudem so labil sind, daß sie oft ihr eigenes Gewicht nicht tragen können und abknicken. Man spricht hierbei von Vergeilung. Beleuchtet man hingegen ausschließlich mit blauem Licht ausreichender Intensität, richtet dies zwar keinen Schaden an, jedoch ist das Längenwachstum dann minimal. Aufgrund des Fehlens technischer Lichtquellen, die blaues Licht mit genügend hohem Wirkungsgrad erzeugen können, wird man in der Praxis diesen Fall aber ohnehin nicht antreffen.
Da Pflanzen an Sonnenlicht angepaßt sind, sind alle künstlichen Lichtquellen, die ein ähnliches Spektrum aussenden, für Pflanzen naturgemäß bestens geeignet. Es besteht jedoch ein gewisses Optimierungspotential: Grünes Licht darf hierbei komplett fehlen, da Pflanzen es nicht benötigen; es wird ja einfach reflektiert anstatt absorbiert. Wichtig ist vor allem ein ausgewogenes Verhältnis von rotem zu blauem Licht. Bei zuviel rotem Licht vergeilen Pflanzen, d.h. sie wachsen monströs mit instabilen Neuaustrieben, die sich selbst nicht tragen können. Nachfolgend sind verschiedene Lichtquellen mit Angaben zu ihrer Tauglichkeit als Pflanzenleuchten aufgelistet.
| Beleuchtungsquelle |
Vorteil |
Nachteil |
 Glühlampe |
Billig |
| - |
Aufgrund der geringen Temperatur der Glühwendel viel zu hoher Rotanteil und daher für Pflanzen absolut ungeeignet |
| - |
Geringer Wirkungsgrad |
| - |
Starke Aufheizung durch hohe Infrarotstrahlung, d.h. Schädigung der Pflanzen durch zu hohe Temperatur möglich |
|
| Pflanzenlampe auf Glühlampenbasis |
--- |
| - |
Aufgrund der geringen Temperatur der Glühwendel trotz Filter zu hoher Rotanteil und daher absolut ungeeignet |
| - |
Äußerst geringer Wirkungsgrad |
| - |
Starke Aufheizung, d.h. Schädigung der Pflanzen durch zu hohe Temperatur möglich |
| - |
Unangemessen teuer |
|
| Leuchtstofflampe |
| - |
Bei Lichtfarbe "kaltweiß" ähnliches Spektrum wie Sonnenlicht |
| - |
Hoher Wirkungsgrad d.h. geringer Strombedarf |
| - |
Geringe Wärmeentwicklung |
| - |
Sehr preisgünstig |
|
--- |
| Spezielle Pflanzen-Leuchtstofflampe |
| - |
Hoher Wirkungsgrad d.h. geringer Strombedarf |
| - |
Geringe Wärmeentwicklung |
|
| - |
Nicht mehr Licht als kaltweiße Leuchtstoffröhren |
| - |
Ziemlich teuer und schlecht erhältlich |
|
| Metalldampflampe mit weißem Licht |
| - |
Ähnliches Spektrum wie Sonnenlicht |
| - |
Sehr hoher Wirkungsgrad d.h. geringer Strombedarf |
| - |
Geringe Wärmeentwicklung |
|
- Hohe Anschaffungskosten |
| Natriumdampf-Niederdrucklampe |
| - |
Extrem hoher Wirkungsgrad d.h. geringer Strombedarf |
| - |
Geringe Wärmeentwicklung |
|
| - |
Sendet nur Licht mit 589,0 und 589,6 nm aus (gelbes Licht) |
| - |
Hohe Anschaffungskosten |
|
| Natriumdampf-Hochdrucklampe |
| - |
Sehr hoher Wirkungsgrad d.h. geringer Strombedarf |
|
| - |
Sendet nur Licht um 590 nm aus (gelbes Licht) |
| - |
Hohe Anschaffungskosten |
|
Bei Glühlampen wird ein Draht unter Sauerstoffabschluß durch Stromfluß so erhitzt, daß er mehr oder minder hell glüht. Wie die Sonne sind Glühlampen Temperaturstrahler. Während die Sonne aber eine Oberflächentemperatur von etwa 5600 K besitzt, erreicht der Glühdraht nur 2700 bis 2800 K. Damit wird sehr viel rotes und infrarotes aber kaum blaues Licht erzeugt. Halogen-Glühlampen arbeiten prinzipiell genauso, nur daß bei ihnen die Temperatur der Glühwendel wenige hundert Kelvin höher ist; üblich sind 3000 bis 3200 K, bei speziellen Fotoleuchten mit einer Lebensdauer von nur 15 Stunden auch 3400 K.
