Pflanzenlicht – Der komplette Leitfaden für Züchter: Photonen, Spektrum, LEDs und mehr

🔧 EINLEITUNG – Licht für Pflanzen: Wissenschaft, Praxis und Züchterlogik

Ziel dieses Leitfadens ist es, umfassendes, technisches und verständliches Wissen über Lichtquellen im Pflanzenanbau zu vermitteln. Hier finden Sie keine leeren Marketing-Slogans – Sie finden physikalische Formeln, Pflanzenbiologie, Technologievergleiche und praktische Funktionsprinzipien.

Dies ist nicht nur ein Handbuch für Ingenieure. Es ist eine praktische Enzyklopädie für alle, die:

• effizienter zu wirtschaften,
• verstehen, was Sie kaufen,
• Wähle das Licht mit deinem Kopf, nicht mit dem Forum,
• Holen Sie das maximale photosynthetische Potenzial aus der Growbox/dem Gewächshaus heraus.

Sie müssen kein Physiker sein, um dieses Wissen zu nutzen. Aber mit diesem Wissen werden Sie ein Züchter, der weiß, was er tut.

📚 INHALTSVERZEICHNIS – Kapitel des Handbuchs

1. Was ist Licht? – Elektromagnetische Welle und Teilchen zugleich oder wie Licht Energie überträgt
2. Sichtbares Spektrum, PAR und der Emerson-Effekt – Warum Pflanzen nur 400–700 nm nutzen und was sie mit UV, IR und Fernrot machen
3. Photon – ein Energiequant für eine Pflanze – Woher kommt es, wie viel Energie hat es und wie treibt es die Photosynthese an
4. Die duale Natur des Lichts – Wie man versteht, dass Licht sowohl eine Welle als auch ein Teilchen ist
5. Farbtemperatur – Was bedeutet 3000 K, warum in Kelvin und welche Auswirkungen hat es auf die Pflanze?
6. Was ist PAR - Woher genau kommt 400-700 nm und warum ist es der photosynthetische Bereich?
7. Spektrale Zusammensetzung und Wellenlängenbedeutung – Biologische Wirkungen: blau = buschig, rot = Ertrag, UV = Schutz
8. Lichtquellentechnologien – Glühbirne, Leuchtstofflampe, HPS, LED – Physik, Spektrum, Anwendung
9. Lumen, PPF, PPFD – Drei verschiedene Zahlen, drei verschiedene Zwecke – und wie man sie nicht verwechselt
10. Effizienz – µmol/J – So messen Sie die tatsächliche Rentabilität einer Lampe und zahlen nicht zu viel für Watt
11. Warum HPS im Gewächshaus, Leuchtstofflampen in Sämlingen und LED zu Hause - Wirtschaft, Physik, Praxis - wer verwendet was und warum
12. Licht in verschiedenen Wachstumsstadien – Wann, welches Spektrum und PPFD – d.h. an die Lebensphase der Pflanze angepasstes Licht
13. Muster und ihre Bedeutung – Was diese Zahlen wirklich bedeuten und wie man sie als bewusster Anbauer nutzt

🔥 ABSCHNITT 1: Was ist eine elektromagnetische Welle

✅ Für den gesunden Menschenverstand (z. B. für einen Growbox-Praktiker):

Eine elektromagnetische Welle ist ein unsichtbares Weltraumbeben. Stellen Sie sich vor, jemand schüttelt zwei Seile gleichzeitig sehr schnell – eines vertikal (elektrisches Feld), das andere horizontal (magnetisches Feld). Sie bewegen sich nebeneinander durch die Luft, immer senkrecht, immer zusammen, immer mit Lichtgeschwindigkeit. Und so bewegt sich Energie.

Solche Wellen können Radiowellen, Mikrowellenwellen, Lichtwellen, UV-Wellen, Infrarotwellen und Röntgenwellen sein – Licht ist nur eine ihrer Arten.

Pflanzen interessieren sich vor allem für den Bereich zwischen 400 und 700 nm – das sogenannte sichtbare Licht. Es ist für die Photosynthese zuständig.

Die Wellen unterscheiden sich in der Wellenlänge λ: Blau ist kurz (~450 nm), Rot ist lang (~660 nm), IR ist sogar noch länger (>750 nm).

🧪 Wissenschaftlich (für Leute vom Polytechnikum):

• Ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld erzeugt ein magnetisches Feld
• Ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld

Es handelt sich um ein selbstantreibendes System → es entsteht eine Welle, die kein Medium benötigt, sie bewegt sich im Vakuum mit einer Geschwindigkeit:

 c = 1 / √(μ₀ · ε₀) ≈ 3 · 10⁸ m/s

Wellenlänge und Frequenz hängen zusammen:

 λ = c / f

🧮 Physikalisches Beispiel mit Kultivierung:

Blaues Licht:

 λ = 450 nm = 450 · 10⁻⁹ m ⇒ f = c / λ = (3 · 10⁸) / (450 · 10⁻⁹) ≈ 6,67 · 10¹⁴ Hz

Rote Wellenlänge (~660 nm) hat eine niedrigere Frequenz → weniger Energie.

🌱 Anwendung im Pflanzenbau:

• Pflanzen „sehen“ das Licht nicht, aber sie empfangen seine Energie, hauptsächlich über Photorezeptoren (z. B. Chlorophyll, Cryptochrome, Phytochrome).
• Jede Farbe (d. h. Wellenlänge) aktiviert unterschiedliche biologische Pfade (mehr dazu im separaten Abschnitt zum Spektrum).
• Die Wellenlänge ist wichtig: kürzere (blaue) Wellenlängen haben mehr Energie, längere (rote) weniger – aber jede hat eine andere biologische Wirkung.

📚 Quellen:

• Griffiths, „Einführung in die Elektrodynamik“
• Feynman-Vorlesungen über Physik, Band II
• McCree (1972), „Das Aktionsspektrum der Photosynthese“
• IES Lighting Handbook, 10. Auflage.

🌈 ABSCHNITT 2: Was ist der sichtbare Bereich, PAR, UV und der Emerson-Effekt – oder welche Farben funktionieren und warum

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Das sichtbare Spektrum ist der Teil des Lichts, den unsere Augen sehen können – das, was wir „Farben“ nennen. Von Violett über Blau, Grün und Rot.

Aber: Eine Pflanze ist kein Mensch. Sie sieht keine Farben – sie empfängt die Energie von Photonen und weiß auf dieser Grundlage:

• ob es nach oben wachsen soll,
• oder seitwärts,
• ob es blüht,
• ob man sich gegen Stress wehren sollte.

Uns interessiert also nicht, „ob das Licht sichtbar ist“, sondern vielmehr, „ob die Pflanze etwas daraus macht“.

