zuerst veröffentlicht in "Das Taublatt" Heft 41 (=2001/3), Seite 18-26
Um erfolgreich Karnivoren zu kultivieren, sind zwei Dinge unerläßlich: das richtige Wasser und genügend Licht. Dabei herrscht beim Licht aufgrund der immensen Auswahl an Lampen große Konfusion. Mit diesem Artikel soll etwas Licht ins Dunkel der Pflanzenbeleuchtung gebracht werden. Doch zuerst wird kurz und nicht zu kompliziert geschildert, wie Licht auf Pflanzen wirkt.
Genauso kann man von jeder Lampe ein Emissionsspektrum aufnehmen, was die Intensität des ausgesendeten Lichtes bei der jeweiligen Wellenlänge angibt.
Theoretisch gesehen müßte die Lampe die Beste sein, deren Emissionsspektrum die größte Intensität bei den Wellenlängen aufweist, wo die höchste Absorption im Aktionsspektrum der Pflanzen ist.
Als UV-Strahlung bezeichnet man den Teil des Sonnenspektrums zwischen einer Wellenlänge von 100 und 400 nm, also zwischen der Röntgenstrahlung und dem sichtbaren Licht. Die UV-Strahlung wird wiederum in drei Teilbereiche UV-A (320-400 nm), UV-B (280-320 nm) und UV-C (100-280 nm) unterteilt. UV-C-Strahlung hat die höchste Energie und birgt potentiell die größte Gefahr für biologische Systeme, da sie stark mit Proteinen und dem Erbgut (DNA) von Zellen wechselwirken kann. UV-C hat aber nur eine untergeordnete Bedeutung für die Umwelt, da sie vollständig von der Atmosphäre absorbiert wird und nicht zur Erdoberfläche vordringen kann.
UV-B Strahlung, die lebenden Systemen ebenfalls potentiell gefährlich sein kann, wird normalerweise zum größten Teil in der Atmosphäre durch das Ozon absorbiert.
Die energieärmere UV-A Strahlung wird nur zu einem geringen Teil durch die Atmosphäre herausgefiltert und erreicht nahezu vollständig die Erdoberfläche.
Im folgenden möchten wir nur auf die sichtbaren Effekte eingehen. Daß die Erscheinung der Pflanzen sehr vom Licht abhängig ist, weiß man spätestens dann, wenn die frustrierenden Lichtmangelerscheinungen bei den eigenen Karnivoren auftreten. Die Blätter werden schlabberig und treiben durch, mitunter vergrößert sich die Blattfläche. Durch diese Flächenvergrößerung versucht die Pflanze, mehr Licht einzufangen. Der umgekehrte Effekt tritt bei einem Überangebot an Licht auf, die Blätter werden kleiner und fester, damit wird ein günstigeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen erreicht. Diese direkte Schutzreaktion reduziert den Anteil des Gewebes, welches erhöhten Strahlungsdosen ausgesetzt ist.
Daneben nehmen sie häufig eine rote Färbung an. Durch diese Färbung, gerade bei Venusfliegenfallen heiß begehrt, aber selten erreicht, möchte uns die Pflanze sagen: "Hilfe, es ist mir zu hell". Deshalb produziert sie Anthocyane, die überschüssiges Licht absorbieren und eine Schädigung der Pflanzen verhindern. So gewöhnen sich Pflanzen also an die Umgebung.
Das Licht, was von der Pflanze aufgenommen wird, "verschwindet" in ihr, wogegen die Pflanze in der Farbe erscheint, deren Wellenlänge nicht absorbiert, also reflektiert wird. Anthocyane sind rot, sie absorbieren also vornehmlich blaues energiereiches Licht. Pflanzen erscheinen normalerweise grün (außer im Herbst), sie können also mit dem grünen Lichtanteil nicht viel anfangen (Grünlücke).
Aufgrund der großen Fülle an verschiedenen Modellen kann hier nicht auf jede Lampe eingegangen werden, es müssen von jedem Karnivorenfreund individuelle Erfahrungen gesammelt werden. Es sollen hier die bekanntesten Modelle mit dem maximal möglichen Informationsgehalt, der uns zur Verfügung stand, aufgelistet werden.