Vor der Verwendung von Glühlampen zur Pflanzenbeleuchtung kann man nur eindringlich warnen: Sie produzieren viel zu viel rotes und infrarotes Licht, das Pflanzen zuverlässig vergeilen läßt, d.h. die Pflanzen fangen an, monströs zu wachsen und bilden Triebe aus, die unter ihrem eigenen Gewicht leicht abknicken. Zudem ist der Wirkungsgrad so gering, daß man mit hohen Leistungen arbeiten und zudem die Lampen sehr dicht über den Pflanzen aufstellen müßte. Letzteres scheitert aber an der beträchtlichen Wärmeentwicklung und der großen Menge an abgestrahltem Infrarotlicht, wodurch die Pflanzen sehr leicht geschädigt weden können.
Falls Sie sich dafür interessieren, wie Glühlampen funktionieren, können Sie unter hierzu unter  Thermische Lampen mehr über die technischen Hintergründe erfahren.
Leuchtstoffröhren bestehen aus einer Glasröhre, die auf der Innenseite mit einem fast immer weißlichen Leuchtstoff beschichtet ist. An den Enden befindet sich jeweils ein Glühdraht wie bei einer Glühbirne. Die Röhre selbst ist evakuiert und enthält eine winzige Menge Quecksilber. Beim Startvorgang werden die Glühdrähte vom Strom durchflossen und heizen dadurch auf. Nach einem kleinen Moment unterbricht der Starter den Stromdurchgang durch die Glühdrähte. Die Vorschaltdrossel erzeugt dann für ganz kurze Zeit eine Spannung von mehr als 1000 Volt zwischen den beiden Elektroden sprich Glühwendeln. Da diese gut aufgeheizt sind, können Elektronen besonders gut aus dem Material austreten und durch die Röhre zur gegenüberliegenden Elektrode fliegen. In diesem Moment zündet die Röhre und es etabliert sich ein permanenter Stromfluß (wenn sich Elektroden in eine Richtung bewegen, nennt man das Strom). Bei ihrem Weg von einer Elektrode zur anderen, kollidieren die Elektronen mit Quecksilberatomen und geben dabei Energie an diese ab. Die dabei aufgenommene Energie geben die Quecksilberatome verlustfrei sofort wieder in Form von ultravioletten Licht ab. Dieses ultraviolette Licht wird von dem Leuchtstoff auf der Innenseite der Röhre absorbiert und in Form von sichtbarem Licht wieder abgestrahlt. Durch die Wahl des Leuchtstoffs kann man die Art d.h. die Farbe des abgestrahlten Lichts beeinflussen. Die Wirkungsweise hört sich möglicherweise kompliziert an, jedoch ist der Umgang mit Leuchtstoffröhren sehr einfach.
