Aquarium Licht: Welche Beleuchtung ist für das Aquarium die beste und wie stark soll sie sein?

Zusammenfassung
Licht im Aquarium: Das Aquarium Licht beschäftigt Generationen von Aquarianern und wird immer wieder kontrovers diskutiert. Licht ist wichtig für das Pflanzenwachstum und für die Optik des Beckens.

Werte wie Lux, Lumen, Watt und so weiter werden gern verwendet, manchmal ohne die Bedeutung richtig zu kennen. Wir wollen hier versuchen, einiges zu klären.

  • Watt – Die Stromaufnahme der Lampe / des Leuchtmittels
  • Lumen – Lichtstrom, die Lichtmenge die eine Lampe abgibt.
  • Lux – Die Beleuchtungsstärke an einen bestimmten Punkt.
  • Farbwiedergabeindex
  • Farbtemperatur

Wie kann also die Beleuchtungsstärke im Aquarium definiert und gemessen werden? Die gebräuchlichten Angaben sind hier:

  • Lumen pro Liter Wasser
  • Watt pro Liter Wasser
  • Lux

Lumen pro Liter Wasser:

Wollen wir, wenn wir eine Lampe kaufen, grob überschlagen, ob diese für das Becken passt, ist diese Angabe die beste (wenn der Hersteller eine Angabe über den Lumenwert macht). Wir Teilen die Lumen durch den Wasserinhalt und bekommen den Wert Lumen/W. Wenn also die Lampe 1300 Lumen hat und das Becken 30 Liter sind das 43 lm/Liter.

  • 10-20 lm/Liter – Pflanzen mit wenig Lichtbedarf
  • 20-40 lm/Liter – Pflanzen mit mittlerem Lichtbedarf
  • > 40 lm/Liter – Pflanzen mit hohem Lichtbedarf

Watt pro Liter Wasser:

Diese Angabe wird häufig verwendet, ist aber nicht aussagekräftig. Sie beinhaltet nämlich nicht den Wirkungsgrad der Lampe. Der Wirkungsgrad wird mit der Größe Lumen pro Watt (lm/W) bezeichnet. Leuchtstoffröhren haben z.B. eine Lichtausbeute von etwa 70 lm/W, gute LED Lampen 140 lm/W.

Wenn jemand nun also sagt, meine Pflanzen wachsen mit 0.5 W pro Liter Wasser gut, konnen das 35 lm/W oder auch 70 lm/W sein!

Ein weiterer Einflussfaktor ist der Abstahlwinkel des Leuchtmittels. Je mehr Licht an die Pflanzen kommt und nicht z.B. im Lampenkasten verschwindet, desto besser. Dieser Einflussfaktor ist bei Watt pro Liter Wasser ebenfalls nicht eingerechnet.

  • Eine LED mit 150 lm/W hat eine Effizienz von etwa 50%. Das heißt, das vom verbrauchtem Strom 50% in Licht umgewandelt werden und 50% in Wärme! Somit wäre die theoretisch maximal mögliche Lichtleistung einer LED 300 lm/W.

Lichtstrom: Lux

Die Lux Angabe ist keine, die irgendwo auf der Lampe steht, sondern eine relative Angabe. Sie bezeichnet die Lichtinensität an einem bestimmten Punkt (im Aquarium). Sie kann nur dich ein Messgerät bestimmt werden.

Letztlich ist diese Angabe die einzig genaue. Leider ist selten eine Angabe zu finden, wie viel Lux eine Pflanze benötigt. (Die Lichtintensität ist nicht der einzige Faktor den es zu berücksichtigen gibt, ein weiterer wichtiger Faktor ist das Lichtspektrum, hierzu aber weiter unten).

Kramer gibt hier an (Licht an den Blättern), siehe auch Heimbiotop:

  • wenig Lichtbedarf – 1000-2000 Lux
  • mittlerer Lichtbedarf – 2000-3000 Lux
  • viel Lichtbedarf – 3000-5000 Lux
  • sehr hoher Lichtbedarf – bis 8000 Lux und mehr

 

Messmethode: Mit einem Luxmeter. Hier findest du einen speziellen Beitrag zum Thema Beleuchtungsstärke messen.

Wie kann ich nun messen, wie viel Licht bei meinen Pflanzen ankommt? Eine brauchbare Methode ist mit einem Luxmeter an der entsprechenden Stelle im Aquarium zu messen. Das geht natürlich nur im noch nicht eingerichteten Aquarium, ansonsten müßten wir das Messgerät ins Wasser tauchen (es sei denn wir haben einen wasserdichten Messgeber). Wenn wir ohne Wasser messen, sollten wir etwa 10% pro 10cm Wassertiefe abziehen. Bei 50cm Wassertiefe haben wir also noch etwa 50% Licht an den Pflanzen.