Von den Lampen sind Lichtspektren vorhanden, anhand derer man einen direkten Vergleich hat, ob sie in dem Wellenlängenbereich, in dem die Pflanze am stärksten Licht absorbiert, eine große Intensität aufweisen. Die Spektren sind etwas vereinfacht dargestellt, ansonsten wären zu viele Datenpunkte notwendig gewesen, daraus resultieren kleine Abweichungen vom genauen Spektrum, aber die Kernaussage stimmt. Da wir alle im Bezug auf Lampen eher Laien sind, müssen wir uns z.T. auf Angaben verlassen, die wir beim Recherchieren (größtenteils im Internet) gefunden haben, für die Richtigkeit der Quellen wird keine Garantie übernommen.
Das erste Diagramm zeigt Lampen, die man besser nicht zur Pflanzenbeleuchtung benutzen sollte, wogegen die Lampen im zweiten Diagramm brauchbar sind, als Vergleich ist dort noch das Tageslichtspektrum angeführt. Die folgenden Angaben beziehen sich auf Lampen, die pro Tag ca. 12 Stunden brennen.
Zum Qualitätsvergleich der Lampen wird bei Gelegenheit die Wirkung auf bestimmte Zeigerpflanzen geschildert.
Zum besseren Verständnis werden noch einige Begriffe erläutert, die im folgenden benutzt werden.
Lichtstrom: Hiermit ist die Strahlenleistung gemeint. Sie wird angegeben in Energie pro Zeit, die Einheit ist lumen oder lm.
Beleuchtungsstärke: Das ist der Lichtstrom pro Fläche, die Einheit ist lux. Sonnenlicht kann bis zu 100000 lux haben.
Lichtausbeute: Gibt an, mit welcher Wirtschaftlichkeit die aufgenommene elektrische Leistung in Licht umgesetzt wird. Die Einheit ist lumen/Watt.
Beschreibung: Ein glühender Metallfaden hat den überwiegenden Teil seiner Strahlung im roten und infraroten (=Wärme!) Bereich. Blau ist praktisch nicht vorhanden. Auch eingefärbte Glühlampen haben kein anderes Spektrum. Fehlende Spektralanteile können nicht "aus dem Nichts" erzeugt werden. Glühlampenlicht fördert langes, "vergeiltes" Pflanzenwachstum. Lichtausbeute etwa 14 lm/W.
Vorteile: Sie sind preisgünstig in der Anschaffung, es gibt eine Riesenauswahl an Lampenmodellen und Birnen, die Lampen sind abwärtskompatibel, man kann also schwächere Birnen in die Lampe einsetzen. Daher differiert auch der Stromverbrauch erheblich. Durch die Bauform ist eine punktuelle Beleuchtung der Pflanzen möglich.
Nachteile: Die Lampen werden sehr heiß, man muß einen großen Abstand zu den Pflanzen einhalten, denn nur etwa 5% der Energie werden in Licht umgesetzt, der Rest in Wärme. Durch die geringe Reichweite der Lampen läßt die Effektivität aber sehr schnell nach. Unter 100 W lohnt es sich nicht, und im Vergleich zur Reichweite sind die Stromkosten sehr hoch. Die Lebensdauer der Birnen beträgt nur einige Wochen. Das Spektrum der Lampen ist nicht besonders gut.
Fazit: Zur Pflanzenbeleuchtung mit großer Einschränkung möglich, aber die Nachteile überwiegen.
Beschreibung: Halogenlampen sind grundsätzlich genauso aufgebaut wie ganz normale Glühlampen. Die Temperatur der Glühwendel ist jedoch um einige hundert Grad höher. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad, also die Helligkeit bei gleicher Leistung, beträchtlich. Normalerweise hätte eine solche Glühlampe aber nur eine kurze Lebensdauer, weil mit der höheren Temperatur das Wolfram deutlich schneller abdampft. Dadurch würde sich die Temperatur der Glühwendel an einigen dünnen Stellen (dort ist die Temperatur höher als an dicken) innerhalb weniger Stunden dem Schmelzpunkt nähern, so daß sie durchbrennt. Das Abdampfen kann man leider nicht verhindern, aber mit einem Trick kann man das abgedampfte Material wieder an der Wendel anlagern.
