PPF (Photosynthetic Photon Flux / photosynthetischer Photonenfluss) – die Gesamtmenge an photosynthetisch aktivem Licht, die eine Leuchte pro Sekunde in alle Richtungen abstrahlt. Gemessen in μmol/s.
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density / photosynthetische Photonenflussdichte) – die Dichte des Photonenflusses, d. h. die Menge dieses Lichts auf einer bestimmten Oberfläche, in der Regel auf Höhe der Blätter der Pflanze. Gemessen in μmol/m²/s.
Kurz gesagt:
PPF – wie viel Licht die Lampe erzeugt.
PPFD – wie viel Licht die Pflanze tatsächlich erhält.
Warum PPF und PPFD unterschiedliche Dinge sind
Der PPF ist eine im Datenblatt angegebene Eigenschaft der Leuchte. Er ist feststehend und hängt nicht davon ab, wo und wie die Lampe installiert wurde. Der richtige Weg, den PPF einer Lichtquelle zu ermitteln, ist, die Lampe in eine Ulbricht-Kugel (integrierende Sphäre) zu stellen. Falsch ist es, ihn anhand der LED-Dokumentation zu berechnen: Ein solches Ergebnis ist inkorrekt und immer zu hoch.
Der PPFD hängt von der Geometrie ab: Aufhängehöhe, Abstrahlwinkel, Sekundäroptik und Abstand zur Pflanze sowie von den Reflexionseigenschaften der Wände der Growbox. Ein und dieselbe Leuchte mit festem PPF liefert einen PPFD von 800 μmol/m²/s bei einer Aufhängehöhe von 30 cm und nur 300 μmol/m²/s bei einer Höhe von 80 cm. Die Messmethode ist eine physikalische Messung im gewünschten Abstand mit einem Quantensensor (PAR-Meter) oder einem kalibrierten Spektrometer.
| Parameter | PPF | PPFD |
|---|---|---|
| Was wird gemessen? | Gesamter Lichtstrom der Lampe | Lichtdichte auf der Oberfläche |
| Maßeinheit | μmol/s | μmol/m²/s |
| Abhängig von der Aufhängehöhe? | Nein | Ja |
| Wo wird gemessen? | Im Labor (in der Ulbricht-Kugel) | Auf Blatthöhe (Canopy) |
| Wofür wird es benötigt? | Vergleich der Effizienz von Leuchten | Auswahl der Aufhängehöhe und des Beleuchtungsplans |
Bei der Auswahl einer LED-Pflanzenlampe ↗ empfehlen wir, sich mit der PPFD-Ausleuchtungskarte (PPFD-Map) vertraut zu machen – genau diese zeigt, wie das Licht über die Fläche verteilt ist, und nicht nur am hellsten Punkt direkt unter der Mitte der Lampe. Diese Metrik ist sehr nützlich. Wenn die LED-Lampe jedoch fast dieselbe Größe wie die Growbox hat, gibt es garantiert keine Probleme.
Wie man den PPFD ermittelt, wenn man nur ein Luxmeter zur Hand hat? Man kann den PPFD nicht direkt aus dessen Messwerten ableiten: Das Ergebnis hängt vom Spektrum der jeweiligen Lampe ab. Und das ist sehr wichtig! Wie eine solche Umrechnung durchgeführt wird und warum es keinen einheitlichen Koeffizienten gibt, wird in einem separaten Artikel erklärt – Rechner zur Umrechnung von Lux in PPFD unter Berücksichtigung des Spektrums ↗.
McCree-Kurve: Warum nicht alle Photonen gleich nützlich sind
Im Jahr 1972 maß Keith McCree, wie effektiv Licht unterschiedlicher Wellenlängen die Photosynthese anregt, und erstellte die Kurve der relativen Quanteneffizienz (RQE). Sie hat zwei Maxima – blau bei etwa 440 nm und rot bei etwa 660 nm – und einen deutlichen Einbruch im grünen Bereich.
Daraus ergibt sich eine wichtige Präzisierung des PAR-Begriffs selbst. Der PAR-Bereich betrachtet alle Photonen von 400 bis 700 nm als gleich nützlich, aber die McCree-Kurve zeigt, dass dies eine Vereinfachung ist: Ein grünes Photon trägt etwa ein Viertel weniger zur Photosynthese bei als ein rotes. Die praktische Schlussfolgerung ist vielleicht nicht sofort offensichtlich, aber wichtig: Zwei Lampen mit demselben PPFD können unterschiedliche Ergebnisse liefern, wenn sie ein unterschiedliches Spektrum haben.
