Sehlicht versus Wuchslicht
Teil III: Ergebnisse

 

I. Vorwort II. Lichtwirkungen III. Lichtbewertung IV. Ergebnisse V. Diskussion

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Dpdate: Aufgrund der Bewertung nach DIN 5031-10 neu hat die Tabelle mehrere zusätzliche Spalten bekommen.

In vielen wissenschaftlichen Publikationen ist PAR PPFD das Maß aller Dinge. Um einen mehr greifbaren Anhalt zu geben, wieviel Licht das eigentlich ist, habe ich den Wert PAR PPFD [µmol·m-2·s-1/klx] verwendet. Wenn in dem Paper steht: Die Pflanze wurde mit 50 µmol·m-2·s-1 bestrahlt, dann entspricht das 50/13,4 = 3,73 klx Leuchtstofflampenlicht der Lichtfarbe 840.

Ich habe zwei weitere Lampen in die Bewertung mit aufgenommen: Die im gärtnerischen Pflanzenbau heimischen Natriumdampf-Hochdrucklampen Master Agro und Master Green Power von Philips. Für die Aquaristik sind sie zwar ohne Bedeutung, aber als Vergleichswerte interessant.

Das Ergebnis des unter III. Lichtbewertung beschriebenen Bewertungsverfahrens ist in folgender Tabelle zusammengestellt. Eigentlich interessant sind nur die beiden stark umrandeten Spalten, welche die Photosyntheseausbeute der Lampen enthalten. Um Lampen unterschiedlicher Leistung direkt miteinander vergleichen zu können, ist der Wert auf die Lampenleistung normiert. Die beiden rechten Spalten enthalten das theoretische Maximum, das die entsprechende Lampe erreichen könnte, würden 100 % der zugeführten Leistung in Licht umsetzen. Je höher der Wert ist, desto besser nähert sich der Verlauf des Lampenspektrums an die Bewertungskurve nach Tazawa bzw. DIN an.

Lampe Abbildung Lampenleistung Lichtstrom Strahlungsleistung Syn_Tazawa Syn_DIN-alt Syn_DIN-neu Max-Tazawa Max_DIN-alt Max_DIN-neu PAR_Watt PAR_klx
LL 530 Bild 6 36 2.975 8,4 172 144 146 737 616 624 1,08 13,1
LL 535 Bild 6 36 3.000 8,2 161 143 140 706 626 611 1,04 12,5
LL 640 Bild 6 36 2.850 8,7 165 154 150 684 638 620 1,08 13,6
LL 740 Bild 6 36 2.600 8,1 158 145 143 697 642 631 1,02 14,1
LL 765 Bild 6 36 2.500 8,5 152 157 147 643 665 624 1,02 14,7
LL 830 Bild 7 36 3.350 9,5 188 160 163 711 605 615 1,18 12,7
LL 840 Bild 7 36 3.350 10,2 195 179 176 687 628 620 1,25 13,4
LL 865 Bild 7 36 3.250 10,6 192 196 185 653 665 629 1,28 14,1
LL 930 Bild 8 36 2.700 8,6 174 150 154 724 623 640 1,09 14,6
LL 940 Bild 8 36 2.900 9,4 179 164 164 687 628 627 1,15 14,3
LL 950 Bild 8 36 2.850 9,8 181 178 173 665 652 633 1,19 15,1
LL 965 Bild 9 36 2.800 10,2 180 190 179 633 668 630 1,21 15,5
Gro-Lux Bild 9 36 1.200 6,7 133 137 138 717 739 745 0,85 25,4
Aquarelle Bild 9 36 2.450 10,3 181 207 189 631 719 659 1,21 17,8
Luxeon Rebel
LXML-PWN2
Bild 10 2,1 230 0,68 229 202 203 704 621 624 1,47 13,4
Luxeon Rebel
LXML-PWC2
Bild 10 2,1 235 0,73 233 227 219 671 654 630 1,53 13,7
Seoul P4
Warm White
Bild 11 1,1 53 0,18 116 101 106 733 638 665 0,73 15,8
Seoul P4
Natural White
Bild 11 1,1 61 0,21 131 118 121 712 643 659 0,84 15,7
Seoul P4
Pure White
Bild 11 1,1 100 0,31 175 182 170 650 673 630 1,18 13,5
Cree XR-E
Warm White
Bild 12 1,2 81 0,25 165 139 145 749 628 657 1,03 14,8
Cree XR-E
Neutral White
Bild 12 1,2 94 0,29 177 157 158 716 633 641 1,13 13,9
Cree XR-E
Cool White
Bild 12 1,2 107 0,34 198 198 190 663 665 638 1,32 14,3
Cree XM-L
Cool White
Bild 20 4,7 546 1,60 230 224 215 670 650 625 1,53 13,1
Cree XM-L
Neutral White
Bild 20 4,7 507 1,54 232 210 211 701 636 637 1,51 13,8
Cree XM-L
Warm White
Bild 20 4,7 429 1,32 212 177 185 748 622 652 1,33 14,4
Cree XP-G
Cool White
Bild 21 1,1 139 0,43 270 270 258 661 660 631 1,81 13,6
Cree XP-G
Neutral White
Bild 21 1,1 122 0,38 251 233 231 697 646 640 1,63 14,0
Cree XP-G
Warm White
Bild 21 1,1 107 0,35 247 206 217 750 626 659 1,53 15,0
HPL-Comfort Bild 13 80 4.000 11,8 102 89 87 686 598 590 0,65 13,0
HPL -N Bild 13 80 3.700 11,1 91 84 80 650 605 578 0,60 12,9
CDM 830 Bild 14 70 6.500 21,3 214 182 187 706 599 617 1,34 14,5
CDM 942 Bild 14 70 6.000 23,1 218 204 204 660 618 619 1,40 16,3
Shoplight 930 Bild 14 73 6.400 21,9 203 177 181 676 589 603 1,29 14,7
CDM-Elite 930 Bild 14 75 7.200 23,6 229 193 202 727 612 641 1,42 14,8
Powerball
NDL 942
Bild 14 74 6.700 26,3 225 214 213 632 600 598 1,45 16,0
HQI …/WDL Bild 15 78 6.200 19,5 165 143 145 660 571 580 1,06 13,3
HQI …/NDL Bild 15 78 6.500 28,5 212 215 210 580 588 576 1,40 16,8
HQI …/D Bild 15 78 6.200 23,9 190 178 178 620 581 581 1,23 15,4
Halogen Bild 16 20 320 2,0 57 47 51 577 478 520 0,33 20,9
Master Agro   423 55.000 134,0 245 187 189 773 591 597 1,50 11,5
Master
GreenPower
  420 58.500 146,4 273 206 212 784 591 608 1,66 11,9

