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PAR, PPF und PPFD – Bedeutung der Werte für Pflanzenlampen

Auf unseren Produktdetailseiten und Vergleichen, waren schon von Beginn an PAR und PPFD Werte aufgelistet und helfen beim Vergleich von LED-Grow-Lampen. Denn auch schon in 2016 konnte man wissen, dass diese Werte besonders wichtig, für den NDL-Ersatz sein werden und sich LED Grow Lampen nicht nur nach LED Watt und Stromverbrauch messen lassen können. Denn LED Pflanzenlampen zeichnen sich durch ihre effizienz im Umgang mit Strom und dessen dadurch erzeugten PAR Lichtspektrum aus.

Wie effektiv jeweilige LED Module sind, kann mit den Werten PAR, PPF und PPFD optimal gemessen und bestimmt werden.

Was bedeutet PAR für Pflanzenlicht?

PAR – Photosynthetic Active Radiation – Photosynthetisch aktive Strahlung

PAR gibt die Lichtwellenlängen an, in denen die photosynthetische Strahlung aktiv ist. Es ist dementsprechendes Licht, mit dem Pflanzen photosynthetisieren können. Diese Strahlung befindet sich im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 Nanometer (nm). Die PAR-Werte geben demnach die relative Verteilung des Lichtspektrums innerhalb der photosynthetisch, nutzbaren Strahlung für Pflanzen an.

Weiter gibt es innerhalb dieser Wellenlängenbereiche sehr effektive und nicht sonderlich effektive Strahlungen, die es Herstellern von LED-Modulen ermöglicht, das für Mensch und Pflanze perfekte Licht, bei minimaler Leistungsaufnahme zu erzeugen.

Verglichen mit Lumen, welche den sichtbaren Bereich in Nanometer abdecken, entsteht ein komplett unterschiedliches Bild. Das Spektrum von Lumen befindet sich im nicht sonderlich effektiven Bereich. Dennoch können Pflanzen damit wachsen und auch bei LED Lampen, werden Lumen wieder an Fokus gewinnen. Denn nicht für die Pflanze selbst, sondern auch Menschen wollen bei angenehmen Licht arbeiten.

Weiter können durch den Einsatz von Lumen die Pflanzen unter LED Wachstumslicht besser inspiziert werden. Da ausschließlich blaues und rotes Licht die Konturen und natürlichen Farben der Pflanze verschwinden lassen und somit eine weitere Lichtquelle von nöten wäre. Die wird mittlerweise von den Herstellern beachtet und professionelle LED Module werden immer öfter mit warmweiß LEDs ausgestattet.

PAR vs Lumen und Wellenlängenbereiche für Pflanzenwachstum

Einen einzelnen PAR-Wert als solches gibt es demnach nicht. Sondern es geht um die relative Farbverteilung einer LED-Growlampe.

Das PAR-Spektrum kann also nicht als einzelner Lichtwert herangezogen werden, es wird eine prozentuale Verteilung des Lichtspektrums in einer Skala, wie im Bild oben dargestellt. Hierbei zeigt die X-Achse ca. 300-800 Nanometer (nm) an, wobei nur von 400-800nm, photosynthetische aktive Wirkung aufweisen. Die Y-Achse gibt das Verhältnis der Farben von 0-1 oder 0-100% aus.

So kann durch eine Messung mit einem Spektrometer, die intensität und Lichtverteilung der einzelnen Farben abgelesen werden. Daraufhin lässt sich wiederum schließen, ob die PAR-Verteilung des gewählten LED-Moduls, zum geplanten Vorhaben passt.

Auch wenn die relevanten PAR-Werte abgesteckt sind. lassen sich die Hersteller nicht so gerne in die Karten schauen. Und welches der Lichtrezepte, letzten Endes für den besseren Ertrag steht, ist oft nur subjektiv zu beurteilen und abhängig vom angewandten Grow-System, Klima und Pflanze.

Durch Veränderung des prozentualen Anteils der Lichtwellen, mehr blaues (450nm) Licht, welches eher das Wachstum fördert, oder rotes (660nm und 730nm), was die Pflanze bei der photosynthese, während der Blütephase unterstützt, lassen sich Ertrag, Geschmack oder auch die Gesundheit einer Pflanze beeinflussen.

Weiterentwicklung von PAR Lichtspekrum durch Osram Oslon LEDs

Lichtkonzepte können für den jeweiligen Einsatzzweck verändert und optimal an die Gegebenheiten und Ziele angepasst werden. Hier gibt es beispielsweise Fälle, wo Basilikum unter einem gewissen Lichtspektrum sehr gut wächst und der Geschmack vergleichsweise intensiver ist. Unter gleichen Konditionen, konnte Feldsalat hingegen kaum wachsen und gedeihen. So können Gärtner eigene Lichtrezepte erstellen und demnach ihre Pflanzen verschiedenes Licht anbieten.