🧪 Wissenschaftlich und physikalisch:

📏 Sichtbarer Bereich:

Dies ist der Bereich elektromagnetischer Wellenlängen von: λ = 380 nm bis 780 nm

🌱 PAR – Photosynthetisch aktive Strahlung:

Dies ist der Bereich, in dem Licht tatsächlich die Photosynthese antreibt: λ = 400–700 nm

Warum nicht 380-780? Weil:

• <400 nm – dies ist bereits UV (Photon zu energiereich, kann Schäden verursachen)
• >700 nm – das ist bereits Infrarot (zu wenig Energie für chemische Reaktionen bei der Photosynthese)

Pflanzen haben Pigmente (hauptsächlich Chlorophyll a und b), die Licht am effizientesten absorbieren:

• Blau (~450 nm)
• Rot (~660 nm)
• Sie reflektieren grünes Licht → deshalb sind sie grün.

📈 Emerson-Effekt – mehr Licht ≠ besser, aber: GEMEINSAM besser

👨‍🔬 Worum geht es?

Im Jahr 1957 stellte Emerson fest, dass beim Bestrahlen einer Pflanze mit Licht folgendes passiert:

• nur rotes Licht (~680 nm) → Photosynthese läuft normal ab
• Fernrot (~700–720 nm) → schwächer, tritt aber immer noch auf
• aber beides zusammen → die Photosynthese steigt wie auf Steroiden

🔬 Warum?

Pflanzen haben zwei Photosysteme:

• PSII – arbeitet mit rotem Licht (680 nm)
• PSI – arbeitet im fernen Rot (700–720 nm)

Diese Photosysteme sind in Reihe geschaltet:

 H₂O → PSII → Elektronentransport → PSI → NADPH + ATP

Nur wenn beide zusammenarbeiten, kommt es zu einer vollständigen photosynthetischen Reaktion – das ist der Emerson-Effekt.

💡 Schlussfolgerungen:

• Gute LED-Lampen haben 660nm + 730nm Dioden
• Sie können den Sonnenuntergang simulieren → 730 nm nach dem Löschen des Restes → Einfluss auf die Blüte (Beschleunigung / Verkürzung des Tages)

☢️ UV-Strahlung – Feind oder Verbündeter?

🌱 Biologische UV-Effekte:

• UV-A stimuliert Anthocyane (violette Pigmente), Sonnenschutz
• UV-B löst Immunmechanismen aus, erhöht den THC-Gehalt, aber man kann es leicht übertreiben
• UV-C ist eine Lampe zum Sterilisieren der Growbox, nicht zum Bestrahlen von Pflanzen.

👨‍🌾 Übung:

• UV verleiht eine „polierende“ Qualität → es erhöht nicht den Ertrag, kann aber die phytochemische Zusammensetzung verbessern (z. B. mehr Terpene, Anthocyane)
• Am besten: UV-A-Dioden ~1h pro Tag in der vegetativen Phase, UV-B vorsichtig nur in den letzten Wochen der Blüte

🧮 Tabelle der Wellenlängen und Auswirkungen auf die Pflanze:

📚 Wissenschaftliche Quellen und Standards:

• Emerson, R. (1957). Wissenschaft – „Enhancement-Effekt“
• McCree, K. J. (1972). Wirkungsspektrum der Photosynthese
• ASABE S640 – „Einheiten und Mengen der elektromagnetischen Strahlung für Pflanzen“
• Jenkins GI (2017) – UV-Signalisierung in Pflanzen

🔥 ABSCHNITT 3: Was ist ein Photon – oder wie Licht für Pflanzen zu Energie wird

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Ein Photon ist ein mikroskopisch kleiner Energieträger, der mit Lichtgeschwindigkeit auf ein Blatt trifft. Trifft es auf die richtige Stelle (z. B. Chlorophyll), wird es „gefressen“ und gibt seine gesamte Energie ab → die Pflanze produziert daraus ATP, Zucker und Leben.

Es hat keine Masse, man kann es nicht in einem Glas fangen, aber es hat Energie und erledigt die Arbeit.

👨‍🔬 Photonen wissenschaftlich – was ist das, woher kommen sie, wer hat sie erfunden?

📖 Geschichte:

• 19. Jahrhundert: Licht ist eine Welle – klassische Physik, Maxwell-Wellen
• 1905: Albert Einstein löste das photoelektrische Rätsel:
  👉 Licht wirkt als Teilchen → später Photonen genannt
• Bestätigung: Ein Photon kann Elektronen aus einem Metall herausschlagen, als wäre es ein Energiestoß.

⚛️ Photon ist:

• Quantum elektromagnetischer Feldenergie
• keine Ruhemasse, aber Impuls
• bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit: c = 2.99792458 × 10^8 m/s

🧮 Wie viel Energie hat ein Photon? - Formel und Interpretation

Hauptmuster:

• Aus der Frequenz: E = h · f
• Aus der Wellenlänge: E = (h · c) / λ

Wo:

• E – Photonenenergie [J]
• h = 6,626 10⁻³⁴ J s – Plancksche Konstante
• c = 3 10⁸ m/s – Lichtgeschwindigkeit
• λ – Wellenlänge [m]

Beispiel:

• Für rotes Licht (660 nm): E ≈ 3.01 · 10⁻¹⁹ J
• Für blaues Licht (450 nm): E ≈ 4.42 · 10⁻¹⁹ J

🧠 Fazit: Ein blaues Photon hat mehr Energie als ein rotes. Die Pflanze benötigt jedoch für unterschiedliche Aufgaben unterschiedliche Photonen – nicht nur die Kraft selbst, sondern auch die „Anweisungen“.

🌱 Photon und Pflanze – was passiert, wenn es auf das Blatt trifft?

• Beispielsweise trifft ein Photon auf ein Chlorophyllmolekül, was Folgendes verursacht:
• Elektronenanregung – ein Elektron in einem Molekül springt auf ein höheres Energieniveau
• Elektronentransfer durch die Transportkette → ein Gradient entsteht → ATP und NADPH werden produziert
• Dies geht in den Calvin-Zyklus über → Glukose wird produziert
• 🧠 Und das alles dank eines Photons.

🚫 Was ist, wenn das Photon zu schwach / zu stark ist?

• Zu schwach (IR): verursacht keine Reaktion → verschwendet
• Zu stark (UV-C): zerstört Protein- und DNA-Strukturen → Schäden
• Nur das Photon aus dem PAR-Band (400–700 nm) weist eine perfekte Energiebilanz auf.