Dies erreicht man durch Zusatz von Halogenen (vor allem Brom und Jod): Das abgedampfte Wolfram verbindet sich mit den Halogenen zu Wolframhalogenid, das bei Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius gasförmig ist. An der Glühwendel mit Temperatur von etwa 2600 bis 2900 °C zerfällt es in Wolfram, das sich an der Wendel abscheidet, und freies Halogen - ein Kreislaufprozeß also, bei dem die Glühwendel immer wieder regeneriert wird.
Selbstverständlich ist die Lebensdauer dadurch nicht unbegrenzt hoch. Denn das Wolfram scheidet sich nicht absolut gleichmäßig ab, wodurch mit der Zeit Stellen bilden, die geringfügig dünner und damit heißer als die restliche Wendel sind. Irgendwann ist an einer dieser Stellen die Schmelztemperatur erreicht, und die Glühwendel brennt durch. Lichtausbeute etwa 16 lm/W.
Vorteile: Sie sind preisgünstig in der Anschaffung, in der Regel kosten die Birnen nicht viel, und sie sind leicht anzubringen.
Nachteile: Der Stromverbrauch ist sehr hoch, die Effizienz sehr gering, weil das Spektrum für Pflanzen relativ unbrauchbar ist. Die Lebensdauer der Birnen beträgt einige Tage bis Wochen und die Lampe wird sehr heiß, die Pflanzen müssen einen großen Abstand zur Lampe haben, um nicht zu verbrennen. Die Birnengröße ist von der Wattzahl abhängig, d.h. von der Bauform ist es nicht möglich, eine 500 W Birne in eine 150 W Lampe zu setzen und umgekehrt. Selbst für Nepenthes ist eine 500 W Lampe von der Lichtausbeute zu gering.
Fazit: Zur Pflanzenbeleuchtung völlig unbrauchbar.
Beschreibung: Gehört zu den Metalldampflampen, wo technisch sehr aufwendig Metall oder Metallverbindungen verdampft werden (daher die sogenannte Einbrennzeit, d.h. die Lampen brauchen bis zur vollen Leistung bis zu fünf Minuten). Diese Metalldämpfe werden dann zum Leuchten gebracht. Lichtausbeute 183 lm/W.
Vorteile: Diese Lampen haben die höchste Lichtausbeute überhaupt, im Straßenverkehr und an Bahnhöfen sind diese Lampen sicher schon jedem aufgefallen. Außerdem haben Metalldampflampen eine hohe Lebensdauer.
Nachteile: Das Spektrum ist miserabel, es enthält lediglich einen sehr schmalen Bereich bei ca. 590 nm und liegt nicht im photosynthetisch relevanten Bereich. Das Licht ist gelb und gewöhnungsbedürftig. Metalldampflampen sind in der Regel teuer.
Fazit: Zur Pflanzenbeleuchtung völlig ungeeignet.
Beschreibung: Hier wird ein Gas zum Leuchten gebracht. Überall, wo Gase leuchten, gibt es kein kontinuierliches Spektrum wie beim Sonnenlicht. Mit einem Trick wird bei Gasentladungsröhren durch die innen aufgedampfte Leuchtstoffschicht über Resonanzschwingungen, sogenannte Fluoreszenz, das Spektrum "aufgemotzt".
Alle Gasentladungsröhren haben je nach Leuchtstoffschicht mehr oder weniger Blauanteil, aber immer genug für die Pflanzen. Unbeschichtete Röhren haben einen sehr hohen UV-Anteil (sogenannte Schwarzlicht-Lampen). Die Beschichtung ist maßgeblich an der für das menschliche Auge angepaßten Farbwiedergabe beteiligt. Nachteil aller dieser "kalten" Lampen (erhitzen sich wenig) ist die geringe Leistung, die aber noch deutlich über der von Glühlampen liegt. Lichtausbeute je nach Modell zwischen 60 und 90 lm/W.