Es ist daher sinnvoll, die Anforderungen spezifischer Pflanzen zu kennen, wenn optimale Ergebnisse in Ertrag, Geschmack und Gesundheit der Pflanze erreicht werden sollen.

Hersteller PAR Vergleich – Vollspektrum Licht von LED Grow Lampen

Die Hersteller, die wir auf LED-Grow-Lampe.com unter die Lupe genommen haben, haben Lichtrezepte, die besonders für den Anbau von Cannabis konzipiert und getestet wurden. Und trotzdem unterscheiden sich die PAR-Verteilungswerte der der einzelnen Lampen. Dies heißt jedoch nicht, dass nicht auch Chilis, Tomaten, Salate oder Kräuter unter diesen LED Pflanzenlichter wachsen können. Hier geht es zu weiteren Informationen der im Bild genannten Lampen Hersteller: Sanlight, Mars Hydro, ViparSpectra und Growking.

Es sind also mehrere Faktoren, die bei der Wahl einer geeigneten LED-Grow-Lampe zusammenkommen müssen, um optimale Ergebnisse zu erreichen.

Die daher wichtigen Fragen, die man sich vor dem Kauf eines LED-Moduls stellen sollte sind folgende:

Wie viel PPF – weißt das LED-Modul auf? (Photosynthetischer Photonen Fluss)

Dieser Wert gibt die effizienz einer LED Pflanzenlampe im PAR Bereich an und es werden die erzeugten Photonen pro Sekunde der gesamten Lampe gemessen. PPF werden in umol/s (Micormoles pro Sekunde) angegeben. Dieser Messwert sagt jedoch noch nicht, wieviele der Photonen tatsächlich auf der Pflanze landen, sondern es handelt sich um einen Gesamtwert, der die effizienz einer Lampe angibt und mit der Leistungsaufnahme in Watt pro Sekunde (Jule), LED Lampen miteinander vergleichbar macht.

PPF und Photonen Effizienz

PPF geben die wenigsten Hersteller an. Entweder weil das Testverfahren zu aufwändig ist, oder weil die Lampen dann gut vergleichbar wären und in einem Test schlecht abschneiden könnten.

Auf der anderen Seite, sollte dieser Wert nicht dafür herangezogen werden, wie viel gemessenes Licht, tatsächlich auf der Pflanze auftreffen wird. Sondern hier wird ausschließlich die Effizienz einer Lampe messbar gemacht. Beispiel PPF 384 µmol/s.

Im nächsten Schritt kann dieser Wert, mit der Leistungsaufnahme von Watt pro Sekunde (Jule) geteilt werden und es ergibt sich der Messwert der Photonen Effizienz, ausgedrückt in µmol/J.

Am Beispiel der Sanlight S4w von 384umol/s PPF und einer Leistungsaufnahme von 140 Watt, errechnet sich ein Wert von 2,74 umol/J (Quelle). Generell kann man sagen, dass LED-Module die einen Wert von mehr als 2 umol/Jule aufweisen, als effizient eingestuft werden können.

Wichtig: Dieser Messwert hilft jedoch nicht dabei, wieviel der Photonen tatsächlich auf den Pflanzen landen wird. Hierfür kommt, der noch wichtigere Wert PPFD ins Spiel.

PPFD – Photosynthetische Photonenflussdichte
(Photosynthetic Photon Flux Density)

Mit dem Wert, PPFD kann nun die Anzahl von wachstumsrelevanten Photonen, welche tatsächlich die Pflanze erreichen gemessen werden. Hier kann mit einem PPFD-Messgerät (Quantum Meter) punktuell gemessen werden, wie viel der vom LED Licht erzeugten photosynthetischen aktiven Photonen, innerhalb einer Sekunde auf der Pflanze auftreffen. Der dabei gemessene Wert wird in Micormoles (umol) ausgedrükt. Micoromoles werden auf den Quadratmeter pro Sekunde hochgerechnet und das Ergenis sieht dann Beispielsweise wie folgt aus: 800 umol/m2/s.

Auf unseren Produktdetailseiten und den Vergleichstabellen, geben wir mit PAR PPFD 30cm, den PPFD Wert im Zentrum der Lampe, bei einem Abstand zur Pflanze von 30 cm an. Es handelt sich dabei um einen einzelnen Messwert, der im Spot einer LED-Grow-Lampe gemessen wird. Dieser Wert kann jedoch nicht zuverlässig auf einen Quadratmeter skaliert werden. Um den tatsächlichen Wert eines Moduls zu berechnen, werden auf einem Quadratmeter bei gleichmäßiger Verteilung, die PPFD Werte gemessen und ein Durchschnitt errechnet.

Dennoch kann PPFD bei einem 30cm Abstand zur Pflanze, sehr gut als Vergleichswert herangezogen werden. Zudem wird dieser Messwert von vielen Herstellern angegeben und macht die unterschiedlichen LED Pflanzenlampen miteinander Vergleichbar.