📦 Photonen- und Maßeinheiten in Kulturpflanzen:

• Lumen = Helligkeit für das Auge → für den Menschen
• PPF = wie viele Photonen / Sekunde → für Pflanzen
  PPF = liczba fotonów w zakresie 400–700 nm / czas [s] [μmol/s]
• PPFD = wie viele Photonen auf das Blatt fallen
  PPFD = PPF / powierzchnia [μmol/m²/s]

📚 Wissenschaftliche Quellen:

• Einstein, A. (1905). „Zur heuristischen Betrachtung der Erzeugung und Umwandlung des Lichts“
• McCree (1972). Das Wirkungsspektrum der Photosynthese
• IES TM-33: „Photometrische und radiometrische Messungen von Gartenbeleuchtungsprodukten“
• Taiz & Zeiger, Pflanzenphysiologie und -entwicklung

🔥 ABSCHNITT 4: Die duale Natur des Lichts – Welle oder Teilchen? Oder beides?

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Licht ist wie Schrödingers Katze – ein bisschen von dem einen, ein bisschen von dem anderen, je nachdem, wie man es betrachtet.

• Wenn Sie durch ein Prisma schauen → wirkt es wie eine Welle (Aufspaltung in Farben).
• Wenn Sie versuchen zu zählen, wie viel Energie in das Blatt eingedrungen ist → verhält es sich wie ein Teilchen (d. h. ein Photon).
• Es ist, als wäre der Typ, der die Pizza liefert, Fahrrad und Lebensmittelpaket in einem – in einem Moment sieht man ihn fahren, im nächsten sieht man, dass er etwas ausgeliefert hat.

Man kann nicht eindeutig sagen, dass Licht nur eine Welle oder nur ein Teilchen ist. Es sind zwei Aspekte derselben Sache – und beide sind wahr.

👨‍🔬 Wissenschaftlich gesehen – ein Zusammenprall zweier Welten

🌊 Licht wie eine Welle:

Klassisch beschrieben von Maxwell. Welleneigenschaften:

• Interferenz (Überlagerung von Wellen)
• Beugung (Beugung von Wellen an einem Spalt)
• Polarisation
• Streuung des Lichts (z. B. durch ein Prisma)

Wellen haben:

• Frequenz f
• Länge λ
• Amplitude (wie hell es leuchtet)

⚛️ Licht als Teilchen – Photon:

• Beschrieben von Einstein und der Quantenmechanik
• Licht besteht aus Energie-„Portionen“ – Quanten → Photonen
• Ein Photon kann ein Elektron aus einem Atom herausschlagen (photoelektrischer Effekt)
• Photonen interferieren nicht wie Wellen, sondern zählen einzeln

📸 Das Experiment, das das System zerstörte: Der Doppelspalt

• Licht durch zwei Schlitze → Interferenzmuster (Welle)
• Einzelne Photonen nacheinander → dasselbe Interferenzmuster im Laufe der Zeit 🤯
• Das heißt: Jedes Photon „weiß“, wo sich die beiden Schlitze befinden, obwohl es alleine fliegt …

Fazit: Ein Photon ist ein Teilchen, das Welleneigenschaften besitzt, sich aber gleichzeitig wie eine Welle und ein Teilchen verhält.

🌱 Warum braucht die Pflanze das? Ist es ihr wichtig?

• Einer Pflanze ist es egal, ob es sich um eine Welle oder ein Teilchen handelt – sie zählt Photonen, nicht die Philosophie.
• Welle → bestimmt die Farbe und Wellenlänge (d. h. wie tief sie in das Blatt eindringt, welche Pigmente sie trifft)
• Partikel → setzt Energie frei, die die Pflanze für die Photosynthese nutzt

🧠 Für den Züchter:

• Wenn Sie die Dualität des Lichts verstehen, können Sie:
• Wählen Sie das Spektrum (Welle) für die Anlage
• Wählen Sie die Menge und Energie (Photonen) für die Effizienz

💡 Zusammenfassung:

📚 Quellen und Literatur:

• Feynman Lectures Band 1, „Die seltsame Theorie von Licht und Materie“
• Einstein, 1905, „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“
• Hecht, "Optik"
• Taiz & Zeiger, „Pflanzenphysiologie“

🔥 ABSCHNITT 5: Was ist Farbtemperatur – warum sprechen wir von Kelvin und was hat das mit der Farbe des Lichts zu tun?

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Stellen Sie sich einen glühenden Eisenstab vor. Zuerst ist er dunkel, dann rot, dann orange und schließlich glüht er weiß. Je heißer es ist → desto kälter sieht es aus (es leuchtet blau!).
Und dieses Phänomen nennt man Farbtemperatur. Es geht nicht darum, wie hoch die tatsächliche Temperatur der Lampe ist, sondern welche Farbe das Licht hat einen Körper aussenden, der auf eine bestimmte Temperatur in Kelvin (K) erhitzt wird.

🧪 Physikalisch: Farbtemperatur und Schwarzkörper

🔥 Perfekter schwarzer Körper

Es ist ein Objekt, das die gesamte Strahlung absorbiert und Licht nur proportional zu seiner Temperatur abgibt. Beschrieben durch das Plancksche Strahlungsgesetz:

 B(λ,T) = (2hc² / λ⁵) ⋅ 1 / (e^(hc / λkT) − 1)

Wo:

• B(λ,T) – Strahlungsleistung in der Wellenlänge λ bei der Temperatur T
• h – Plancksche Konstante
• c - Lichtgeschwindigkeit
• k – Boltzmann-Konstante
• T – Temperatur in Kelvin

Diese Gleichung gibt an, welche Wellenlänge bei einer bestimmten Temperatur das emittierte Licht dominiert.

🌈 So verstehen Sie Kelvin:

🧠 Je mehr Kelvin → desto blauer die Farbe.

🌱 Warum ist es für Pflanzen wichtig?

• Pflanzen sehen kein Kelvin, aber sie sehen das Spektrum, das dieser Temperatur entspricht
• Warme Farbe (2700–3000 K) = mehr Rot → gut für die Blüte
• Kühle Farbe (5000–6500 K) = mehr Blau → gut für die Vegetation
• Gute Wachstumslampen haben ein Vollspektrum von 3500–4000 K oder eine Mischung aus 660 nm + 450 nm Dioden für Präzision.

🔧 Ist die Farbtemperatur immer ein guter Indikator?

Nicht wirklich. Dieser Wert beschreibt den visuellen Eindruck, nicht die tatsächliche spektrale Zusammensetzung. Zwei 3000K-Lampen können:

• leuchten gleich für das Auge
• unterscheiden sich jedoch erheblich darin, wie viel blaues oder rotes Licht sie haben

🧠 Deshalb verwenden wir im Gartenbau auch:

• Spektrometerspektren
• PPF/PPFD
• Zusammensetzungen bestimmter Wellenlängen

🧮 Praxisbeispiel:

Sie haben eine 3500K LED – der Hersteller spricht von „Vollspektrum“. Sie sehen sich das Spektrum an:

• Peak bei 450 nm (blau)
• Tal bei 550 nm (grün)
• Peak bei 660 nm (rot)

Das bedeutet: gut für Wachstum und Blüte. Sie können UV-A und IR hinzufügen, wenn Sie die Qualität „verbessern“ möchten.

