Licht · Grundlage
Licht verstehen: Watt, µmol, Spektrum
Watt, Lumen und Kelvin messen Strom und Augeneindruck. Pflanzen zählen Photonen, darum geht es um PAR, PPFD und µmol/J, mit Zahlen für Salat und Tomate.
Zwei Kartons, zwei Sprachen. Auf dem einen steht „1 000 W Äquivalent“, eine Kelvin-Zahl und eine große Lumenzahl. Auf dem anderen stehen 200 W, 460 µmol/s und 2,3 µmol/J. Der erste Karton redet mit deinem Auge, der zweite mit deiner Tomate. Wer die zweite Sprache kann, sieht in zwei Minuten, was eine Lampe wirklich liefert, und muss keinem Watt-Versprechen mehr glauben.
- Watt (W) sagt, was die Lampe aus der Steckdose zieht. Über das Licht für die Pflanze sagt die Zahl nichts.
- Pflanzen nutzen PAR, also Licht von 400 bis 700 nm. PPF (µmol/s) ist, was die Lampe davon abgibt; PPFD (µmol/m²/s) ist, was unten auf den Blättern ankommt.
- µmol/J ist die Effizienz. Gute LED schaffen 2,5 µmol/J und mehr, eine Natriumdampflampe mit 1 000 W rund 1,7.
- Lumen und Kelvin sind Maße fürs Auge. Für die Pflanze sagen sie wenig.
- Am Tag zählt die Tageslichtsumme DLI. Tomaten brauchen trotzdem täglich 4 bis 6 Stunden Dunkelheit.
Was die Wattzahl dir sagt
Watt (W) ist die Aufnahmeleistung, also das, was die Lampe aus der Steckdose zieht. Die Zahl steht für deine Stromrechnung und für die Wärme im Zelt, mehr nicht. Wie viel davon als Licht bei der Pflanze landet, hängt von der Technik dahinter ab. Eine Angabe wie „so viel Watt je Quadratmeter“ sagt deshalb nichts, solange die erzeugte PAR-Strahlung darin nicht vorkommt. Ein „1 000-W-Äquivalent“ auf dem Karton kann eine Leuchte sein, die tatsächlich 250 W aufnimmt, und die leuchtet keine große Fläche aus.
Wie viel Licht unten ankommt
Pflanzen zählen Photonen. Den Bereich von 400 bis 700 nm, den sie für die Photosynthese nutzen, nennt man PAR. Alles, was eine Lampe in diesem Bereich je Sekunde abgibt, ist der PPF (µmol/s); diese Gesamtmenge steht im Datenblatt. Für dich zählt, was unten auf den Blättern ankommt, der PPFD (µmol/m²/s), also die Photonen je Quadratmeter und Sekunde am Pflanzendach.
Zwischen den beiden Zahlen liegt der Abstand. Eine 200-W-LED liefert auf 0,8 × 0,8 m bei 15 cm Abstand im Schnitt 835 µmol/m²/s, bei 30 cm noch 587 µmol/m²/s, gemessen ohne Reflexion durch Zeltwände. In der Mitte ist das Licht außerdem meist deutlich stärker als am Rand; im selben Beispiel liegen bei 15 cm 1 197 µmol/m²/s in der Mitte und 143 µmol/m²/s in der Ecke. Ein einzelner Messpunkt sagt darum wenig. Die PPFD-Karte des Herstellers zeigt die Verteilung; zum Nachmessen brauchst du einen Quantensensor, das Messgerät für PPFD, und mehrere Punkte auf der Fläche.