Bild 2: Leuchtstofflampe
Insgesamt kann man sagen, daß man mit den preisgünstigen Leuchtstoffröhren in der Summe der Eigenschaften normalerweise am besten bedient ist. Hierbei sollte man aber nur diejenigen mit der Lichtfarbe "kaltweiß" verwenden. Zufällig sind das diejenigen Röhren, die im Lieferumfang der in Baumärkten oft schon für zwischen 4 und 8 Euro angebotenen Lichtleisten enthalten sind (d.h. Halterung plus Vorschaltgerät plus Röhre). Die Stromkosten halten sich hierbei absolut im Rahmen: Bei den üblichen 36W-Röhren und einer Beleuchtungsdauer von 12 Stunden pro Tag fallen lediglich um die 1,70 Euro pro Monat an. Neben den Standardröhren sind auch Leuchtstoffröhren mit hohem Wirkungsgrad erhältlich, die bei gleicher Stromaufnahme ca. 25% mehr Licht liefern. Trotz des höheren Anschaffungspreises von ca. 5 Euro für die Röhre lohnt sich die Anschaffung schon nach wenigen Monaten Betriebsdauer. Leuchtstoffröhren mit warmweißem Licht liefern übrigens zu viel rotes Licht und sind daher nicht geeignet.
Anmerkung: Vielfach wird umgangssprachlich der Begriff Neonröhre verwendet, obwohl damit eine Leuchtstoffröhre gemeint ist. Richtige Neonröhren kennen Sie sicherlich aus der Lichtreklame. Es handelt sich hierbei um in der Regel sehr dünne Glasröhren, die oft zu Buchstaben oder Symbolen gebogen sind und mit dem Edelgas Neon gefüllt sind. Sie besitzen keinen Leuchtstoff, weil Neon direkt rotes Licht abstrahlt, und auch keine Glühwendeln. Zum Betrieb ist Hochspannung von mehreren tausend Volt erforderlich.
Falls Sie sich dafür interessieren, wie Leuchtstofflampen funktionieren, können Sie unter hierzu unter Gasentladungslampen mehr über die technischen Hintergründe erfahren.
Metalldampflampen funktionieren ganz grob gesagt ähnlich wie Leuchtstoffröhren, d.h. auch hier fließt zwischen zwei Elektroden ein Strom, der Energie an Metallatome abgibt, die selbst wiederum diese Energie in Form von Licht anstrahlen. Im Gegensatz zu Leuchtstoffröhren sind diese Elektroden aber nicht weit voneinander entfernt, weshalb selbst sehr leistungsstarke Hochdrucklampen oft kleiner sind als handelsübliche Glühlampen. Niederdrucklampen sind größer, haben aber einen noch höheren Wirkungsgrad. Die Elektroden sind nicht als Glühwendeln ausgeführt. Außerdem wird unmittelbar sichtbares Licht abgestrahlt, so daß man auf den wirkungsgradvermindernden Leuchtstoff verzichten kann. Aus diesem Grund ist der Wirkungsgrad sehr hoch. Nachteilig ist, daß es beim Einschalten einige Minuten dauert, bis die maximale Helligkeit erreicht ist. Zudem kann man sie meist unmittelbar nach dem Ausschalten nicht erneut einschalten. Für eine Dauerbeleuchtung sind diese beiden Einschränkungen jedoch unerheblich.
|
Bild 3: Natriumdampfniederdrucklampe
(viel dunkler als in Realität dargestellt,sonst wäre im Foto alles weiß) |
Handelsüblich sind Metalldampflampen (Hochdrucklampen), die ein dem Sonnenlicht sehr ähnliches Licht abstrahlen (Beispiel: Stadionbeleuchtung) und sogenannte Natriumdampflampen (Hochdruck- und Niederdrucklampen), die im Falle einer Niederdrucklampe nur gelbes Licht mit einer Wellenlänge von genau 589,0 und 589,6 nm, im Falle einer Hochdrucklampe mit einem Wellenlängenbereich um die 590 nm (ca. +/- 50 mm) und bei manchen Modellen zusätzlich geringe Mengen blauen Lichts abstrahlen. Metalldampflampen, die weißes Licht abstrahlen, kann man wie Leuchtstoffröhren uneingeschränkt als vollwertigen Ersatz für die Sonne verwenden. Dies trifft eingeschränkt auch auf Natriumdampflampen zu, vor allem auf diejenigen Hochdrucktypen, die auch etwas blaues Licht abstrahlen; leider wird der Hauptteil des Lichts in einem Wellenlängenbereich abgestrahlt, in dem Pflanzen nur ein geringes Aufnahmevermögen besitzen, so daß der Wirkungsgrad der gesamten Kette nicht wesentlich höher als bei Verwendung von Leuchtstofflampen ist. Allerdings kann man im Gegensatz zu diesen auf kleinstem Raum hohe Lichtintensitäten erzeugen. Leider sind Metalldampflampen egal welcher Art ziemlich teuer und zudem mit Sicherheit nicht im nächsten Baumarkt erhältlich.