Etwas übersichtlicher sind die spezifischen Wuchslichtausbeuten in den Bildern 17, 18 und 19 dargestellt. Die Grafiken erlauben einen besseren visuellen Vergleich der Wuchslichtausbeuten.

Die Resultate im Kurzen:

  • Die Lichtausbeute in Lumen pro Watt ist nicht geeignet zur Beurteilung der Photosyntheseleistung. So besitzt eine Halogen-Metalldampflampe HQI .../NDL mit 83 lm/W einen deutlich höheren syn-Wert als z.B. eine Leuchtstofflampe (LL) der Lichtfarbe 830 mit 93 lm/W.
     
  • Ein hoher syn-wert korreliert mit einer hohen Strahlungsleistung. PAR in W/m2 ist also bei normalen, weißen Lampen durchaus geeignet zur überschlagsmäßigen Beurteilung der Photosyntheseeffizienz, ebenso die photonenzählenden Einheiten PAR PPF und PAR PPFD.
     
  • Halogen-Metalldampflampen mit Keramikbrenner in der Lichtfarbe 942 NDL sind die Spitzenreiter des Felds, gefolgt von ihren herkömmlichen Kollegen mit Quarzbrenner.

Hinweis: Die Werte wurden an 70 Watt Halogen-Metalldampflampen ermittelt. Für andere Wattagen gelten bei der OSRAM Powerball NDL 942 folgende Korrekturwerte, mit denen die syn/Watt-Angaben multipliziert werden müssen: 35 W: 0,95; 150 W: 1,07; 250 W: 1,08.

  • Leuchtstofflampen mit Dreibanden-Leuchtstoffen (800er Lichtfarben) rangieren an dritter Stelle.
     
  • Leuchtstofflampen mit Standard-Leuchtstoffen (500er, 600er und 700er Farben) liegen bei der Wuchslichtausbeute etwa ein Fünftel unter den Dreibandenlampen. Das ist so schlecht nicht. Die Nachteile dieser Lampen sind jedoch ihre geringe Lebensdauer, der starke Rückgang der Lichtausbeute (und damit auch der photosynthetisch aktiven Strahlung) und ihre vergleichsweise schlechte Farbwiedergabe.
     
  • Vollspektrum-Leuchtstofflampen sind seit der ersten Version dieses Artikels deutlich verbessert worden. Sie liegen derzeit nur noch zwischen einem Achtel und einem Fünftel unterhalb der Lichtausbeute von Dreibandenlampen, ihre Wuchslichtausbeute erreicht 92 bis 99 %. Aufgrund der hohen, sichtbar besseren Farbtreue spreche ich hier eine ganz klare Empfehlung für Vollspektrumlampen aus.
     
  • An den vergleichsweise hohen Werten für das theoretische Maximum bei Lampen wie der Gro-Lux kann man zwar erkennen, daß deren spektrale Strahlungsverteilung tatsächlich dem Photosynthesespektrum von Pflanzen nahekommt. Sie besitzen jedoch wegen der geringen praktischen Strahlungsleistung (geringer physikalischer Wirkungsgrad) nur eine schlechte syn-Ausbeute. Zusammen mit ihren schlechten Farbwiedergabeeigenschaften und ihrer geringen Lebensdauer sind diese Lampen meiner Meinung nach wenig empfehlenswert.
     