Der Lightblock kann den Lichtstrom reflektiv messen. Dazu gibt es einen eigenen Beitrag: Licht reflektiv messen.

Lichtbrechung im Aquarium

Die oben gemachten Angaben über den Lichtverlust im Wasser muß man allerdings mit mit Vorsicht genießen, da noch ein anderer Effekt hinzukommt: Die Lichtbrechung. Das Lampenlicht wird einerseits an der Wasseroberfläche gebrochen, andererseits an der Aquarienseitenwand reflektiert. Dies hat einen nicht zu unterschätzenden Effekt.

Versuche haben gezeigt, das bei einem 30x30x30cm Würfel mit wenig störender Bepflanzung der Effekt enorm ist. Außerhalb des Wassers wird bei 30cm Abstand zum Lichtsensor 3000 Lux gemessen, im Aquarium am Bodengrund wurden 8000 Lux gemessen!

Eine weitere Versuchsanordnung in einem schwarzen mit Wasser gefüllten Behälter zeigt bei 30cm Abstand im Wasser 4500 Lux, also eine um 50% erhöhte Lichtintensität such die Lichtbrechung an der Wasseroberfläche.

Lichtspektrum

Das Lichtspektrum spielt eine entscheidende Rolle bei der Beleuchtungsauswahl für ein Aquarium.

diverse Lichtspektren
Lichtspektrum Nichia CRI93 – 5000K

Generell wird oft die Aussage getroffen, das blau und rot die wichtigsten Farben im Lichtspektrum für den Pflanzenwuchs darstellen. Das ist prinzipiell richtig. Die meisten Pflanzenblätter sind grün, wir sehen diese Farbe, weil sie von der Oberfläche der Blätter reflektiert wird und so also kaum in das Blattinnere eindringt. Trotzdem haben Untersuchungen gezeigt, das Lampen, denen grünes Licht in Farbspektrum fehlt, einen schlechteren Wuchs zeitigen. Generell, ohne auf die Details eizugehen, kann gesagt werden, das Vollspektrumlampen (also Lampen die das Sonnenlicht am besten nachbilden) die besten Ergebnisse zeigen.

Was ist ein guter Parameter für die Beurteilung des Lichtspektrums?

Der Farbwiedergabeindex (CRI) gibt an, wie gut Farben unter einer gegebenen Beleuchtung dargestellt werden können. Er ist aber auch ein guter Index, um zu beurteilen, inwieweit das Lichtspektrum dem Sonnenlicht gleicht. der Farbwiedergabeindex hat einen wert von 0-100. 100 ist die best mögliche Farbwiedergabe (der Farbtemperatur der Lampe). Eine gute Lampe sollte einen CRI größer 90 haben!

Merke: Die Farben der Fische und Pflanzen werden bei einem möglichst hohen CRI am besten wiedergegeben und Pflanzen wachen am besten, weil das Tageslicht am besten nachgebildet wird!

Messmethode: Der Farbwiedergabeindex kann mit einem speziellen Messgerät dem Spektralphotometer gemessen werden, ist aber bei guten Lampen angegeben.

Farbtemperatur

Die Farbtemperatur wird in Grad Kelvin (°K) angegeben und bezeichnet die “Farbe” des Lichtes. Niedrige Werte sind warm und tendieren zum rot, hohe Were zu blau. Tageslicht hat eine Farbtemperatur von gemittelt 5500 K.

Farbtemperatur
Farbtemperatur

Wie hängen Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex zusammen?

Eine gute Farbwiedergabe kann nur mit einer neutralen Farbtemperatur (5000K – 6500K) erreicht werden, warme oder kalte Farbtemperaturen verfälschen Farben obwohl der Farbwiedergabeindex hoch sein kann. Das hängt damit zu sammen, das der Farbwiedergabeindex mit einer Refferenzfarbe der entsprechenden Farbtemperatur der Lampe gemessen wird. Das bedeutet, das eine Lampe mit einem Index von 90 und einer Farbtemperatur von 5500K eine viel bessere Farbwiedergabe als eine Lampe mit einem gleichen Index von 90 und einer Farbtemperatur von 3000 K hat!

Merke: Die Farbtemperatur ist auch Geschmackssache. Einige Aquarienbesitzer tendieren eher zu einem warmen Ton, andere finden kates Licht besser. Objektiv gesehen ist aber einen neutrale Farbtemperatur am besten.
Für uns hat eine Lampe mit 6500K etwa die Farbwahrmehmung wie Tageslicht.

Beleuchtungstechnik

Lange waren Leuchtstoffröhren die effizienteste Beleuchtungstechnik. Desweiteren wurden (und werden) HQI/HQL Lampen eingesetzt, sogenannte Energiesparlampen und seit neuerem LED Lampen.

