Kapitel 71 – Lichtmessung im Pflanzenbau

Lux, Lumen, PAR, PPF, PPFD und DLI verständlich erklärt – Welche Messgrößen wirklich relevant sind und warum Lux für Pflanzen allein nicht ausreicht

Licht messen – Warum Helligkeit nicht gleich Pflanzenlicht ist

Im vorherigen Kapitel wurde erklärt, wie Pflanzen Licht für die Photosynthese nutzen. Dabei wurde deutlich, dass Pflanzen nicht dieselben Anforderungen an Licht haben wie das menschliche Auge.

Menschen nehmen Helligkeit subjektiv wahr und reagieren besonders empfindlich auf grünes Licht. Pflanzen hingegen interessieren sich vor allem für die Anzahl der nutzbaren Photonen, die auf ihre Blätter treffen.

Deshalb reichen klassische Begriffe wie Lux oder Lumen zur Beurteilung einer Pflanzenbeleuchtung nur bedingt aus. In der modernen Pflanzenphysiologie spielen stattdessen Größen wie PAR, PPF, PPFD und DLI eine entscheidende Rolle.

Wer diese Begriffe versteht, kann Lichtquellen objektiver vergleichen und besser beurteilen, wie viel nutzbare Lichtenergie Pflanzen tatsächlich zur Verfügung steht.

Inhaltsverzeichnis

• Warum Licht gemessen wird
• Die Unterschiede zwischen menschlichem Sehen und Pflanzen
• Was ist Lumen?
• Was ist Lux?
• Warum Lux für Pflanzen nur eingeschränkt geeignet ist
• PAR – Photosynthetisch aktive Strahlung
• PPF – Photosynthetic Photon Flux
• PPFD – Photosynthetic Photon Flux Density
• DLI – Daily Light Integral
• Wie alle Messgrößen zusammenhängen
• Licht gleichmäßig verteilen
• Messgeräte für Pflanzenlicht
• Häufige Fehler bei der Lichtmessung
• Wissenschaftlicher Forschungsstand
• Häufig gestellte Fragen (FAQ)
• Schon gewusst?
• Kurz zusammengefasst
• Fazit

Warum Licht gemessen wird

Licht ist die Energiequelle der Photosynthese. Doch nicht jede Lichtquelle liefert dieselbe Menge an nutzbaren Photonen.

Durch Lichtmessungen lässt sich unter anderem beurteilen:

• wie viel Licht Pflanzen erreicht,
• wie gleichmäßig es verteilt ist,
• ob verschiedene Bereiche ausreichend beleuchtet werden,
• wie effizient eine Lichtquelle arbeitet.

Messungen ermöglichen somit eine objektive Bewertung von Beleuchtungssystemen.

Die Unterschiede zwischen menschlichem Sehen und Pflanzen

Das menschliche Auge bewertet Licht anders als Pflanzen.

Menschen empfinden grünes Licht als besonders hell.

Pflanzen nutzen jedoch Photonen aus dem gesamten PAR-Bereich (400–700 nm) für die Photosynthese.

Deshalb können zwei Lampen für Menschen gleich hell erscheinen, obwohl sie Pflanzen unterschiedlich gut mit nutzbarem Licht versorgen.

Was ist Lumen?

Lumen (lm) beschreibt den gesamten Lichtstrom einer Lichtquelle aus Sicht des menschlichen Auges.

Je höher die Lumenzahl, desto heller erscheint eine Lampe für Menschen.

Für Pflanzen besitzt dieser Wert jedoch nur eine begrenzte Aussagekraft.

Was ist Lux?

Lux (lx) beschreibt die Beleuchtungsstärke.

Ein Lux entspricht:

1 Lumen pro Quadratmeter.

Lux berücksichtigt ebenfalls die Empfindlichkeit des menschlichen Auges.

Für klassische Raumbeleuchtung ist Lux sinnvoll.

Für Pflanzen dagegen liefert dieser Wert nur eine grobe Orientierung.

Warum Lux für Pflanzen nur eingeschränkt geeignet ist

Eine Lampe mit hohem Grünanteil erzielt oft hohe Luxwerte.

Für Pflanzen kann eine andere Lampe mit geringerem Luxwert jedoch mehr nutzbare Photonen liefern.

Deshalb eignet sich Lux allein nicht zur Beurteilung einer Pflanzenbeleuchtung.

PAR – Photosynthetisch aktive Strahlung

Der Begriff PAR (Photosynthetically Active Radiation) beschreibt den Wellenlängenbereich zwischen:

400 und 700 Nanometern.

Innerhalb dieses Bereichs können Pflanzen Licht für die Photosynthese nutzen.

PAR beschreibt also welcher Spektralbereich relevant ist – nicht jedoch die Lichtmenge.

PPF – Photosynthetic Photon Flux

Der PPF gibt an,

wie viele Photonen eine Lampe insgesamt pro Sekunde im PAR-Bereich abstrahlt.

Die Einheit lautet:

µmol/s

PPF beschreibt somit die Gesamtleistung einer Lichtquelle.

Er sagt jedoch nichts darüber aus, wie viele Photonen tatsächlich bei der Pflanze ankommen.

PPFD – Photosynthetic Photon Flux Density

Der PPFD gehört zu den wichtigsten Messgrößen im Pflanzenbau.

Er beschreibt,

wie viele PAR-Photonen pro Sekunde auf einen Quadratmeter treffen.