Vorteile: Sie werden sehr häufig angeboten, der Stromverbrauch ist ziemlich gering, das Spektrum ist in Ordnung. Man kann sie optimal auf ein Terrarium legen. Die Wärmeentwicklung ist relativ gering, Nepenthes verbrennen erst, wenn das Blatt die Röhre berührt. Die Lebensdauer einer Röhre ist hoch.
Nachteile: Es gibt eine große Auswahl an verschiedenen Sorten, wodurch sich fast niemand zwischen den vielen Pflanzenlampen, Dreibanden, Warmton und Weißlichtmodellen zurechtfinden kann. Die Reichweite ist relativ gering, um den Pflanzen genug Licht zu bieten, müssen die Röhren sehr nah an der Pflanze sein oder man muß mehrere Röhren nebeneinander legen. Wenn man die Lampen nicht gerade auf ein Terrarium legt, ist das Anbringen kompliziert, besonders in Vitrinen oder Gewächshäusern.
Und selten gibt es bei Billigmodellen einen Reflektor, so daß sich das Licht im ganzen Raum verteilt. Die Lichtabstrahlung verteilt sich wegen der Bauform auf eine relativ große Fläche, so daß die Lichtausbeute für die einzelne Pflanze geringer ist, als wenn sie von einer punktförmigen Lichtquelle gleicher Leistung angestrahlt wird.
Fazit: Diese Lampen sind durchaus brauchbar, wenn sie nah genug an den Pflanzen stehen, werden sogar Venusfliegenfallen rot. Und für ein Nepenthesterrarium gibt es fast nichts besseres in Bezug auf Effizienz und Anschaffungskosten. Kultiviert man allerdings lichthungrige Arten wie Heliamphora und Drosera, sollte man zu einer anderen Lampensorte greifen oder den Abstand extrem kurz halten. Und nicht unbedingt sind die teuren Spezialröhren sichtbar besser für das Pflanzenwachstum als normale Billigröhren.
Beschreibung: Ist ebenfalls eine Metalldampflampe. Lichtausbeute etwa 50 lm/W.
Vorteile: Das Spektrum dieser Lampen ist gut, auch durch den Blauanteil. Sie werden häufig angeboten, zumindest in Zooläden. Die Lebensdauer der Birne ist hoch, es handelt sich um eine punktförmige Lichtquelle.
Nachteile: Im Vergleich zu Leuchtstoffröhren relativ teuer. Die Lichtausbeute dieser Lampen ist schlecht. Normalerweise handelt es sich um Hängelampen, deshalb benötigt man einen relativ großen Platz zwischen Decke und beleuchteter Fläche. Von diesen Lampen werden viele Insekten angelockt, was für den Umweltschutz negativ zu bewerten ist, für Karnivorenfreunde allerdings reizvoll.
Fazit: Vom Spektrum sind diese Lampen sehr gut, aber wenn man vernünftig Pflanzen beleuchten möchte, muß man den Abstand gering halten, was wieder die Gefahr der Verbrennung birgt, oder mehrere Lampen nehmen, da die Lichtausbeute miserabel ist. Und dann hat man schon den Preis für eine Natriumdampf-Hochdrucklampe erreicht.
Beschreibung: Metalldampflampe. Es gibt zwei verschiedene Birnentypen, der eine strahlt sehr gelb und wird im Cannabisanbau zur Blütenbildung eingesetzt, die andere hat zusätzlich einen höheren Blauanteil und soll für das Wachstum besser sein. Da der bei hohem Druck aggressive Natriumdampf Glas zerstören würde, besteht das eigentliche Entladungsgefäß aus Aluminiumoxydkeramik, umgeben von einem zusätzlichen Hüllkolben. Lichtausbeute etwa 130 lm/W.