LED Beleuchtung wird immer preiswerter und die Lumen/Watt Relation (d.h. der Wirkungsgrad) immer besser. Gute Produkte haben eine Lebenswerwartung von 50.000 Stunden (im Gegensatz zu Leuchtstoffröhren: 5.000 Stunden). Bei einer Beleuchtungsdauer von 12 Stunden sind das über 11 Jahre. Das heißt, das das Leuchtmittel nicht gewechselt werden braucht. Bei Leichtstoffröhren sollte jedes Jahr die Röhre gewechselt werden.

Weiße LEDs werden aus blauen LEDs mit einem Licht konvertierenden Überzug hergestellt, ähnlich wie das auch bei Leuchtstoffröhren geschieht. Dieser Überzug beeinflusst die Farbtemperatur und Das Lichtspektrum.

Neuerdings kommen auch RGB LEDs für den Einsatz in Mode, das ist aber normalerweise eine schlechte Idee. RGB Beleuchtungen hat eine viel schlechtere Farbwiedergabe als weiße LEDs. Das liegt daran, das weißes Licht nur durch die 3 Peaks RGB erzeugt wird. Grünes Licht z.B. ist hier nicht im Spektrum enthalten und wird viel schlechter dargestellt. Eine reine RGB-LED-Beleuchtung erzeugt sehr minderwertige Farbwiedergaben weit unter CRI 50.

Beleuchtungsdauer

Hier sollten wir uns wieder einmal an der Natur orientieren: Sie beträgt in den Tropen etwa 12 Stunden, von 6-18 Uhr, wobei die Lichtintensität in den Morgen- und Abendstunden durch den geringeren Einfallwinkel des Lichts natürlich geringer ist und Mittags am höchsten. Dies kann duch einen Lichtdimmer simuliert werden. (Sonnemaufgangs- und Untergangssimulation). In der Literatur finden sich allerdings Angaben , das eine Absenkung der Lichtintensität in den Mittagsstunden das Algenwachstum drosseln kann. Ob das Sinn macht, ist umstritten. Dennerle schreibt, das es das tut, leider gibt es keine belastbaren Tests zu dem Thema.

Im Aquarium können wir die Zeit natürlch verschieben, so daß wir auch, wenn wir abends um 18 Uhr nach Hause kommen, noch etwas sehen. Über 12 Stunden sollte die Beleuchtungsdauer nicht ausgedehnt werden, das dies Algenwachstum fördert.

Flicker

Konventionell wurde Licht mittels Stromfluss durch einen Glühdraht erzeugt. Ändert der Strom seine Stärke, wie es bei Wechselstrom mit einer Frequenz von beispielsweise 50 Hz der Fall ist, glüht der die Lampe kontinuierlich weiter, da sie einer Trägheit unterliegt. Ein kontinuierliche Lichthelligkeit ergibt sich.
Anders bei modernen Leuchtmitteln: Die Leuchtstoffröhre gibt 1:1 die Netzfrequenz von 50 Hz in der Helligkeit wieder. Da die Netzfrequenz bei 50 Hz 2x den 0-Punkt durchläuft, flimmert (“flickert”) sie mit 100 Hz, also 100x in der Sekunde. Man sagt, das 100 Hz vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können, hat aber festgestellt, das Leuchtstoffröhrenlicht durch diesen Effekt von vielen Menschen als unangenehm empfunden wird.

Auch die LED ist ein Halbleiter und reagiert auf Strom- oder Spannungsschwankungen ohne jegliche Verzögerung. LED Lampen werden aber idr. mit einer sehr viel höheren Frequenz betrieben. Die Ansteuerelektronik einer LED arbeitet meist im Bereich von einigen 1000 Hz und wird bei qualitativ hochwertigen Leuchtmitteln und Lampen zusätzlich geglättet, um die LED zu schonen. So liegt der Flicker (hier auch als „Ripple“ bezeichnet) bei LEDs meist im Bereich von 20.000 Hz und bei unter 10% der Gesamtleistung. Das ist absolut unbedenklich.

Kritisch wird es hier wieder, wenn LED Leuchtmittel durch einen Dimmer (Phasenanschnitt Dimmer) gedimmt werden, wie er in normaler Raumbeleuchtung verbaut ist. Durch diese Dimmer flickert die LED wieder im Takt von 100 Hz!

Die interne Elektronik des Lightblock z.B. dimmt auch die LED mit 20.000 Hz und bei unter 3% der Gesamtleistung, so das kein Flicker existiert.

Andere Beiträge zu zu diesem Thema

Ist Aquarium Blaulicht schädlich?

LED Lebensdauer

Weiterführende Links:

Licht im Terrarium

Algen im Aquarium

2016 Amazonas Nr. 66

DATZ- Wie viel Licht braucht das Aquarium?


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