📚 Quellen und Literatur:

• Planck, M. (1901). „Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum“
• IES TM-30 – Methode zur Bewertung von Lichtfarben
• Datenblätter von Osram und Cree: Temperatur vs. Spektralverteilung
• Taiz & Zeiger – Kapitel über Lichtsignale in Pflanzen

🔥 ABSCHNITT 6: Was ist PAR – warum 400–700 nm und woher kommt es?

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

PAR ist die „Photonensprache, die die Pflanze versteht“. Es ist nicht alles, was leuchtet, sondern das, was die Pflanze tatsächlich in Energie umwandeln kann.
Auch wenn Lila, Rot oder Grün leuchten – wenn Sie nicht im PAR-Bereich liegen, wird die Pflanze es nicht nutzen. Das sieht zwar schön aus, aber es wächst nichts daraus.

🌈 PAR = Photosynthetisch aktive Strahlung

Polnische Version: Photosynthetisch aktive Strahlung
Dies ist der Bereich der elektromagnetischen Strahlung von: 400 nm bis 700 nm

• Photonen, die stark genug sind, um Chlorophyll anzuregen
• aber nicht energiereich genug, um Proteine ​​oder DNA zu zerstören (wie UV)

🧪 Warum 400–700 nm? Woher kommt diese Grenze?

📜 Geschichte – McCree Research (1972)

• Harold McCree führte Experimente an Pflanzen verschiedener Arten durch
• Er bestrahlte sie mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen
• Messung der Effizienz der Photosynthese (Sauerstoffproduktion oder CO₂-Assimilation)
• Er ermittelte das sogenannte Aktionsspektrum – also welches Licht die Pflanze tatsächlich nutzt

📈 Fazit:

• Die meiste Photosynthese findet bei 660 nm (rot) und 450 nm (blau) statt.
• Zerfall unter 400 nm und über 700 nm
• Die PAR-Grenzwerte wurden daher empirisch und nicht „nach Augenmaß“ ermittelt.

⚠️ Aber Vorsicht – das bedeutet nicht, dass Licht <400 nm und >700 nm nutzlos ist!

• UV-A/B (280–400 nm) → Schutzstress, Anthocyane, THC, Terpene
• Fernrot (700–750 nm) → Photoperiodismus, Emerson-Effekt
• IR (>750 nm) → thermische Signale, Dehnung, thermische Spannung

👉 Allerdings handelt es sich hierbei nicht um Photosynthese im eigentlichen Sinne, weshalb sie nicht in die PAR einfließen.
Deshalb sprechen wir auch über:

• ePAR – erweiterte PAR (z. B. 380–780 nm)
• YPF – Yield Photon Flux, der Photonen nach Effizienz gewichtet

🌱 Was bewirkt PAR in der Pflanze – biologisch:

• 400–500 nm (blau) → Cryptochrome, Phototropine – Formkontrolle, Buschigkeit, kurze Internodien
• 500–600 nm (grün) → wird weniger vom Chlorophyll absorbiert, dringt aber tief in das Blatt ein
• 600–700 nm (rot) → Chlorophyll a/b – Photosynthese, Streckung, Blüte, Phytochrom-Aktivierung

🧮 PAR-bezogene Einheiten:

🧠 Warum nicht Lumen?

Denn Lumen geben an, was der Mensch sieht – und der Mensch empfindet die Farbe Grün am stärksten (~555 nm).
Pflanzen? Die bekommt man nicht von Grün.

📦 Praktisches Beispiel:

• Sie haben eine LED-Lampe mit: 2,7 µmol/J PPF
• Leuchten 100 W
• Daraus ergibt sich: PPF = 2.7 µmol/J × 100 W = 270 µmol/s
• Bei einer Kultivierungsfläche von 0,6 m²: PPFD = 270 / 0.6 = 450 µmol/m²/s

Was bedeutet das?

• Perfekter PPFD für Vegetarier: 300–500
• Bis zur Blüte: 600–900
• Für CO₂ mit Booster: bis zu 1000–1500

📚 Quellen:

• McCree, H. J. (1972). „Wirkspektrum, Absorption und Quantenausbeute der Photosynthese bei Nutzpflanzen“
• IES TM-33: Radiometrie und Gartenbaubeleuchtung
• ASABE S640 – Maßeinheiten für Pflanzenbeleuchtung
• Nelson, J. A. & Bugbee, B. (2014). Ökonomische Analyse der LED-Beleuchtung für die Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung

🔥 ABSCHNITT 7: Die Zusammensetzung des Spektrums und ihre Bedeutung – oder was Blau, Rot, Fernrot, UV und IR in der Pflanze bewirken

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Die Pflanze ist nicht dumm – sie liest die Farben des Lichts wie Textnachrichten vom Himmel. Jede Wellenlänge ist eine andere Botschaft:

• Blau: „Sonne hoch – niedrig und dicht wachsen“
• Rot: „Es ist hell draußen – bilde Blätter und mach dich bereit zum Blühen“
• Dunkelrot: „Sonnenuntergang – Zeit zum Schlafen oder Blühen“
• UV: „Gefährlich – schützen Sie sich, produzieren Sie Flavonoide“
• IR: „Warm wie der Dschungel – bessere Dehnung“

Die Pflanze verfügt über eine ganze Armee von Photorezeptoren, die dieses Licht registrieren und bestimmte biologische Prozesse auslösen.

🌈 Einteilung der Wellenlängen und ihre Wirkung auf die Pflanze:

🧪 Photorezeptoren – die Sinne der Pflanzen

• Chlorophyll a/b → der Hauptmotor der Photosynthese (rot und blau)
• Phytochrome (Pr und Pfr) → Rot und Dunkelrot, Regulierung des circadianen Zyklus und der Blüte
• Cryptochrome → reagieren auf UV-A und Blau, steuern die Morphogenese
• Phototropine → blaues Licht, steuert die Öffnung der Stomata
• UVR8 → erkennt UV-B, löst Schutzreaktionen aus

🌱 Detaillierte Wellenlängenwirkung:

🔵 400–500 nm (blau)

• Hochenergetische Photonen
• Bewirkt kompakten Wuchs – buschige Pflanzen, kurze Internodien
• Aktiviert Phototropine und Cryptochrome → Morphogenese, Photosynthese, Öffnung der Stomata
• Zu viel = verkümmertes Wachstum, zu wenig = gestreckte Sämlinge

🟢 500–600 nm (grün)

• Wird weniger vom Chlorophyll aufgenommen, dringt aber tiefer in die Blätter ein
• Aktiviert die unteren Pflanzenteile
• Unterstützt die Photosynthese-Effizienz, insbesondere in dichten Baumkronen