Warum messen wir bei 30cm Abstand zur Pflanze?

Wir haben uns für 30cm Abstand zur Pflanze entschieden, da bei diesem Abstand, LED-Grow-Lampen optimal für Pflanzen betrieben werden können. Die Ausleuchtung ist gut und die darunter stehenden Pflanzen drohen nicht zu verbrennen und erhalten eine genügend intensive photosynthetische photonenflussdichte (PPFD).

Wieviel PPFD benötigen Pflanzen?

In einzelnen Testberichten greifen wir die Durschnittswerte von PPFD per Quadratmeter auf, oft jedoch nur den Spot-Wert im Mittelpunkt der Lampe beim jeweiligen Abstand zur Pflanze. Diese Werte geben wir in unseren Vergleichstabellen und Produktdetails an. Weitere Informationen zum jeweiligen Panel auf den Produktdetailseiten.

Fazit

PAR-Spektrum, PPF und PPFD können nicht für sich, alleinstehend eine Aussage über die Güte und Effizienz einer LED Grow Lampe herangezogen werden.

Um ein geeignetes Pflanzenlicht zu finden, müssen diese Werte in einem effizienten Verhältnis zu einander stehen um optimale Anbauergebnisse liefern zu können. In unseren Tests und Vergleichen, geben wir deshalb die Werte für PPFD in umol/m2/s je Growlicht an.

Dieser Wert sagt aus, ob ein LED-Modul stark genug ist, um eine Pflanze von der Wachstumsphase über die Blütephase zur Ernte, eine Pflanze mit genügend PAR-“Licht” versorgt wird. Hinzufügend muss noch das jeweilige Lichtspektrum eines Panels überprüft werden. Ein Vollspektrum LED Licht wird demnach ein geeignetes PAR-Spektrum-Licht emittieren.

Weiterführende Links und Quellenangaben
https://www.strategies-u.com/articles/2018/02/Things-we-are-looking-at-in-2018.html
https://www.osram.de/os/applications/horticulture-lighting/index.jsp
http://www.exciteled.de/de/messung-par-ppfd
https://fluence.science/science/par-ppf-ppfd-dli/
https://www.sanlight.info/ueber-ppf-und-ppfd/
http://www.inda-gro.com/IG/sites/default/files/pdf/plant-lighting-resource/2-Understanding%20PPF%20and%20PPFD.pdf

 

 



Kommentare


Alexander Holweg 26. Juli 2018 um 19:41

Hallo
Vielen Dank für diesen Artikel.
Eine Frage hab ich zu den Spektren der Lampen in der Grafik. Sind diese gemessen oder von Herstellern übernommen?
Da ich die S4W und eine XML350 im Einsatz habe die sich im Spektrum rein visuell schon sehr signifikant voneinander unterscheiden hab stellt sich die Frage in wieweit der „grüne Anteil“ der S4W für die Pflanze relevant ist. Habe in einem Interview eines sanlight-Mannes auf Youtube gehört dass dieser Anteil doch nicht so unrelevant für das Wachstum sei.

Kann man das vielleicht im Atrikel oben noch näher beleuchten. Mir ist natürlich klar dass die Entwicklung kommerzieller LED-Lampen noch längst nicht abgeschlossen ist und es hier unterschiedliche bzw. kontroversielle Ansichten gibt.
Vielen Dank und freundlichen Gruß
Alex

Antworten

LED-Grower 30. Juli 2018 um 9:20

Hi Alex,
hierzu gibt es eine aktuelle Studie: http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0163121

Hier ein paar Zitate aus der Studie zum Thema „grünes Licht“:

„Green light penetrates deeper into leaves and deeper into canopies.“

„In contrast to measurements of photosynthesis in single leaves at low light, a higher fraction of GL has the potential to increase whole-plant photosynthesis both in the bottom of upper leaves and by transmission to lower leaves.“

„Some long-term studies have found that dry mass increases with increasing GL fraction. Kim found that increasing GL from zero to 24% increased lettuce dry mass.“

Danke für Dein Kommentar! Bei nächster Gelegenheit werde ich einmal genauer auf die Farben eingehen. Es ist und bleibt ein sehr individuelles Thema und je nach Pflanzenart, muss dies getestet werden.
Am Ende würdest du durch einen Wechsel bzw. hinzufügen von z.B. 24% grünem Licht, wohl etwas mehr Ertrag erwirtschaften können. Ob dies signifikant und effizient ist, sehe ich jedoch fraglich.

Für die Sanlight LEDs macht es wohl Sinn grünes Licht im Spektrum zu verbauen, da die Lampen nicht gerade viel Leistung haben und hier hat es laut der Studie einen positiven Effekt.

Ich hoffe ich konnte dir weiterhelfen…

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