Falls Sie sich dafür interessieren, wie Metalldampflampen funktionieren, können Sie unter hierzu unter Gasentladungslampen (Niederdruckdampflampen) bzw. Thermische Lampen (Hochdrucklampen) mehr über die technischen Hintergründe erfahren.
Im Handel werden oft Pflanzenlampen angeboten. Hierbei muß man zwischen 3 Typen unterscheiden:
1. Pflanzenlampen auf Glühlampenbasis
Hierbei handelt es sich um ganz normale Glühlampen, bei denen das Glas meist leicht violett gefärbt ist. Die Einfärbung vermindert aber den ohnehin schon miserablen Wirklungsgrad noch weiter, weil sie Licht schluckt, kann aber trotzdem nicht verhindern, daß viel zuviel rotes und vor allem infrarotes Licht abgestrahlt wird. Diese Lampen sind ohne Ausnahme alle absolut untauglich für die Pflanzenbeleuchtung.
Es gibt aber auch winzige Halogenlampen, die nicht der Lichtversorgung der Pflanzen dienen, sondern dazu gedacht sind, die Pflanzen so anzustrahlen, daß sie abends in der Wohnung zur Geltung kommen. Dagegen ist nichts einzuwenden. Die Beleuchtungsdauer beträgt erstens nur wenige Stunden und zweitens ist die Intensität gering, so daß auch die Intensität des schädlichen roten Lichts sehr gering ist. Schon objektiv geringe Lichtintensitäten erscheinen dem Auge nämlich nachts als hell, wenn die Umgebung etwas dunkler ist. Pflanzen reagieren darauf hingegen nicht; für sie ist die objektive d.h. physikalische Beleuchtungsstärke entscheidend.
2. Spezielle Leuchtstofflampen für die Pflanzenbeleuchtung
Bei diesem Typ handelt es sich um Leuchtstoffröhren, bei denen der Leuchtstoff so beschaffen ist, daß er nur wenig grünes Licht abstrahlt, das Pflanzen ja nicht verwerten können. Dies ist im Grunde eine gute Sache. Leider sind diese Röhren unverhältnismäßig teuer. Zudem schlägt sich das verminderte Aussenden grünen Lichts nicht in einem höheren Lichtstrom an blauem und rotem Licht nieder. Zudem stört kaltweißes Leuchtstofflampenlicht bei Einsatz in der Wohnung nicht, während sich bei verminderter Intensität an grünem Licht als Lichtfarbe Magenta (Purpur) ergibt, was im Wohnraum ziemlich merkwürdig aussieht. Unter dem Strich ergibt sich daher kein Vorteil gegenüber den preisgünstigen Röhren mit kaltweißem Licht, insbesondere wenn es sich um wirkungsgradstarke Typen handelt.
3. Metalldampflampen
Für die Heimanwendung bekanntestes Beispiel ist die Flora von Osram, bei der auf der Verpackung aber nicht sofort ersichtlich ist, daß es sich nicht um eine auf Glühlampen basierende Leuchte sondern um eine Metalldampflampe handelt. Hier gilt, wie auch bei für den Erwerbsgartenbau erhältlichen Lampen, uneingeschränkt das oben unter Metalldampflampen Gesagte.
