ppf & ppfd Wachstumslampen richtig vergleichen

Welche Informationen sind relevant?

In diesem Beitrag möchten wir Ihnen die Messgrößen PPF und PPFD näherbringen. Diese Fachbegriffe sind entscheidend für die Auswahl eines geeigneten Belichtungssystems für Pflanzen, und werden in den folgenden Zeilen erläutert. Zusätzlich bringen wir Ihnen näher, wie Sie anhand von PPF-Werten den passenden Ersatz für Standard-Lichtquellen aus dem Gartenbau ermitteln können.

PPF

PPF ist die Abkürzung für photosynthetisch aktiver Photonenfluss. Dieser Wert beschreibt also wie viele Lichtteilchen mit Wellenlängen von 400nm bis 700nm (Wellenlängen die für die Photosynthese von Pflanzen verwendet werden) von einer Lichtquelle emittiert werden. Die physikalische Einheit für diesen Wert ist µmol/s. Der PPF lässt einen schnellen, objektiven und zuverlässigen Vergleich unterschiedlicher Belichtungslösungen zu und ist somit die beste Vergleichsmöglichkeit. Der einzige Nachteil ist, dass dieser Wert nur sehr schwer selbst ermittelt werden kann, da das benötigte Messsystem (Ulbrichtkugel) sehr kostenintensiv in Anschaffung und Betrieb ist. Das untere Bild zeigt einen Blick in unsere Kugel.

integrated sphere

Integrating sphere

PPF-Werte im Überblick

In der unteren Tabelle geben wir Ihnen einen Überblick über die PPF-Werte von herkömmlichen Lichtquellen, welche im Gartenbau gängig sind. Die Werte haben wir aus den aktuellen Datenblättern des Herstellers entnommen.

LeuchtmittelPPFDetails
250W Natriumdampf Leuchtmittel SE450µmol/s230V SE
400W Natriumdampf Leuchtmittel SE725µmol/sPhillips MASTER GreenPower CG 400W 230V SE
600W Natriumdampf Leuchtmittel SE1100µmol/sPhillips MASTER GreenPower CG 600W 230V SE
600W Natriumdampf Leuchtmittel SE1150µmol/sPhillips MASTER GreenPower 600W/400V SE
1000W Natriumdampf Leuchtmittel DE1850µmol/sMASTER GreenPower 1000W 400V DE
Neonröhre 36W47µmol/sMASTER TL-D Reflex/830 36W
Neonröhre 58W73µmol/sMASTER TL-D Reflex/830 58W
315W CDM Leuchtmittel590µmol/sPhillips Master Colour

Vergleich von Belichtungssystemen mittels PPF-Werten.

Diese Methode ist die beste und einfachste Möglichkeit, unterschiedliche Lichtquellen objektiv zu bewerten. Sie können einfach die PPF-Werte aus dem Datenblatt der Hersteller nehmen und diese vergleichen. Der Einfluss des Lichtspektrums auf Ihre Pflanzen lässt sich nur schwer theoretisch beurteilen. Eine PPF Messung jedoch leicht.

Der Nachteil an dieser Methode ist allerdings, dass zum einen nur wenige Hersteller Ihre PPF-Werte preisgeben, zum zweiten müssen Sie den Angaben des Herstellers vertrauen und können diese kaum selbst nachmessen.

Substitution von klassischen Lichtquellen als Beispiel:

Annahme: eine 600W HPS Leuchte soll durch LED getauscht werden

Stellen Sie sich vor, Sie möchten Ihre bestehende 600W Natriumdampf Leuchte durch ein LED System ersetzen. Ein 600W Natriumdampfleuchtmittel emittiert ca. 1100µmol/s und verbraucht dabei ca. 640W.

Achtung wir betrachten hier nur das Leuchtmittel selbst. Verluste welche durch z.B. einen Reflektor entstehen sind dabei nicht berücksichtigt auch wenn diese erheblich sein können.
Sie benötigen also eine Lichtquelle die in etwa den selben PPF-Wert liefert, um Ihr altes System zu ersetzen.
Ein Blick in das Datenblatt der S4W Leuchte zeigt, dass diese 384µmol/s emittiert. Mit 3 Stück S4W Leuchten erhalten Sie 1153µmol/s für Pflanzen verwertbares Licht pro Sekunde. Dies bedeutet, Sie bekommen in etwa 5% mehr Licht, bei einem Drittel weniger Stromverbrauch.

