Lumen, lux en PAR

Lumen, lux en PAR

Je lichtbehoefte bepalen aan het aantal Lumen is eigenlijk een totaal verkeerde benadering. Het is veel belangrijker om te weten wat de PAR waarden zijn van het licht.
Helaas kunnen fabrikanten van aquariumverlichting deze informatie niet verstrekken omdat er teveel variabelen meespelen. Gelukkig zie je wel een opmars van het verschaffen van andere technische informatie door de fabrikant. Omdat informatie over PAR waarden bijna niet te meten zijn zonder goed, en vooral erg dure apparatuur, gaan mensen hun licht logischerwijs kwalificeren naar het aantal Lumen. Lumen is een redelijke richtlijn en eigenlijk de enige houvast die we hebben. Ik zal de belangrijkste termen die te maken hebben met licht kort beschrijven:

Lumen:
Als we het over lichtsterkte hebben dan bedoelen we eigenlijk het aantal Lumen. Lumen is de totale hoeveelheid licht die een lamp uitstraalt. Om te weten hoe efficiënt onze lichtbron is, kijken we naar het aantal Lumen per Watt (lm/W). Een spaarlamp van 11 Watt geeft dus bijvoorbeeld 55 Lumen per Watt (11x55 = 600 lumen) en is dus veel efficiënter dan de gloeilamp van 11 Watt die maar 10 Lumen per Watt geeft. (11x10=110 lumen)
U doet er dus verstandig aan om een lichtbron te kiezen met het hoogste aantal Lumen per Watt.
Maar eigenlijk zegt lumen niets over de groei-eigenschappen voor de plant. Als je een felpaarse spot op je bak richt van 1400 lumen heb je misschien wel genoeg lumen, je planten kunnen er bijna helemaal niets mee omdat je natuurlijk het gehele lichtspectrum in de juiste verhoudingen moet aanbieden.
Met een lagere lumen is het zelfs goed mogelijk om hogere PAR te hebben. Planten zijn in staat om zich aan te passen aan het aangeboden spectrum. Dat is de reden dat spectrum-keuze ondergeschikt is aan lichtintensiteit: je kunt er dan wel een lamp boven plaatsen met het 'ideale' spectrum; bij een te lage lichtintensiteit gaat de plant echt niet goed groeien. Andersom ook: een lamp met een relatief ‘verkeerd’ spectrum kan bij hoge lichtintensiteit toch goede resultaten geven.

Daarbij hebben veel mensen het idee dat; hoe feller en intenser je licht is hoe beter het is.Nou, dat is geenszins het geval. En waarom?

Meer licht = meer vraag naar voedingstoffen = een snellere assimilatie = meer ruimte voor onbalans en problemen in de bak =
meer kans op algen.

Kelvin
De kelvin waarde is de zichtbaar visuele kleurtemperatuur van een lichtbron. Maar zegt niets, maar dan ook helemaal niets over het spectrum van het licht. Bij moderne belichting hebben de Kelvin waarde berekend door het gebruik van CCT (color correlated temperature)
Zo heeft een lage Kelvin meer geelachtig/warm licht en een hogere Kelvin meer blauw/koel licht. Het geeft dus een indicatie over de kleurtemperatuur en niet over het lichtspectrum. Zo kunnen 2 lampen met dezelfde Kelvin heel verschillende spectrum bezitten!

Het is ook een fabeltje dat je met hogere Kelvin mooier gekleurde planten zou kunnen laten groeien. Het plaatje hiernaast illustreert dit overduidelijk.
Wat betreft 6500k verlichting - het is niet de beste, noch de noodzakelijkste; en dat komt omdat de Kelvin classificatie de gemiddelde visuele kleurtint van het licht aangeeft, maar niet het exacte spectrum. De CCT-aanduiding voor een lichtbron geeft een algemene indicatie van het algemene kleuruitwerking van de lamp, maar geeft geen informatie over zijn specifieke spectrale vermogensverdeling van het licht.

Hier een voorbeeld dat een kelvinwaarde van 5500 verschillende spectrumcurven kunnen bezitten.

Lux
Het aantal Lumen zegt ons iets over de sterkte die een lichtbron uitstraalt, maar het zegt nog niets over de hoeveelheid licht wat de bodem bereikt.
De hoeveelheid licht wat de planten bereikt drukken we uit in Lux. Lux is de totale hoeveelheid licht (Lumen) wat op een oppervlak van 1m2 valt. Helaas word het aantal Lux bijna niet door de fabrikant vermeld. Het aantal Lux hangt namelijk sterk af van de stralingshoek, hoe hoog de lichtbron boven het aquarium hangt, diepte van het aquarium, reflectoren, helderheid van het water, etc, etc.

PAR
om de lijst nog wat ingewikkelder te maken hebben we ook nog de PAR, en dit is feitelijk het allerbelangrijkste wat betreft de licht aanduiding. Als een plant bezig is met fotosynthese maakt hij gebruik van licht wat in een bepaalde golflengte aanwezig is.
Deze photosynthetically active radiation (PAR) is de golflengte van 400 tot 700 nanometer binnen ons lichtspectrum. Het is misschien wel duidelijk dat deze golflengte het ideale groeilicht is voor planten.
Als we een waarde moeten geven aan de ideale PAR waarden (voor een high tech aquascape) zou dat gemiddeld 110 PAR zijn. Maar als je een PAR hebt tussen de 40 en 50 kun je eigenlijk alles opkweken. In andere woorden: medium light.
Maar trouwens, als je weet hoeveel PAR je op de bodem krijgt, wat dan? Weet je dan welke planten je nodig hebt?
Er zijn maar weinig lijstjes in omloop die per plantensoort laten zien hoeveel PAR ze nodig hebben op een bepaalde diepte...