Ein wesentlicher Punkt ist die Beleuchtungsintensität. Es ist nicht damit getan, über seinen Pflanzen eine leistungsschwache Funzel zu installieren, und zu denken, damit kämen die Pflanzen klar. Auch im Winter muß man dafür sorgen, daß die Pflanzen entsprechend der Temperatur genügend Licht bekommen. Pflanzen, die im Herbst das ganze Laub abwerfen, brauchen natürlich überhaupt kein Licht, weil es keine Blätter gibt, in denen eine Photosynthese ablaufen könnten. Solche Pflanzen sollte man zudem sehr kühl bei idealerweise 5 °C lagern, damit kein vorzeitiger Neuaustrieb erfolgt, der dann wieder eine ausreichende Beleuchtung erforderlich macht. Alle anderen Pflanzen benötigen Licht, und zwar je nach Art mehr oder minder viel. Ein paar Tage in absoluter Dunkelheit überleben so gut wie alle Pflanzen, auf längere Sicht darf man eine artenabhängige Mindestbeleuchtungsstärke aber keineswegs unterschreiten. Andernfalls kann die Pflanze nicht genügend assimilieren, fängt an zu kümmern und geht dann schließlich ein. Artenunabhängig kann man sagen, daß bei ungefähr 5 bis 10 °C und einer Beleuchtungsdauer von 9 Stunden pro Tag mindestens 700 Lux vorhanden sein sollten, bei höheren Temperaturen je nach Art entsprechend mehr; bei einer Cocospalme in Zimmerkultur beispielsweise sollten es mindestens 3000 Lux sein, was gar nicht so leicht zu bewerkstelligen ist. Mehr Licht schadet nie, sofern die Pflanze nicht aufgrund einer zu niedrigen Temperatur sozusagen in den Schongang geschaltet hat. Bekanntes Beispiel sind Citruspflanzen, die bei weniger als 10 °C und sehr hohen Lichtstärken mit Blattfall reagieren, weil die Wurzeln bei dieser Temperatur nicht genug Wasser nachliefern können. Ein Trost ist, daß man mit künstlichen Lichtquellen solche Probleme kaum hat, weil derart hohe Beleuchtungsstärken nur sehr schwer und mit hohem Aufwand erreichen kann.
Auch die Beleuchtungsdauer ist nicht unkritisch. Es ist wohl klar, daß eine Stunde Licht pro Tag nicht ausreichend ist. Auf der sicheren Seite bewegt man sich, wenn man für 9 Stunden pro Tag eine ausreichend hohe Beleuchtung (egal ob natürlich oder künstlich) sicherstellt. Haben Sie aber geeignete Lampen installiert und stellen nun fest, daß die Beleuchtungsstärke doch ein wenig zu gering ist, dürfen Sie das durch eine verlängerte Beleuchtungsdauer ausgleichen. Sie können dabei linear rechnen: Z.B. 12 Stunden lang 600 Lux haben ungefähr den gleichen Effekt wie 9 Stunden lang 900 Lux. Viel länger als 12 Stunden sollten es aber nicht sein, da spätestens dann die Pflanzen unbedingt eine Erholung in Dunkelheit brauchen. Die Ursache liegt darin, daß der Stoffwechsel bei Pflanzen zyklisch arbeitet und bestimmte Stoffe aus den Blättern abtransportiert bzw. andere herbeigeschafft werden müssen. Die Nachtruhe braucht aber nicht sehr lange zu dauern; je nach Art reichen lediglich 3 bis 6 Stunden aus. Unter rein künstlicher Beleuchtung kann man so durchaus 12-Stunden-Tage für die Pflanzen erzeugen, was theoretisch d.h. bei sehr hohen Beleuchtungsstärken ein schnelleres Wachstum zur Folge hätte. Aus Gründen der Energieersparnis ist es hingegen ratsam, von dem gewohnten 24-Stunden-Rhythmus nicht abzuweichen. |
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