Licht je Watt
Teilst du den PPF durch die Aufnahmeleistung, bekommst du µmol/J, die Effizienz der Lampe. Je höher die Zahl, desto mehr Strom wird zu PAR. Eine Natriumdampflampe mit 1 000 W, Double-Ended und elektronischem Vorschaltgerät, liegt bei rund 1,7 µmol/J. LED-Pflanzenleuchten liegen zwischen 1,81 und 3,69 µmol/J, mehr als die Hälfte bei mindestens 2,5 (Stand Anfang 2022). Der Rest des Stroms wird Wärme. Bei der LED sind das rund 40 %, die über die Rückseite des Gehäuses abgehen. Die Natriumdampflampe strahlt 40 bis 45 % als Nahinfrarot nach unten, als die Wärme, die du unter der Lampe spürst, und die Pflanze steht bei gleicher Lichtmenge 1 bis 2 °C wärmer. Für die Abluft rechnest du trotzdem mit der ganzen Aufnahmeleistung, denn auch das Licht endet im Zelt als Wärme. Hitze setzt der LED selbst zu, mit steigender Temperatur sinkt ihre Effizienz. Kühlkörper und Lüfter brauchen deshalb Luft.
Lumen und Kelvin messen fürs Auge
Lumen (lm) und Lux (lx) bewerten Licht mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges, und die ist bei 555 nm, im Grün, am höchsten. Blaulicht (400–500 nm) und Rotlicht (600–700 nm) werden dabei unterbewertet, und beide Bereiche braucht die Pflanze. Ein Lux-Meter zeigt dir also, wie hell es dir vorkommt. Die Umrechnung in PPFD hängt obendrein von der Lichtquelle ab; Sonnenlicht hat 54 lx je µmol/m²/s, eine Natriumdampflampe 82.
Kelvin (K) beschreibt die Farbtemperatur, den Weißton, wieder nur fürs Auge. Hinter „warmweiß“ oder „kaltweiß“ stecken sehr unterschiedliche Blauanteile: drei Weiß-LEDs mit warm, neutral und kalt brachten 11 %, 19 % und 28 % Blau. Der Blauanteil im Datenblatt verrät dir darum mehr über das Spektrum.
Blau, Rot und das Weiß dazwischen
Das Spektrum ist die Verteilung des Lichts über die Wellenlängen. Im Labor nimmt Chlorophyll Blau zwischen etwa 410 und 440 nm und Rot zwischen etwa 615 und 660 nm am besten auf. Daraus entstand die Idee der lila Rot-Blau-Lampen. Eine ganze Pflanze nutzt aber nahezu alle sichtbaren Wellenlängen, und unter weißem Licht wächst sie besser als unter reinem Rot-Blau. Unter dem lila Licht sehen Blätter außerdem schwarz aus, Mängel und Krankheiten erkennst du kaum. Weiße LED mit Rotanteil haben sich darum durchgesetzt. Das Wort Vollspektrum klingt nach Norm, ist aber keine; es steht für weißes Licht mit Anteilen über den ganzen PAR-Bereich.
Blaulicht hält den Wuchs kompakt, Rotlicht ist der effizienteste Anteil für die Photosynthese. Dunkelrot (700–780 nm) liegt außerhalb von PAR und löst Streckung aus, die Pflanze reagiert wie auf Schatten. Zu viel Licht schadet ihr mehr, als es nützt, bei Blau eher als bei Rot; das Fachwort dafür ist Photoinhibition, die Abhilfe heißt dimmen oder höher hängen.
Die Tagesdosis
PPFD ist ein Momentwert. Was die Pflanze über den Tag bekommt, ist die Tageslichtsumme DLI (mol/m²/d), und die Rechnung ist kurz: PPFD mal Stunden mal 3 600, geteilt durch 1 000 000. 100 µmol/m²/s über 16 Stunden ergeben 5,76 mol/m²/d, 250 µmol/m²/s über 16 Stunden 14,4 mol/m²/d. Für Salat und Basilikum unter LED bei 16 Stunden am Tag sind etwa 250 bis 300 µmol/m²/s eine gute Zielspanne; Tomatensämlinge wachsen in den ersten zwei Wochen bei rund 120 µmol/m²/s, 16 Stunden am Tag und 22 °C.