🔴 600–700 nm (rot)

• Starke Stimulation der Photosynthese (Spitzenaktivität des Chlorophylls)
• Stimuliert das Stängelwachstum und die Blattentwicklung
• Aktiviert Pfr Phytochrom → „Der Tag geht weiter“-Signal
• In Kombination mit Far Red → reguliert die Blüte (Photoperiodismus)

🔴➡️⚫ 700–750 nm (Fernrot)

• Es verursacht nicht von selbst eine Photosynthese.
• Aktiviert Phytochrome (Pr → Pfr und umgekehrt)
• Beeinflusst Blütezeit, Streckung, Beschattung
• Emerson-Effekt: Kombination mit Rot (660 nm) steigert die Photosynthese deutlich

☢️ UV-A und UV-B (280–400 nm)

• UV-A (315–400 nm) → Lichtstressoren, stimulieren die Produktion von Anthocyanen, Ölen, Pigmenten
• UV-B (280–315 nm) → stärkerer Stress, aktiviert Immunreaktionen, erhöht THC, Flavonoide
• Hohe UV-B-Dosen = langsameres Wachstum → nur als „schützendes Tonikum“ verwenden

🔥 Infrarot (>750 nm)

• Beeinträchtigt die Photosynthese nicht
• Überträgt Wärme → regt die Transpiration an, kann zu Dehnung (Ausdehnung) führen
• Wird in Tunneln und Gewächshäusern als Form der passiven Heizung verwendet.

🧠 Grower's Toolbox - wie man in der Praxis damit umgeht

• Für vegetatives Wachstum: Viel Blau (450 nm), mäßiges Rot, Kelvin ~ 5000–6500 K
• Für die Blüte: Rot dominant (660 nm), Fernrot-Ergänzung (730 nm), Kelvin ~2700–3500 K
• Für die Qualität (Aromen, THC, Resistenz): UV-A-Zusätze und Mikrodosen von UV-B
• Zur Modulation der Tageslänge: Zusätzliche 730 nm Beleuchtung für 15 Minuten nach „Sonnenuntergang“ → Signal, dass der Tag vorbei ist

📚 Quellen:

• McCree, K. J. (1972). „Das Aktionsspektrum...“
• Taiz & Zeiger, „Pflanzenphysiologie“
• Franklin et al. (2005). „Phytochrome und Schattenvermeidung“
• Jenkins, G. I. (2017). "Signaltransduktion unter UV-B"
• Morrow, R. C. (2008). „LED-Beleuchtung im Gartenbau“

🔥 ABSCHNITT 8: Lichtquellentechnologien – Glühbirne, Leuchtstofflampe, HPS, LED – was ist drin, wie leuchtet es und lohnt es sich für Pflanzen?

Wir betrachten die vier beliebtesten Lichtquellen im Pflanzenanbau einzeln. Jede erhält einen eigenen Abschnitt mit:

• 🔧 Aufbau und Funktionsprinzip
• 📈 Spektrale Eigenschaften
• ⚗️ Physisches Modell, falls zutreffend
• 🌱 Anwendung in Kulturpflanzen
• 🧠 Fazit: Lohnt sich / lohnt sich nicht

🔥 8.1 Klassische Glühbirne (Wolfram)

🔧 Aufbau und Betrieb:

• Innen: dünner Wolframdraht (W)
• Der Strom erhitzt es auf ~2700 K → es beginnt zu glühen und Licht auszustrahlen
• Es leuchtet wie ein schwarzer Körper – je heißer der Draht, desto mehr Licht

📈 Spektrum:

• Kontinuierliches Spektrum, jedoch stark rot- und infrarotverschoben
• Wenig blaues Licht, praktisch kein UV

⚗️ Physik:

 B(λ,T) = (2hc² / λ⁵) ⋅ 1 / (e^(hc / λkT) − 1)

🌱 Anwendung:

• Theoretisch erzeugt es PAR (400–700 nm), aber:
• Sehr ineffektiv
• Enorme Infrarotverluste → mehr Wärme als Licht
• Gut für ... Omas Nachttisch

🧠 Fazit:

❌ Nicht für die Kultivierung geeignet – zu geringe Effizienz (~0,5 µmol/J), zu hohe Hitze, zu kurze Lebensdauer

💡 8.2 Leuchtstofflampe (Gasentladung)

🔧 Aufbau und Betrieb:

• In der Röhre: Quecksilberdampf + Edelgas (Argon)
• Strom erzeugt Entladung → emittiert UV, das auf den Leuchtstoff trifft → sichtbares Licht

📈 Spektrum:

• Stepping, phosphorabhängig (Tri-Phosphor/Halophosphor)
• Sie können die Farbe wählen (z. B. 6500 K - kalt)

⚗️ Physik:

 e ⋅ U = Eγ = h ⋅ f

wobei U ≈ 100–200 V

🌱 Anwendung:

• Ideal für Setzlinge und Stecklinge
• Geringe Wärmeabgabe, geringe Intensität
• Niedrige Kosten, einfache Verfügbarkeit

🧠 Fazit:

✅ Ja – für die vegetative Phase, Setzlinge, Microgreens
⚠️ Nicht zum Blühen - zu wenig rotes Licht

🌞 8,3 HPS (Natriumhochdrucklampe)

🔧 Aufbau und Betrieb:

• Quarzröhre, Natriumdampf, Quecksilber, Xenon
• Lichtbogen → orangerotes Licht

📈 Spektrum:

• Viel Rot und IR
• Wenig Blau, kein UV
• Hohe Intensität → gut für die Blüte

⚗️ Physik:

 λNa ≈ 589 nm

 E = h ⋅ f = hc / λ → z.B. 589 nm = 3,37 × 10⁻¹⁹ J

🌱 Anwendung:

• Perfekt für blühende → Tomaten, Erdbeeren, Hanf
• Funktioniert hervorragend in Gewächshäusern mit natürlichem Licht
• Viel Wärme - wärmt den Raum im Winter

🧠 Fazit:

✅ Ja - für Blüte und Gewächshäuser
⚠️ Nachteile: Stromverbrauch, Vorschaltgerät, Hitze – aber Stabilität und Kosten halten HPS im Spiel

💎 8,4 LED (Leuchtdiode)

🔧 Aufbau und Betrieb:

• Halbleiterdiode → Rekombination von Elektronen und Löchern → Photonenemission
• Verschiedene Materialien = verschiedene Wellenlängen (UV, sichtbar, IR)

📈 Spektrum:

• Präzise → Sie können eine bestimmte Wellenlänge wählen
• Vollspektrum = weiß + Spitzen in rot und blau

⚗️ Physik:

 ZB = h ⋅ f = hc / λ

Hängt vom Halbleitermaterial ab

Wirksamkeit = PPF / Leistung [µmol/J]