Hier finden Sie einige weitere Beispiele

PPFD

Während der PPF den Photonenfluss im PAR Bereich angibt, beschreibt der PPFD-Wert die Photonenflussdichte. D.h. der PPFD-Wert gibt an, wie viele Photonen, welche von der Pflanze für die Photosynthese verwendet werden, auf Ihre Pflanzen regnen und tatsächlich zur Entwicklung beitragen können. Diesen Wert nur an einer Stelle der Kultivierungsfläche zu messen wäre absolut falsch. Um einen objektiven Vergleich zu ermöglichen, müssen sogenannte PPFD-Plots erstellt werden. Es handelt sich dabei um ein Raster aus Messwerten, welche graphisch die Lichtverhältnisse in der Kulturfläche darstellen. Mit guten PPFD-Plots lassen sich unterschiedliche Lichtquellen gut vergleichen, auch wenn die Messung anfällig für Fehler ist. Der Vorteil liegt allerdings darin, dass die Messtechnik zur PPFD-Messung deutlich günstiger ist, als eine Ulbrichtkugel, und auch direkt im Feld durchgeführt werden kann. Wir empfehlen, diese Messungen ausschließlich von Experten durchführen zu lassen. Es sollte nach Möglichkeit ein Messgerät mit spektraler Auflösung verwendet werden und nicht integrierende Sensoren.

Messgeräte

Quantum Meter - TS256

BTS256-PAR

spektrales Lichtmessgerät für PAR Werte

DLI, Qsi, R/FR, …

http://www.gigahertz-optik.de/en-us/product/BTS256-PAR

MSC15

MSC15

Mobiles, preiswertes spektrales Lichtmessgerät

zur Messung von Beleuchtungsstärke, Spektrum, Farbe und Farbwiedergabe

http://www.gigahertz-optik.de/en-us/product/BTS256-PAR

PPFD-Plots im Vergleich

Auch wenn PPFD-Plots nicht die beste Vergleichsmöglichkeit darstellen, möchten wir Ihnen einige Ergebnisse von Standardapplikationen nicht vorenthalten. Sie finden diese im Beitrag „PPFD Plots“. An dieser Stelle möchten wir Ihnen ein exemplarisches Beispiel zur Veranschaulichung näherbringen.

Es ist wichtig die Randbedingungen (Abstand zum Lichtsensor, Messumgebung etc.) genau zu kennen. Somit haben Sie die Möglichkeit, die Ergebnisse besser zu Vergleichen. Werden PPFD-Plots verglichen, so ist es zwingend notwendig, dass die Messungen im selben Rastermaß und in derselben Messumgebung durchgeführt werden.

Das folgende Bild zeigt den PPFD-Plot einer 600W Natriumdampf Leuchte. Die Eckdaten sowie die Randbedingungen unter welchen dieser Plot generiert wurde, finden Sie hier.

• Leuchtmittel: Phillips Master Greenpower 600W SE 230V
• Reflektor: Hortiline Northstar
• Vorschaltgerät: Gavita Digi Star 600
• Leistungsaufnahme: 642W
• Abstand Lichtquelle zu Sensor: 50cm
• Messumgebung: Geschlossene Box mit reflektierenden Seitenwänden 1,2m x 1,2m x 2m (HOMEbox Ambient Q120)
• Messraster: 10cm

PPFD plot -ppf

Interpretation

Aus dem oben gezeigten PPFD-Plot erkennen Sie anhand des Farbverlaufes die Lichtverteilung auf Pflanzenniveau. Sie können erkennen, dass die gemessene Leuchte das Licht auf das Zentrum der Kulturfläche fokussiert. Die PPFD-Werte fallen nach außen hin ab. Sollen z.B. fruchtbildende Kurztagpflanzen indoor (also ohne jeglichem Tageslicht) gezüchtet werden, so sind PPFD-Werte im Bereich von 600µmol/(m2s) erstrebenswert. Sie sehen mit einem Blick, dass dieser Wert im Zentrum deutlich überschritten wird. Jedoch mangelt es in den Randbereichen deutlich an Licht.

Neben der graphischen Darstellung sind vor allem die durchschnittlichen PPFD-Werte über die Kulturfläche aussagekräftig. Die 600W Natriumdampf Leuchte liefert durchschnittlich 510µmol/(m2s), was einen guten Wert darstellt.

Um einen Vergleich mit dem oben gezeigten PPFD-Plot zu machen, zeigen wir Ihnen an dieser Stelle einen PPFD-Plot von 3 Stück SANlight S4W LED Leuchten. Der Plot wurde in derselben Messumgebung (HOMEbox Ambient Q120) gemessen. Weitere Randbedingungen sind:

• Leuchtmittel: 3 x SANlight S4W
• Leistungsaufnahme: 421W
• Abstand Lichtquelle zu Sensor: 30cm
• Messumgebung: Geschlossene Box mit reflektierenden Seitenwänden 1,2m x 1,2m x 2m (HOMEbox Ambient Q120)
• Messraster: 10cm

PPFD_3x SANlight S4W Grow LED _3x400@300mm_zelt_1,2m2 ppf

Interpretation

Aus dem obigen PPFD-Plot können wir interpretieren, dass die Lichtverteilung der 3 Stk. S4W Leuchten homogener ist. Der durchschnittliche PPFD beträgt 535µmol/(m2s). Die Pflanzen werden sich gleichmäßiger entwickeln und auch der Ertrag wird höher sein.