| Kultur | Minimum | Gut versorgt | Bedingung |
|---|---|---|---|
| Kopfsalat | 12 mol/m²/d | 17 mol/m²/d nur mit kräftiger Luftbewegung über den Köpfen, sonst 13 bis 14 | Gewächshaus; bei viel Licht ohne Luftbewegung drohen braune Innenblätter (Tipburn) |
| Tomate, Paprika | 20 mol/m²/d | über 30 mol/m²/d | Gewächshaus, Fruchtkultur |
| Beet- und Balkonpflanzen | 8 mol/m²/d | 10 bis 12 mol/m²/d | Gewächshaus |
Mehr Licht bringt mehr Zuwachs, beim Gemüse etwa 1 % je 1 % mehr Licht, aber nur bis die Pflanze satt ist. Darüber liefert jedes weitere Watt weniger, und zu nah an der Lampe bleichen die Blätter. Auch die Dauer hat Grenzen. Salat verträgt 24 Stunden Licht ohne Schaden, Tomaten brauchen täglich 4 bis 6 Stunden Dunkelheit; unter Dauerlicht bekommen Kulturtomaten Blattchlorosen, also gelbe Blätter.
Leuchtmittel verlieren mit der Zeit an Licht, LED zusätzlich bei Hitze. Plane den Ziel-PPFD darum mit etwas Luft nach oben, dann bleibt später noch Reserve. Ein Dimmer von 20 bis 100 % macht das einfach, du drehst nach, statt umzuhängen, und die 16 Stunden übernimmt eine Zeitschaltuhr.
Die Lampe hängt zu nah, und die Blätter zeigen es zuerst oben: gebleichte, weiße Spitzen und nach oben gerollte Blätter, der Lichtbrand. Direkt unter der Leuchte ist der PPFD am höchsten. Abstand vergrößern oder dimmen, dann langsam wieder steigern. Hängt sie zu weit weg oder ist sie zu schwach, passiert das Gegenteil, das Vergeilen: lange dünne Triebe mit weiten Abständen zwischen den Blättern. Dann näher hängen, Dauer verlängern und den PPFD nachmessen.
Die Maße auf einen Blick
| Maß | Einheit | Sagt dir | Für Pflanzenlicht |
|---|---|---|---|
| Watt | W | Stromaufnahme, Wärme | nein |
| Lumen, Lux | lm, lx | Helligkeit fürs Auge | nein |
| Kelvin | K | Weißton | nein, Blauanteil zählt |
| PPF | µmol/s | PAR-Abgabe der Lampe | ja, Datenblatt |
| PPFD | µmol/m²/s | Licht am Pflanzendach | ja, messen oder Karte |
| µmol/J | µmol/J | Effizienz, PPF je Watt | ja, Lampen vergleichen |
| DLI | mol/m²/d | Tagesdosis | ja, Planung |
Die Angaben zum Abstand schwanken zwischen 40 und 140 cm, zur Dauer zwischen 12 und 18 Stunden. Was stimmt?
Der Abstand ist nur ein Hebel auf den PPFD, und wie stark er wirkt, hängt von deiner Lampe ab; darum passen die Zahlen aus verschiedenen Quellen nicht zusammen. Richte dich nach der PPFD-Karte deiner Leuchte oder miss nach. Bei der Dauer sind 16 Stunden am Tag ein bewährter Wert für Salat, Basilikum und Tomatensämlinge; Tomaten brauchen ihre 4 bis 6 Stunden dunkel.
Ich habe zwei Pflanzenlampen mit 65 W und 75 W. Wie hoch hänge ich sie, und wie viel Fläche leuchten sie aus?
Schau ins Datenblatt, die Wattzahl allein verrät es nicht. Der PPF und die PPFD-Karte zeigen, welche Fläche bei welchem Abstand wie viel Licht bekommt; das Beispiel mit der 200-W-LED oben liest du als Muster dafür. Fläche und Abstand fressen das Licht schnell auf, und zwei kleine Lampen leuchten eher zwei kleine Flächen aus als eine große.
Meine Lampe leuchtet eher orange. Reicht das für Tomaten?
Orange heißt meist warmweiß oder Natriumdampflampe, und die Farbe verrät die Menge nicht. Was zählt, ist der PPFD am Pflanzendach, und deine Tomaten zeigen dir die Antwort selbst: Strecken sie sich mit dünnen Trieben, bekommen sie zu wenig. Eine Natriumdampflampe liefert Pflanzenlicht, macht die Pflanze aber bei gleicher Lichtmenge 1 bis 2 °C wärmer als eine LED.