Top-LEDs: bis zu 3,5 µmol/J

🌱 Anwendung:

• Anpassung des Spektrums an die Pflanzenphase
• Geringe Wärmeentwicklung, lange Lebensdauer (>50.000 h)
• Perfekt für Growboxen, vertikale Farmen, Gewächshäuser

🧠 Fazit:

✅ Ja – die beste Lösung im Jahr 2025
💸 Hohe Anschaffungskosten, aber geringer Wartungsaufwand
🧠 Volle Kontrolle über Spektrum und Intensität

📊 Technologievergleich:

📚 Technische Quellen:

• Datenblätter: Osram, Cree, Philips
• ANSI/IES RP-45 – Gartenbaubeleuchtungspraxis
• Morrow R. (2008) – LED in der kontrollierten Landwirtschaft
• GE Lighting: „Hochdruckentladungslampen verstehen“

🔥 ABSCHNITT 9: Lumen, PPF und PPFD – drei verschiedene Zahlen, drei verschiedene Welten

💡 9,1 Lumen – eine gute Einheit… für Menschen

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Lumen geben an, wie hell ein Mensch sieht, nicht eine Pflanze. Es ist, als würde man die Lautstärke von Musik anhand des Schwanzwedelns eines Hundes beurteilen – der falsche Empfänger.

🧪 Wissenschaftliche Definition:

Lumen (lm) ist eine Einheit des Lichtstroms entsprechend der Empfindlichkeit des menschlichen Auges (Kurve V(λ)).

 1 Lumen = 1 Lumen Steradiant⁻¹

 Φv = ∫₃₈₀⁷⁸⁰ V(λ) · P(λ) · 683 lm/W dλ

• P(λ) – spektrale Leistung der Quelle
• V(λ) – Augenempfindlichkeit (max. bei 555 nm)

🌱 Warum es bei Pflanzen NICHT FUNKTIONIERT:

• Die Pflanze „sieht“ die für den Menschen hellste Farbe Grün nicht.
• Eine LED-Lampe mit viel Blau und Rot kann niedrige Lumen und einen hohen PPF haben
• Sie können viele Lumen und keine Photosynthese haben

🧠 Fazit:

❌ Lumen sind beim Gaming sinnlos
✅ Sie können sie als „Augenhelligkeit“ behandeln – verwenden Sie sie jedoch nicht zur Planung der Pflanzenbeleuchtung

🌿 9,2 PPF – das Pflanzenäquivalent von Pferdestärken

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

PPF gibt an, wie viele Photonen pro Sekunde aus dem PAR-Band (400–700 nm) auf die Growbox treffen. Das ist, als würde man Legosteine ​​zählen, die aus der Lampe fallen.

🧪 Einheit und Formel:

 PPF = Anzahl der Photonen im PAR-Bereich [µmol/s]

1 Mol = 6,022 × 10²³ Photonen (Avogadro-Konstante)

Typischer Wert für 100W LED: PPF ≈ 250–300 µmol/s

📏 Wie wird es gemessen?

• Ulbricht-Kugeln + Spektrometer
• Standard: ANSI/ASABE S640
• Zu Hause – vom Hersteller oder Spektrometer

🌱 Anwendung:

• Misst die Effizienz einer Lampe als Quelle für Nutzlicht
• Je mehr µmol/s, desto mehr Energie für die Photosynthese

🧠 Fazit:

✅ Grundlegende Kennzahlen zur Bewertung einer Lampe
⚠️ Es sagt nichts über die Lichtverteilung aus (ob fokussiert oder diffus)

🌞 9,3 PPFD – am wichtigsten für das Blatt, nicht für die Lampe

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

PPFD gibt an, wie viele Photonen pro Sekunde tatsächlich auf 1 m² Blatt landen. PPF gibt an, wie viele Photonen aus der Wolke kommen, PPFD gibt an, wie viele auf Ihrem Feld landen.

🧪 Einheit:

 PPFD = PPF / Fläche [µmol/m²/s]

• 200–400 µmol/m²/s → Keimlinge, Kräuter
• 400–700 → Vegetation
• 700–1000+ → Blüte und Ertrag
• >1500 → mit CO₂ und präziser Regelung

📏 Wie wird es gemessen?

• Quantenmessgeräte (z. B. Apogee MQ-500)
• Messraster: alle 10–15 cm, mindestens 9 Punkte
• Durchschnittliches Ergebnis der gesamten Fläche

🌱 Warum es der Goldstandard ist:

• Es zeigt, wie viel die Pflanze tatsächlich bekommt
• Hilft bei der Beurteilung der Lichtverteilung: Hotspots, Schatten

🧠 Gute Lampe = hoher PPF und gleichmäßiger PPFD

📊 PPFD und DLI (Daily Light Integral):

DLI = (PPFD × Beleuchtungsdauer [s]) / 10⁶ [mol/m²/Tag]

Beispiel: 600 µmol/m²/s × 12h → DLI ≈ 26 mol/m²/Tag

• Kräuter: 15–25
• Gemüse: 20–30
• Hanf: 30–50+

🧠 Zusammenfassung – Was ist zu tun?

📚 Quellen:

• ANSI/IES TM-33 – Gartenbaumesstechnik
• Apogee Instruments – PPFD- und DLI-Messungen
• Nelson & Bugbee (2014). PPFD-Kartierung für den Gartenbau
• ASABE S640, S642

🔥 ABSCHNITT 10: Wirksamkeit – µmol/J oder wie man das Beste aus Baumwolle herausholt

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Die Effizienz gibt an, wie Sie Elektrizität in Nahrung für die Pflanze umwandeln. Das heißt: wie viele Photonen Sie aus jeder Einheit Elektrizität (1 J) „zum Essen“ produzieren.

Es ist wie mit einem Auto:

• Man verbraucht 10 Liter pro 100 km
• Zweite 5 Liter pro 100 km

Beide funktionieren, aber eines ist günstiger und effizienter. Dasselbe gilt für die Lampe:

• 1,5 µmol/J → geringe Effizienz
• 3,2 µmol/J → hohe Effizienz

🧪 Wissenschaftliche Definition:

 Wirksamkeit = PPF / Leistung [µmol/J]

• PPF – Anzahl der Photonen im PAR-Bereich [µmol/s]
• Leistung – Lampenleistung [W]; 1 W = 1 J/s → Einheit = µmol/J

📏 Beispiel:

100 W Lampe, PPF = 250 µmol/s

 Wirksamkeit = 250 / 100 = 2,5 µmol/J

Pro Betriebssekunde sendet die Lampe 250 Photonen zum Werkstück.

🌿 Was ist ein gutes Ergebnis?

⚙️ Wovon hängt die Wirksamkeit ab?