Einheit:

µmol/m²/s

Der PPFD berücksichtigt also:

• Lampenleistung,
• Abstand,
• Reflektoren,
• Lichtverteilung.

Er beschreibt damit wesentlich genauer die tatsächlich verfügbare Lichtmenge für die Photosynthese.

DLI – Daily Light Integral

Während PPFD eine Momentaufnahme liefert,

beschreibt das Daily Light Integral (DLI) die gesamte Lichtmenge,

die eine Pflanze innerhalb eines Tages erhält.

Einheit:

mol/m²/Tag

Das DLI kombiniert:

• Lichtintensität
• und Beleuchtungsdauer.

Es gehört zu den wichtigsten Größen für die langfristige Bewertung der Lichtversorgung.

Wie alle Messgrößen zusammenhängen

Die verschiedenen Messgrößen beschreiben unterschiedliche Aspekte des Lichts:

Erst zusammen ermöglichen sie eine fundierte Bewertung einer Beleuchtungsanlage.

Licht gleichmäßig verteilen

Nicht nur die Lichtmenge ist entscheidend.

Ebenso wichtig ist eine gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten Pflanzenfläche.

Ungleichmäßige Lichtverteilungen führen dazu, dass einzelne Pflanzen mehr Licht erhalten als andere, was Unterschiede im Wachstum verursachen kann.

Messgeräte für Pflanzenlicht

Zur Messung verschiedener Lichtgrößen werden unterschiedliche Geräte eingesetzt.

Dazu gehören:

• Luxmeter
• Quantensensoren (PAR-Sensoren)
• Spektroradiometer
• Datenlogger
• professionelle Lichtmesssysteme

Für wissenschaftliche Anwendungen liefern Quantensensoren und Spektroradiometer besonders aussagekräftige Ergebnisse.

Häufige Fehler bei der Lichtmessung

Nur Lux vergleichen

Lux beschreibt die Helligkeit für Menschen, nicht die nutzbare Lichtmenge für Pflanzen.

Nur auf die Lampenleistung achten

Eine höhere Wattzahl bedeutet nicht automatisch mehr nutzbare Photonen.

Die Effizienz der Lampe spielt ebenfalls eine wichtige Rolle.

Nur einen Punkt messen

Die Lichtverteilung sollte an mehreren Stellen überprüft werden, um ein realistisches Bild der Ausleuchtung zu erhalten.

Abstand zur Pflanze ignorieren

Mit zunehmendem Abstand nimmt die Lichtintensität an der Pflanzenoberfläche deutlich ab.

Wissenschaftlicher Forschungsstand

Die moderne Lichtforschung entwickelt zunehmend:

• hochpräzise Quantensensoren,
• spektral einstellbare LED-Systeme,
• automatische Lichtsteuerungen,
• KI-gestützte Beleuchtungsregelungen,
• energieeffiziente Photonenmanagement-Systeme.

Ziel ist es, Pflanzen möglichst effizient mit nutzbarer Lichtenergie zu versorgen und gleichzeitig den Stromverbrauch zu reduzieren.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Reicht ein Luxmeter für Pflanzen aus?

Für eine grobe Orientierung ja. Soll die Lichtversorgung präzise bewertet werden, sind PAR- beziehungsweise PPFD-Messungen deutlich aussagekräftiger.

Warum ist PPFD wichtiger als Lumen?

PPFD misst die Anzahl der nutzbaren Photonen, die tatsächlich auf die Pflanzen treffen. Lumen beschreibt dagegen nur die vom Menschen wahrgenommene Helligkeit.

Warum ist das DLI so wichtig?

Weil Pflanzen nicht nur auf die Lichtintensität reagieren, sondern auf die gesamte Lichtmenge, die sie über den Tag hinweg erhalten.

Schon gewusst?

💡 Moderne Gewächshäuser steuern ihre LED-Beleuchtung häufig automatisch anhand von PPFD- und DLI-Messungen.

💡 Zwei Lampen mit gleicher Wattzahl können sich deutlich in ihrer Photoneneffizienz unterscheiden und somit unterschiedlich viel nutzbares Licht für Pflanzen liefern.

💡 Quantensensoren zählen vereinfacht gesagt die Photonen im PAR-Bereich und nicht die Helligkeit, wie sie das menschliche Auge wahrnimmt.

Kurz zusammengefasst

• Pflanzen bewerten Licht anders als Menschen.
• Lux und Lumen beschreiben die Helligkeit für das menschliche Auge.
• PAR definiert den für die Photosynthese relevanten Wellenlängenbereich.
• PPF beschreibt die Gesamtzahl der erzeugten PAR-Photonen.
• PPFD gibt an, wie viele nutzbare Photonen tatsächlich auf die Pflanzen treffen.
• DLI beschreibt die gesamte Lichtmenge eines Tages und ist entscheidend für die langfristige Lichtversorgung.

Fazit

Die richtige Lichtmessung ist eine zentrale Voraussetzung für das Verständnis moderner Pflanzenbeleuchtung. Während Lux und Lumen für die menschliche Wahrnehmung entwickelt wurden, orientieren sich Pflanzen an der Anzahl der nutzbaren Photonen im PAR-Bereich.

Messgrößen wie PPFD und DLI ermöglichen eine wesentlich genauere Beurteilung der Lichtversorgung und helfen dabei, Beleuchtungssysteme effizient einzusetzen. Zusammen mit Temperatur, CO₂, Wasser und Nährstoffen bilden sie die Grundlage für eine optimale Photosynthese und ein gesundes Pflanzenwachstum.