Hallo,
der CRI-Wert nach
CIE 013.3-1995 ist ein rein rechnerischer Wert, bei dem der Farbort der Lichtquelle im
Cielab-Farbraum gemessen (bzw. aus dem Spektrum errechnet) und die Farbortverschiebung von 8 Testfarben (
TCS01 bis 08) daraus errechnet wird. Aussehen tut das ungefähr
so. Da sitzt niemand davor und vergleicht visuell. Mit der
Augenempfindlichkeitskurve hat das nichts zu tun, sie wird bei der Berechnung gar nicht verwendet. Daß es überhaupt einen Farbwiedergabeindex gibt, bzw, daß wir überhaupt Farben wahrnehmen können, liegt an den drei in verschiedenen Wellenlängenbereichen des sichtbaren Spektrum empfindlichen Farb-Sehzellen im menschlichen Auge. Das ist eine Binsenweisheit, das weiß jeder, aber eben wegen der Aufteilung auf drei Rezeptoren gibt den Farbwiedergabeindex überhaupt. Das Phänomen heißt "Metamerie" und der Farbwiederabe-Index ist eigentlich ein
Metarie-Index.
Was jahre-, ja, jahrzehntelang bei herkömmlichen Lichtquellen gut funktioniert hat, klappt bei LEDs nun nun plötzlich nicht mehr. Es mehrten sich die Berichte, daß der CRI von LEDs nicht mit dem CRI anderer Leuchtmittel unmittelbar vergleichbar ist, LEDs erscheinen dem menschlichen Auge besser, als es die rein zahlenmäßige Einstufung erwarten läßt. Beschrieben ist das in der CIE 177:2007, als von dem Institut, aus dem auch die noch aktuelle gültige Vorschrift zu Bestimmung des CRI stammt. Die frei herunterladebare
Zusammenfassung dieses Papers gibt bereits einen guten Überblick. Interessant ist auch
dieser Artikel zu lesen, leider nur in englischer Sprache. Da stehen dann so nette Sachen drin, daß LEDs selbst mit einem CRI von nur 25 ein visuell angenehmes Licht erzeugen können.
die Abkürzung PAR steht für Photosynthetic Active Radiation und bezeichnet den für die Photosynthese relevantesten Teil des auf eine so aktive Pflanze strahlenden Lichtes einer Lichtquelle, eben in PAR-Einheit gemessen.
Soweit stimmt es noch. PAR ist
definitionsgemäß der Bereich zwischen 400 und 700 nm des sichtbaren Spektrums.
Zitat:
Im Gegensatz zu zB Lumen o.ä. Einheiten reagieren PAR-Meßsonden auf spektrale Anteile, die für die Aktivierung der Photosynthese resp. deren optimale Aktivität besonders relevant sind, was eben nicht Gelb-Grün, sondern in spezieller Weise eher Blau-Rot betont ist. Anders formuliert, werden mit einer PAR-Messung die spektralen Anteile des für uns sichtbaren Lichtes betont erfaßt, die gerade dem Photosynthe-"Apparat" (= zellinternes System der Pflanze) der Pflanze besonders dienlich sind, und zwar vor allem hohe Werte im blauen Bereich des für uns sichtbaren Spektrums und (etwas niedriger anzusetzen, aber auch noch als ordentlicher Peak) im roten Bereich. Der Gelb-Grün-Bereich fällt dagegen etwas ab.
Das dagegen ist leider falsch. PAR gewichtet definitionsgemäß alle Wellenlängenbereiche gleich. Gute PAR-Sensoren besitzen daher im gesamten Bereich zwischen 400 und 700 nm
eine möglichst gleichbleibende Empfindlichkeit, hier ein
käufliches Beispiel.
Zitat:
Nun muß man auch noch wissen, daß besonders Algen (= niedere Pflanzen) eben den Gelb-Grün-Bereich durch Zusatz- oder Hilfspigmente noch besonders gut nutzen können, "höhere" Pflanzen dagegen, wie zB unsere geliebten Wasserpflanzen, eher nicht oder zumindest deutlich schwächer.