Dabei sollte die McCree-Kurve nicht als Dogma betrachtet werden. Sie wurde an einzelnen Blättern unter Laborbedingungen ermittelt, während in einem dichten Blätterdach grünes Licht besser wirkt, als die Kurve voraussagt: Es dringt tiefer durch die oberen Blattschichten ein und erreicht die unteren, während rotes und blaues Licht fast sofort absorbiert werden. Die Kurve ist also ein nützlicher Richtwert zur Beurteilung des Spektrums, aber keine exakte Formel für den Ertrag. Außerdem gibt es derzeit viele Diskussionen um ePAR und PAR: Ob 380 nm und 730 nm im PAR berücksichtigt werden sollen oder nicht. Eine komplexe Frage.
Das Spektrum eines konkreten LED-Moduls lässt sich in unserem Pflanzenlampen-Spektrum-Simulator ↗ mit der McCree-Kurve vergleichen.
Wie viel PPFD benötigt eine Pflanze? (Durchschnitt für lichthungrige Kulturen)
| Wachstumsphase | PPFD (μmol/m²/s) |
|---|---|
| Sämlinge und Stecklinge | 100–300 |
| Vegetationsphase | 400–600 |
| Blüte und Fruchtbildung | 600–900 |
| Spitzenbedarf (Tomaten, medizinische Pflanzen) | 800–1200+ (mit CO₂-Zugabe) |
Wie viel PPFD liefert die Sonne?
Damit die Zahlen in der obigen Tabelle keine abstrakten Werte bleiben, ist es hilfreich, sie mit natürlichem Licht zu vergleichen.
| Bedingungen | PPFD (μmol/m²/s) |
|---|---|
| Klarer Sommermittag | ca. 2000 |
| Klarer Wintertag, mittlere Breiten | 300–600 |
| Bewölktes Wetter | 200–400 |
| Drinnen am Fenster | meist unter 100 |
Unsere Messung des Sonnenlichtspektrums: Wie das echte Sonnenspektrum an einem klaren Tag aussieht und wie es sich vom Spektrum einer LED-Pflanzenlampe unterscheidet.
Wie PPFD und DLI je nach Breitengrad, Jahreszeit und Bewölkung variieren – detailliert, mit einem anschaulichen Simulator, in einem separaten Artikel: Wie viel Licht liefert die Sonne? ↗
Aus der Tabelle und den Messungen wird ersichtlich, dass 600–900 μmol/m²/s in einer Growbox nicht „wenig“ sind, sondern etwa einem Drittel oder der Hälfte des sommerlichen Sonnenmaximums entsprechen. Der Unterschied besteht darin, dass die Sonne ihre 2000 μmol/m²/s nur für zwei bis drei Stunden am Tag und nur bei klarem Wetter hält, während die Leuchte ihren Wert konstant für 14–16 Stunden am Stück liefert. Daher ist die Gesamtlichtmenge pro Tag in einer Growbox durchaus vergleichbar mit dem Freiland und übertrifft dieses manchmal sogar.
Wie PPFD in der Praxis gemessen wird
Der PPFD wird mit einem Quantensensor oder Spektrometer auf Höhe des Blätterdachs, auf dem Boden der Growbox oder auf der Ebene eines Tisches gemessen.
Zur Erstellung einer Beleuchtungsstärkekarte (PPFD-Map) wird die Messung rasterförmig durchgeführt: Die Fläche wird in gleich große Zellen unterteilt, in jeder Zelle wird ein Wert erfasst. Anschließend werden der Durchschnitt und der Gleichmäßigkeitskoeffizient (das Verhältnis vom Minimalwert zum Durchschnitt) berechnet. Wie dieses Verfahren mit nach NIST-Standard kalibrierten Geräten abläuft, wird in dem Artikel darüber erklärt, wie wir das Spektrum und die Beleuchtungsstärke von Pflanzenlampen messen ↗. Ein detaillierterer Artikel über die Erstellung unserer 3D-Beleuchtungskarten folgt in Kürze.
Das Wichtigste in Kürze
Der PPF gibt an, wie viel Licht eine Pflanzenlampe oder LED erzeugt. Der PPFD zeigt, wie viel Licht die Pflanze tatsächlich erhält. Für das Ergebnis – aktives Wachstum und üppige Blüte – ist der PPFD wichtiger, da dieser Wert von den Installationsbedingungen abhängt und nicht nur von den in den Spezifikationen angegebenen Eigenschaften der Leuchte selbst.
Noch etwas: Ein identischer PPFD bei zwei Lampen garantiert nicht denselben Effekt, da der Beitrag von Photonen unterschiedlicher Wellenlängen zur Photosynthese nicht gleich ist. Betrachten Sie immer das Spektrum zusammen mit der PPFD-Map und nicht nur eine einzelne Zahl.
Wenn Sie Messwerte eines Luxmeters haben und diese in PPFD umrechnen müssen, nutzen Sie unseren Online-Rechner zur Umrechnung von Lux in PPFD ↗: Dieser berücksichtigt das Spektrum des jeweiligen Lampentyps.
No comments:
Post a Comment