• Lichtspektrum: rot = höchste Wirksamkeit
• Quanteneffizienz: je weniger Verluste → desto mehr µmol
• Leistung und Kühlung: Gute Kühlung = höhere Effizienz

🧠 Was die Wirksamkeit dem Züchter sagt:

• Lampe A: 240 W, 500 µmol/s → 2,08 µmol/J
• Lampe B: 240 W, 720 µmol/s → 3,0 µmol/J

B gibt bei gleichem Strom 44 % mehr Licht ab.

Jedes Zehntel µmol/J ist eine Ersparnis auf Ihrer Rechnung.

🧮 Erweitertes Muster – DLI mit Wirksamkeit:

 DLI = (PPFD × Zeit [s]) / 10⁶ [mol/m²/Tag]

• Wirksamkeit 3,0 µmol/J bei 300 W = 900 µmol/s
• Fläche: 0,8 m² → PPFD = 1125 µmol/m²/s
• Zeit: 12 h (43200 s)

 DLI = (1125 × 43200) / 10⁶ ≈ 48,6 mol/m²/Tag

➡️ Perfekt für den Ertrag: Hanf, Paprika, Tomaten

🧠 Häufiger Fehler:

„Ich habe eine 300 W Lampe, die muss hell leuchten“ – ❌ Stimmt nicht!

• 300 W, 1,5 µmol/J = 450 µmol/s
• 150 W, 3,0 µmol/J = also 450 µmol/s

💡 Letzteres verbraucht nur halb so viel Strom und führt zum gleichen Ergebnis.

📚 Quellen:

• ANSI/ASABE S640 – Einheiten und Methoden zur Lichtausbeute
• Bugbee, B. (2020). Effiziente Gartenbeleuchtung
• Cree/Samsung LED-Whitepaper
• Morrow, R. (2008). Energieverbrauch in der Landwirtschaft unter kontrollierten Bedingungen

🔥 ABSCHNITT 11: Warum in Gewächshäusern immer noch HPS-Lampen verwendet werden, Leuchtstofflampen für Setzlinge und LEDs Einzug in die Haushalte gehalten haben – nicht nur Technologie, sondern auch Geld und Logik

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Nur weil etwas moderner ist, heißt das nicht, dass es im jeweiligen Kontext besser ist. Bei einer Lampe geht es nicht nur um Licht – es geht auch um Kosten, Service, Zuverlässigkeit und Kapitalrendite.

🌾 11.1 Warum wird in großen Gewächshäusern immer noch HPS verwendet?

💸 1. Wiederbeschaffungskosten = Excel-Desaster

• Das Gewächshaus verfügt beispielsweise über 5.000 HPS-Leuchten mit jeweils 600 W.
• Der Austausch gegen LEDs ist mit folgenden Kosten verbunden: Anschaffung, Umbau der Stromversorgung und Kühlung
• Millioneninvestition, Amortisierung in 5–10 Jahren

🛠 2. HPS = vorhersehbare Technologie

• Techniker, Elektriker und Gärtner wissen es
• Sie kennen die Austauschzyklen, PPF-Abfälle
• Wie Ursus – alt, aber funktioniert

🔥 3. HPS = kostenlose Winterheizung

• In kalten Klimazonen heizt und beleuchtet HPS gleichzeitig
• LEDs sind kalt - Sie müssen heizen

💡 4. HPS-Spektrum funktioniert mit natürlichem Licht

Ergänzt den Blauanteil des Tageslichts durch kräftiges Rot → gute fotoperzeptive Wirkung.

🧠 Fazit: ✅ HPS ist der Gewächshausstandard, ⚠️ LEDs werden sich nach und nach durchsetzen.

🌱 11.2 Warum Leuchtstofflampen für Setzlinge?

💸 1. Stückkosten

• T5-Leuchtstofflampe = 20–30 PLN
• Leuchte 4x24 W = 150 PLN
• LED mit gleicher Oberfläche = 300–500 PLN

🌡 2. Niedrige Hitze = niedrige Hitze

• Verbrennt keine jungen Blätter
• Diffuses Licht → gut für kleine Pflanzen

🔧 3. Einfache Bedienung

• Röhrenwechsel = 15 PLN
• Eingebautes Vorschaltgerät, keine Treiber
• Funktioniert auch mit fehlendem Schlauch

🧠 Fazit: ✅ Perfekt für Setzlinge und Microgreens, ⚠️ Nicht ausreichend für die Blüte.

🏠 11.3 Warum sind LEDs im Heimanbau die beste Wahl?

👑 1. Beste Spektrumkontrolle

• 660 nm, 450 nm, UV-A, IR-Option
• Vollspektrum- und Tageszyklussimulation

♻️ 2. Das beste Energie-Ertrags-Verhältnis

• Bis zu 3,5 µmol/J
• Weniger Wärme = weniger Kühlung
• Kein Ballast → niedrigere Rechnungen

🧰 3. Kompakt und flexibel

• 240 W → Abdeckung 1x1 m²
• Passend für eine Growbox oder ein Regal
• Allgemein: Timer, Dimmer, App

🔇 4. Ruhe und Komfort

• LED = kein Rauschen
• HPS = Vorschaltgerät brummt, Lüftung heult

🧠 Fazit: ✅ Im LED-Heimbereich gibt es keine Konkurrenz, ⚠️ Höhere Anschaffungskosten, aber schnelle Amortisation.

📚 Quellen und technische Daten:

• LightingEurope – „Warum HPS im Gewächshausgartenbau immer noch dominiert“ (2022)
• Osram HPS Whitepaper – Kostenanalyse für die Nachrüstung
• Bugbee Lab – „HPS vs. LED-Ertragsstudie“
• Magazin für gewerbliche Gewächshausgärtner
• Philips LED Retrofit ROI-Rechner (2023)

🔥 ABSCHNITT 12: So wählen Sie das richtige Licht für die Entwicklungsphase Ihrer Pflanze – vom Samen bis zur Ernte oder wann und wie viel Licht wirklich benötigt wird

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Eine Pflanze ist wie ein Mensch – sie durchläuft ihre eigenen Lebensstadien und in jedem Stadium benötigt sie etwas anderes.
Kind → viel Blau, wenig Stress, sanftes Licht
Youngster → nachhaltige Entwicklung, etwas Sonne, etwas Bewegung
Erwachsener → Sonne im Maximum, Lebensdruck, Zeit, Früchte zu tragen!

Daher Entwicklungsphase = unterschiedliche PPFD, unterschiedliches Spektrum, unterschiedliche Anforderungen.