Vorteile: Scheint momentan das Beste auf dem Markt zu sein, was es an Pflanzenleuchten gibt. Das Spektrum ist sehr gut, darüber hinaus haben sie eine Lichtausbeute, die mehr als doppelt so groß wie bei Quecksilberdampflampen ist. Die Reichweite der Lampen ist sehr hoch, die Lebensdauer ebenfalls. Es werden im Gegensatz zu HQL und HQI weniger Insekten angelockt. Die Lampe wird nicht besonders warm, so daß eine Verbrennung nur bei sehr kurzem Abstand gegeben ist.
Nachteile: In der Regel sehr teuer, es sei denn, man erwischt einen Selbstbausatz in einem Cannabis Growshop. Die Geräte sind sehr schwer und lassen sich deshalb nicht so leicht montieren. Man findet diese Lampen nur in Spezialgeschäften. Durch das gelbe Licht tritt eine etwas veränderte Farbwahrnehmung des Betrachters auf, die Pflanzen sind z.B. in Wirklichkeit rot, erscheinen aber eher gelb orange. Niemals unter einer solchen Lampe ohne Blitz fotografieren, da man ansonsten die Bilder wegen eines starken Gelbstiches in die Tonne kloppen kann.
Fazit: Wenn man seinen Pflanzen etwas wirklich Gutes gönnen will, kommt man um diese Lampen nicht herum. Aufgrund des Preises lohnt es sich jedoch nur bei einer etwas größeren Sammlung bzw. einem Terrarium. In den Unterhaltskosten sind sie im Vergleich zur Ausbeute sehr günstig, dazu ein kleines Rechenbeispiel.
Eine 400 W Natriumdampflampe leuchtet ca. 5 qm genügend aus (auf lichthungrige Arten bezogen, bei weniger lichthungrigen Arten ist die Fläche noch größer), das reicht für ein kleines Gewächshaus. Dabei hat sie einen Lichtstrom von 52000 lumen. Für den gleichen Lichtstrom benötigt man 10 Leuchtstoffröhren (Länge: 160 cm, 58 W) oder 37 Glühlampen mit 100 W.
Beschreibung: Prinzipiell sind es Quecksilberdampf Hochdruck-Entladungslampen, die zusätzlich eine Lampenfüllung aus Metallhalogeniden enthalten. Mit Hilfe der leicht verdampfenden Halogenide können auch Metalle mit niedrigem Dampfdruck verwendet werden. Durch die Verfügbarkeit einer Vielzahl von Ausgangsstoffen können so Metalldampfgemische erzeugt werden, die bei der Entladung hohe Lichtausbeuten und eine gute Farbwiedergabe ergeben und das Spektrum einer reinen Quecksilberdampflampe ergänzen.
HCI sind eine Weiterentwicklung der HQI-Lampen. Das Brennergefäß ist aus Keramik, nicht mehr aus Glas. Durch die höhere erreichbare Betriebstemperatur sind Lichtausbeute und Farbwiedergabe nochmals verbessert. Lichtausbeute zwischen 80 und 90 lm/W.
Vorteile: Bei gleicher Leistung geben sie fast doppelt so viel Licht wie HQL Lampen, außerdem sind ihre Farbwiedergabeeigenschaften deutlich besser. Das Spektrum ist sehr tageslichtähnlich, die Lebensdauer hoch und die Lichtquelle punktförmig.
Nachteile: Teuer. Wie bei den verwandten Quecksilberdampflampen handelt es sich um Hängelampen. Hier werden auch viele Insekten angelockt.
Beschreibung: Von der Funktion entsprechen sie Leuchtstoffröhren, nur sind sie kompakter gewunden und haben dadurch in etwa die Größe einer Glühbirne. Es handelt sich genaugenommen auch nicht um Lampen sondern nur um Birnen, die entweder einfach oder mittels eines Adapters in eine gewöhnliche Glühbirnenfassung geschraubt werden können. Lichtausbeute zwischen 40 und 60 lm/W.