  • Die Aquarelle wird von Philips mit einer Farbtemperatur von 10.000 K angegeben. Der hohe Blauanteil ist im Spektrum links als Hügel zu erkennen; er verschafft der Lampe bei der blaulastigen Bewertung nach DIN Vorteile. Ich halte diese Lampe trotzdem für nur sehr bedingt geeignet. Im roten Spektralbereich mit Wellenlängen größer 650 nm sendet die Lampe so gut wie keine Strahlung mehr aus. Die Farbtemperatur ist zumindest für Süßwasser unnatürlich hoch. Dazu kommt die vergleichsweise niedrige nutzbare Lebensdauer, die Philips mit 8.000 Stunden angibt, und der niedrige Farbwiedergabeindex, der mit 70 Punkten in der Höhe von Standard-Leuchtstofflampen liegt. Ich kann mir diese Lampe höchstens als Ergänzung vorstellen, nicht jedoch als alleinige Lampe.

Hinweis: Die Werte wurden an 36 Watt T8-Leuchtstofflampen ermittelt. Für andere Wattagen gelten folgende Korrekturwerte, mit denen die syn/Watt-Angaben multipliziert werden müssen:

15 W (T8): 0,68 18 W (T8): 0,81 38 W (T8): 0,93
16 W (T8): 0,84 30 W (T8): 0,86 58 W (T8): 0,96
                   
4 W (T5): 0,44 14 W (T5): 1,04 24 W (T5): 0,90 80 W (T5): 0,94
6 W (T5): 0,57 21 W (T5): 1,07 39 W (T5): 0,96    
8 W (T5): 0,61 28 W (T5): 1,11 49 W (T5): 1,07    
13 W (T5): 0,80 35 W (T5): 1,12 54 W (T5): 1,00    
  • Leuchtdioden vom Schlage der hier überprüften High-Power-LEDs erreichen inzwischen Wuchslichtausbeuten, die an die Werte von Leuchtstofflampen herankommen. LEDs sind allerdings keine Strahlungsleistungswunder. So benötigt man rund 30 Stück Cree XR-E Cool White (bei 350 mA), um die Wuchslichtstrahlung einer einzigen 36 Watt Dreibandenlampe der Lichtfarbe 865 zu erreichen. "Vollspektrum"-LEDs wie die Seoul P4 Natural White fallen deutlich zurück, sind aber wegen ihrer hohen Farbtreue eine Empfehlung wert. 
     
  • Quecksilberdampf-Hochdrucklampen (HPL) schneiden im rechnerischen Vergleich eher schlecht ab. Ihre Photosyntheselichtausbeute erreicht weniger als die Hälfte der besten Lampen im Vergleich. Sie besitzen nur eine mäßige Farbwiedergabe und relativ geringe, nutzbare  Lebensdauer (6000 h im Mittel). Auch diese Lampen halte ich für Pflanzenaquarien weniger geeignet.
     
  • Die Halogenlampe habe ich als Planckschen Temperaturstrahler mit einer Farbtemperatur von 3.000 K gerechnet. Mir ist klar, daß ich damit die Wolfram-Strahlung aus dem Glühdraht nicht mit erfasse, aber ich habe kein verwertbares Spektrum einer Halogenlampe gefunden. Die Ergebnisse entsprechen aber den Erwartungen. Die Sehlichtausbeute erreicht etwa ein Fünftel der von Leuchtstofflampen, genauso verhält es sich mit der Wuchslichtausbeute. In Verbindung mit der niedrigen mittleren Lebensdauer (2.000 bis 4.000 Stunden) sind Halogenlampen meines Erachtens höchstens als Beleuchtung kleiner Schreibtischaquarien geeignet.

Spektren:
LL Standard
Bild 6: Leuchtstofflampen, Standardfarben
LL 3-Banden
Bild 7: Leuchtstofflampen, 3-Banden-Farben
LL-Vollspektrum
Bild 8: Leuchtstofflampen, Vollspektrumfarben
LL Sonderfarben
Bild 9: Leuchtstofflampen, Sonderfarben
LED Luxeon
Bild 10: LED Luxeon Rebel
LED Z-Power
Bild 11: LED Z-Power P4 (Seoul)
LED Cree
Bild 12: LED Cree XR-E
Cree XM-L
Bild 20: LED Cree XM-L
Cree XP-G
Bild 21: LED Cree XP-G
HQL
Bild 13: Quecksilberdampflampen HPL-N und HPL-Comfort
HCI
Bild 14: Halogen-Metalldampflampen, Keramikbrenner
HQI
Bild 15: Halogen-Metalldampflampen, Quarzbrenner
Halogenlampe
Bild 16: Halogen-Glühlampe

Ergebnisse
Übersicht Leuchtsotfflampen
Bild 17: Übersicht Leuchtstofflampen

Übersicht LED
Bild 18: Übersicht LEDs

Übersicht Hochdruck-Entladungslampen
Bild 19: Übersicht Hochdruck-Entladungslampen




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