🌱 12.1 Keimung / Sämlinge / Setzlinge

🌈 Spektrum:

• Überwiegend blau (450 nm)
• Ein bisschen Rot
• Kein UV, kein IR

💡 Licht:

• PPFD: 100–300 µmol/m²/s
• DLI: 6–10 mol/m²/Tag
• Leuchtdauer: 16–18 h

🧠 Was Licht bewirkt:

• Stimuliert die kompakte Keimung
• Aktiviert Cryptochrome und Phototropine
• Zu helles Licht = Verbrennungen, Dehnung

🌿 12.2 Vegetative Phase (Blätter, grüne Masse)

🌈 Spektrum:

• Viel Blau + Grün + Rot
• Optionales UV-A
• Ohne Fernrot und IR

💡 Licht:

• PPFD: 300–600 µmol/m²/s
• DLI: 12–18 mol/m²/Tag
• Leuchtdauer: 18 h

🧠 Was Licht bewirkt:

• Blatt- und Stängelentwicklung
• Aufbauende Pflanzenmasse
• Blau = buschig

🌺 12.3 Blüte-/Fruchtphase

🌈 Spektrum:

• Rot (660 nm) + Fernrot (730 nm)
• Weißlichtergänzung
• UV-B an der Spitze (optional)

💡 Licht:

• PPFD: 600–1000+ µmol/m²/s
• DLI: 20–40 mol/m²/Tag
• Leuchtdauer: 12 h

🧠 Was Licht bewirkt:

• Phytochrom-Aktivierung → Blühstadium
• Höhere Intensität = höherer Ertrag
• Fernrot → verkürzt die Photoperiode

🔬 Spezielle Zusatzstoffe in fortgeschrittenen Kulturen:

🧠 So geht man praktisch damit um:

• Sämlinge/Mikrogrün: T5-Leuchtstofflampen, LED 6500K, ~150 µmol/m²/s
• Vegetarisch: LED-Vollspektrum 5000–6500K, ~400–600 µmol/m²/s
• Flo: LED 3500K + 660 nm, ~800–1000 µmol/m²/s
• UV- und Fernrot-Zusätze → auf separaten Kanälen oder per Timer

📏 Steuerungstools:

• PPFD-Messgerät (Apogee MQ-500)
• Spektrometer (Asensetek Lighting Passport)
• DLI-Rechner / Excel / App

📚 Quellen:

• Bugbee, B. – Utah State University (HORT Research)
• ASABE S640 – Beleuchtungsempfehlungen für die Pflanzenentwicklung
• Morrow, RC – Lichtspektrumoptimierung in der kontrollierten Landwirtschaft
• InfoCenter Blumenzucht – Beleuchtungsstrategien pro Pflanzenart

🔥 ABSCHNITT 13: Herleitungen und Bedeutung von Formeln – warum ein Züchter Physik braucht und warum diese Zahlen kein Gimmick aus Wikipedia sind

✅ Mit gesundem Menschenverstand:

Muster sind kein Spiel für gelangweilte Ingenieure. Sie sind Werkzeuge, die Ihnen Folgendes ermöglichen:

• beurteilen, ob die Lampe sinnvoll ist
• Berechnen Sie, ob die Pflanze bekommt, was sie braucht
• verstehen, warum eine Lampe nachgibt und die andere nur leuchtet

Wer weiß, woher die Zahlen kommen, fällt nicht auf Marketing-Bullshit herein.

🔬 13.1 Photonenenergie – oder woher bezieht eine Pflanze ihre Kraft?

 E = h f = (h c) / λ

• h = 6,626 10⁻³⁴ J s (Plancksche Konstante)
• c = 3 10⁸ m/s (Lichtgeschwindigkeit)
• λ – Wellenlänge [m]

Bedeutung:
Je kürzer die Wellenlänge, desto höher ist die Energie des Photons.
Blaue Photonen (450 nm) > Rot (660 nm)
🧠 Also: mehr Energie ≠ besser für die Pflanze. Es geht um Anpassung, nicht um Kraft.

🌿 13.2 Effizienz – µmol/J als echtes Maß für die Lampenqualität

 Wirksamkeit = PPF / Leistung [µmol/J]

• PPF – Anzahl der Photonen im Bereich von 400–700 nm [µmol/s]
• Leistung – Lampenleistung [W] = [J/s]

Bedeutung: Zeigt, wie gut Elektrizität in Licht für die Photosynthese umgewandelt wird.

🌞 13.3 PPFD – der Schlüssel zu echtem Licht für Ihre Pflanze

 PPFD = PPF / Oberfläche [µmol/m²/s]

Bedeutung: Wie viel Licht trifft tatsächlich auf das Blatt.
🧠 Fazit: Ein Züchter, der PPFD misst, weiß mehr als ein Züchter, der Lumen misst.

📈 13,4 DLI – Summe aller Tagesaktivitäten

 DLI = (PPFD × Zeit [s]) / 10⁶ [mol/m²/Tag]

Beispiel:
PPFD = 800 µmol/m²/s, Zeit = 12 h = 43.200 s
DLI = (800 × 43200) / 10⁶ = 34,56 mol/m²/Tag

Bedeutung: Die Pflanze „zählt“ das Licht nach Motten – nicht nach Zeit.

🔦 13.5 Planck und Schwarzkörper – Warum Farbe Temperatur ist

 B(λ,T) = (2hc² / λ⁵) · 1 / (e^(hc/λkT) - 1)

Bedeutung: Die Farbe des Lichts (z. B. 3000 K) ist Physik, nicht Marketing.
Warm = rot, kalt = blau → die Pflanze weiß das.

🧠 13.6 Inverses Quadratgesetz – Entfernung = Drama

 I = P / (4πr²)

• I – Lichtintensität
• P – Quellenleistung
• r – Entfernung von der Quelle

Bedeutung: Sie bewegen die Lampe 2x weg → PPFD sinkt 4x.

📚 Quellen und Klassiker:

• Einstein (1905) – über die photoelektrische
• Planck (1901) – ein perfekter schwarzer Körper
• ANSI/IES RP-45-15 – Beleuchtung für den Gartenbau
• Bugbee, Morrow, Taiz & Zeiger – Pflanzenphotobiologie

✅ ZUSAMMENFASSUNG – Licht ist keine Zauberei. Es ist ein Werkzeug.

Aus diesem Leitfaden geht eines wichtiges hervor:
Eine Pflanze reagiert auf alles – am besten aber auf das, was gut durchdacht ist.

Sie können unter einer Kerze, einer Glühbirne, einer LED oder HPS züchten – alles funktioniert bis zu einem gewissen Grad.

Wenn Sie jedoch eine maximale Photosynthese mit einem Minimum an Strom und Platz wünschen, müssen Sie Folgendes verstehen:

• Spektrum,
• Photonen,
• PPFD,
• wirksam.

Das bietet Ihnen dieser Leitfaden:

• 🧠 Bewusstsein statt Zufälligkeit,
• ⚙️ Werkzeuge statt Theorie,
• 🌱 bessere Rendite für das gleiche Geld.