Oh, gelb-grün-absorbierende Carotinoide (man kennt inzwischen 4) besitzen auch die Lichtsammelfallen unserer geliebten Wasserpflanzen. Wenn Du Dir die in der Literatur gängigen Wirkspektren der Photosynthese anguckst, davon gibt es mittlerweile ein paar :
- Das von Elgersma/McCree aus dem Philips-Labor von anno 1972,
- das von Shinji TAZAWA aus dem Artikel "Effects of Various Radiant Sources on Plant Growth". Es wurde aus der bisher größten Anzahl untersuchter Pflanzen gewonnen und ist deutlich aktueller (1999),
- das aus der DIN 5031 "Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik", Teil 10 "Photobiologisch wirksame Strahlung" vom März 2000,
- und das aus der gleichen Norm, jedoch aus der Entwurfsfassung vom Juni 2011.
wirst Du unschwer bemerken, daß grünes Licht immer noch mit einem Wirkfaktor von 40 bis 60 % von den Pflanzen zur Photosynthese genutzt werden kann. Die Unterschiede in den verschiedenen Wirkspektren rühren von unterschiedlichen Pflanzen und unterschiedlichen Versuchsbedingungen her. Ich lege auch noch den Artikel "Green Light Drives Leaf Photosynthesis More Efficiently than Red Light in Strong White Light: Revisiting the Enigmatic Question of Why Leaves are Green" (Ichiro Terashima, Takashi Fujita, Takeshi Inoue, Wah Soon Chow and Riichi Oguchi, Plant Cell Physiol. 50(4): 684–697 (2009))" ganz besonders ans Herz. Grün kann die Pflanze durchaus nutzen! Was Algen den Pflanzen voraushaben, sind die Phycobiline und die Fähigkeit, ihre Lichtsammelfallen schneller auf ein gegebenes Lichtspektrum einstellen zu können als höhere Pflanzen. Das sind die Gründe, warum sich zu jedem Spektrum garantiert eine Alge finden läßt, die unter diesem Licht besonders gut wächst. Licht, daß nur den höheren Pflanzen schmeckt und den Algen nicht, gibt es nicht.
Zitat:
Gelb-Grün betonte Lampen (zB LEDs) erreichend daher vergleichsweise hohe CRI-, aber niedrigere PAR-Werte, während vor allem blaubetonte hohe PAR-, aber niedrigere CRI-Werte erzielen. So etwa könnte man es ausdrücken.
Nein, kann man nicht. Der CRI hat mit Gelb-Grün nichts zu tun. Schwarzkörperstrahler besitzen immer einen CRI von 100, egal, ob ihr Strahlungsmaximum jetzt bei Dunkelrot (725 nm, T=4000 K), Grün (560 nm, T=5200 K) oder Blau (445 nm, T=6500 K) liegt. Gelb-Grün-betonte LEDs weisen im Gegenteil einen eher niedrigen CRI-Wert auf, weil ihnen die Wiedergabe der rotbetonten Testfarben nur schlecht gelingt. LEDs mit einem breiten, schwarzkörperähnlichen Spektrum (wie z. B. eine Nichia NS6W183AT-H1) kommen dagegen auf hohe Farbwiedergabewerte. Und das mit dem PAR hatten wir schon mal. Drei einfarbige LEDs, die jeweils ein Watt bei Blau, Grün oder Rot abstrahlen, besitzen alle den gleichen PAR-Wert: 1 Watt.
Für ein Aquarium, an dessen Aussehen ich mich erbauen möchte, ist mir der optische Eindruck immer wichtiger als das letzte Quentchen Photosyntheselichtausbeute. Bei der Pflanzenzuchtstation im Keller mag der Schwerpunkt woanders liegen, aber in der guten Stube ziehe ich Lichtquellen vor, unter denen das Aquarium gut aussieht.
Viele Grüße
Lǎo Luó
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