Ada zit bijvoorbeeld op 50 PAR op de bodem. George Farmer heeft bakken die zelfs lager zijn dan 30. Dutch tanks doen het best met een PAR van 70. Sommige rode Ludwigia groeien het best op 100 PAR, met 70 gaat ook. Ze worden alleen mooier van kleur en van vorm bij 100 PAR.
Dus de beste manier om het licht te meten doe je met een PAR meter. Helaas zijn deze erg duur om zelf aan te schaffen, dus moeten wij de lichtsterkte in de regel van Lumen aanhouden.

Ikzelf houd altijd de volgende richtlijn aan voor een 50L: (voor een 100L neem je de dubbele cijfers)

Low light: 500 / 1000 lumen - Easy plants - CO2 tot 5ppm (geen dosering / vloeibare koolstofbron)
Mid light: 1000/1500 lumen - Medium plants - CO2 tot 15 ppm - CO2 in gasvorm
High light: 1500 / 2500 lumen - Advanced plants - CO2 tot 25 ppm - CO2 in gasvorm

Welke PAR waarden?
Als je een PAR hebt tussen de 40 en 50 kun je eigenlijk alles opkweken. In andere woorden: medium light. En professionele scapers, die toch graag die rode kleur willen, gooien 2 uur per dag hun licht naar de >100 PAR en/of gaan hun voeding aanpassen om de plant tot kleur te dwingen.

    10 - 40 µmol PAR: low light - easy plants
    40 - 80 µmol PAR: medium light - medium plants
    80 - 120 µmol PAR: high light - advanced plants

note:
PAR waarden zijn ook maar relatief omdat er nog steeds geen uniforme standaard is bij de conversie van PAR waarden bij verschillende lichtbronnen.

Planten zullen bij voldoende licht - ongeacht het spectrum- altijd groeien.
Doordat planten in staat zijn om zich aan te passen aan het aangeboden spectrum, is spectrum-keuze ondergeschikt aan de belangrijkheid van lichtintensiteit. Een lamp kan een nog zo ideaal spectrum bezitten, bij een te lage lichtintensiteit blijft de plant slecht groeien. Omgekeerd geldt dit ook: een lichtbron met een ‘verkeerd’ spectrum kan bij hoge lichtintensiteit toch prima resultaten geven.

Er bestaat geen ideaal vastgesteld spectrum voor onze onderwaterplanten. Dit komt omdat we te maken hebben met chromatische adaptatie van de plant. Planten, en dan met name lowlight planten, zijn goed in staat om zich aan te passen aan een wisselend spectrum.
Er word altijd rond de 4500K als beste genoemd. Dennerle en Tropica adviseren 6500K en in Azie gaan ze allemaal richting de 10.000K. En in de praktijk blijkt dat je bij elke kelvin mooie planten kan laten groeien.

De verwarring bestaat omdat mensen het verschil niet weten tussen een absorbtiecentrum en een aktiespectrum. Met een absorbtiecentrum bedoelen we de kleur die wij ervaren; hoe wij die zien. Dit gaat gepaard met kelvin. Als we naar een RGB kijken zie we het merendeel normale witte LED's, een aantal rode LED's, een aantal groene en een aantal blauwe.
Die rood, groen en blauw leds zijn primair niet aanwezig om die kleuren in het spectrum aan te vullen. Nee, het volledige spectrum bevind zich al in die witte LED's. Maar alleen die witte LED's geeft een koele koude kleur of een tint waarbij de planten en/of vissen niet tot hun recht komen. Dit komt omdat het vermogen van deze LED's zo hoog mogelijk is om zo'n hoog mogelijk rendement eruit te krijgen. Om de kleur te 'verzachten' worden er de RGB bij geplaatst.

Let wel: ik heb het hier over de opkweek en gezond houden van de planten in onze bakken. Om rode planten extra rood te laten groeien is dat toch een ander verhaal. Om knalrode planten te verkrijgen is o.a. een verhoogd aandeel in (ver)rood (700 nm) een grote bepalende factor.

Conclusie:
de Kelvin is niet verantwoordelijk voor de kwaliteit; het is het aangeboden spectrum wat verantwoordelijk is of je mooie gezonde planten krijgt of niet. En of je nu 3600K gebruikt, 4200K of 12.000K: het maakt voor de plant helemaal niets uit. Bij de juist aangeboden omstandigheden groeien ze toch wel (met een goed aanbod van voeding en CO2) Kelvin is alleen verantwoordelijk of je de kleurtint aangenaam vind om naar te kijken of hoe kleurrijk je planten en vissen er uit komen te zien.
RGB, en dan met name de rode LED's, kunnen een extra stimulans geven in het spectrale bereik die een hogere activatie bij de fotosynthetische reactie van de plant teweeg brengt. Zeker nu de RGB steeds meer vermogen krijgt. Een goed voorbeeld zijn de LED's die Twinstar en de nieuwste generatie Chihiros gebruikt.