Vorteile: Das Spektrum entspricht dem von Leuchtstoffröhren und ist für Pflanzen brauchbar. Im Vergleich zu einer Glühbirne ist die Lichtausbeute höher und der Stromverbrauch geringer, die Erwärmung der Lampen sehr gering. Man kann auch Heliamphora und Nepenthes rot färben. Die Lebensdauer ist ziemlich hoch.
Nachteile: Die Birnen sind teurer als Glühbirnen und die Reichweite der Lampen ist nicht sehr hoch.
Fazit: Diese Birnen sind durchaus einen Versuch wert, bevor man einige Hundert DM in die High Tech Lampen investiert. Allerdings sollte man sich im klaren sein, daß man keine großen Flächen mit einer Lampe zufriedenstellend ausleuchten kann.
Die vom Spektrum brauchbaren Lampen beschränken sich auf Leuchtstoffröhren, die ihnen verwandten Energiesparlampen, HQI und HQL sowie Natriumdampfhochdrucklampen.
Am empfehlenswertesten in Bezug auf Wirtschaftlichkeit in den Unterhaltskosten, Reichweite des Lichtes und Nutzen für die Pflanzen ist, wie man sich schon fast denken kann, die Natriumdampf-Hochdrucklampe. Wenn nur die hohen Anschaffungskosten nicht wären. Als Leuchtmittel ist scheinbar die gelbe Birne am weitesten verbreitet, und bisher hat man noch keine Klagen über das Pflanzenwachstum gehört, so daß es nicht unbedingt die Birne mit dem höheren Blauanteil sein muß, auch wenn es für das Auge angenehmer ist. Wer also die Möglichkeit hat, so eine Lampe unter 100 DM zu bekommen, sollte sofort zuschlagen, denn meistens kosten die Lampen dreimal soviel oder mehr.
Auf Platz 2 liegen die HQI Lampen, dicht gefolgt von gewöhnlichen Leuchtstoffröhren auf Platz 3. Wenn man sich jedoch die wenigen Vorteile der HQI Lampen wie z.B. das punktförmige Beleuchten und das Erscheinungsbild ansieht, ist der hohe Preis gegenüber Leuchtstoffröhren nicht gerechtfertigt, es sei denn, man bekommt hier ebenfalls einen günstigen Selbstbausatz.
Platz 4 beansprucht bereits die Energiesparlampe für sich, was schon etwas ungewöhnlich ist.
Am überraschendsten ist aber das schlechte Abschneiden der Quecksilberdampflampen auf Platz 5, hauptsächlich durch die geringe Lichtausbeute. Und das, obwohl sie in Zoogeschäften, Baumärkten und Gärtnereien als ideal für Pflanzen angepriesen werden. Aber vielleicht kann man dort nicht zwischen HQL und HQI unterscheiden, im Gegensatz zu denen, die diesen Artikel jetzt gelesen haben. Es sollte noch erwähnt werden, daß ein Reflektor an einer Lampe den positiven Effekt noch verstärkt, in welchem Maße, dazu liegen uns leider keine Angaben vor.
Dieser Artikel soll jetzt nicht als Lichtbibel verstanden werden, sondern nur als Hilfe bei der Suche nach der richtigen Lampe, da bei einigen Modellen keine oder wenige persönliche Erfahrungen von Karnivorenfreunden vorlagen und die Bewertung zu einem großen Teil aufgrund von Literaturrecherche erfolgt ist. Hier muß jeder individuelle Erfahrungen machen und kann sie vielleicht einmal mitteilen. Auch darf man nicht zu ungeduldig sein, wenn man sich eine gute Lampe anschafft. Bis man eine Verbesserung sieht, vergehen meistens einige Wochen.
Es existieren im Internet eine ganze Reihe von interessanten Seiten zum Thema Licht und Beleuchtung. Aufgrund der Kurzlebigkeit von Internetadressen macht es aber wenig Sinn, sie hier aufzuführen. Besser ist es, in einer Suchmaschine z.B. die Stichworte "Natriumdampflampe" und "Spektren" anzugeben.