Grundlagen

...grundsätzlicher Wandel in der Aquaristik was Beleuchtung betrifft?

Sprechen wir heute von Beleuchtung in der Aquaristik, so müssen wir aquaristische Bereiche von Grund her trennen.  … wie z.B.

Meer-/ Brack-/ Süß-/ Kaltwasser

Das liegt nicht nur an den geografischen Gegebenheiten, sondern je nachdem was für ein Biotop wir in unserem heimischen Aquarium nachbilden wollen, haben die Lebewesen/ die Organismen natürlich auch unterschiedliche Ansprüche an das Licht.
In der Aquaristik werden Begriffe wie T5/ T8 und HQI immer weniger, da seit geraumer Zeit die LED – Beleuchtung immer mehr die Oberhand auf den Markt übernimmt.
Das ist auch verständlich, da der Anspruch der Aquarianer immer höher wird und die Energiekosten eine immer größere Rolle spielen. Die heutigen Möglichkeiten, mit einer LED – Beleuchtung einen 24h Tagesverlauf darzustellen, sind nahezu unbegrenzt. Die Darstellung von verschiedensten Lichtspektren wird mit Hilfe der LED – Technik also immer interessanter.
Mittlerweile ist der Markt schon gut gefüllt mit qualitativ hochwertiger LED – Beleuchtung für jegliche Art von Aquarien.

Meerwasser

Die besondere Herausforderung bei der Meerwasseraquaristik war es immer, die richtige Menge an Licht sowie das richtige Farbspektrum ins Becken zu bekommen. Hier sprechen wir schnell über einen dreistelligen Verbrauchswert (W – Watt) der benötigt wird, um die Bedürfnisse des Beckeninhaltes zu erfüllen.
Das hat sich schlagartig mit der LED – Technik verändert, denn um damit Werte von bis zu 25.000 Kelvin zu erreichen, benötigt man heute bei weitem nicht mehr diese Stromleistung!

Brackwasser

Ein Brackwasseraquarium ist schon eine spezielle Art von Aquarium, hier werden Lebensräume nachgebildet von z.B. Flussmündungen oder Mangrovensümpfen. Die Besonderheit ist die Vermischung von Süß- und Salzwasser in diesen Aquarien.
Hier eine dem Biotop entsprechende Beleuchtung zu installieren, stellt den Aquarianer vor ganz andere Herausforderungen, als ein „Standard Süßwasserbecken“!

Süßwasser

Im Süßwasserbereich finden wir, in Bezug auf Beleuchtung, eine Vielzahl an Aquarien wieder, die unterschiedlicher nicht sein können. Und somit auch den Ansprüchen an das Licht! Denn ob man ein typisches „holländisches Pflanzenbecken“, ein „Tanganjika – Biotop“ oder in den Bereich „Südamerika“ geht, liegen dort heute Welten dazwischen.
Die Beckenarten aus den verschiedensten geografischen Regionen zeigen hier schon die Vielfalt  an Bedürfnissen auf, mit einem entscheidendem Unterschied – die Lichtstärke/ -farbe erreicht niemals die eines Meerwasseraquariums.

Kaltwasser

Diese Art von Aquaristik findet man leider sehr selten in der allg. Aquaristik wieder. Nur wenige Aquarianer hegen den Wunsch heimische (mitteleuropäische) Fische zu pflegen!
Der gravierende Unterschied zur „normalen“ Süßwasseraquaristik besteht im Wesentlichen darin, dass die Wassertemperaturen konstant niedrig gehalten werden müssen, was zum Teil auch eine zusätzliche Kühlung bedeuten kann. 

Der Markt des „Grauens“ – was ist LED?

Die LED ist eine Leuchtdiode (LED = engl. Light-Emitting-Diode), dessen elektrische Eigenschaften in der Lage sind, nicht nur Licht in verschiedenen Wellenlängen auszustrahlen, sondern auch Infrarotstrahlung und Ultraviolettstrahlung.
LED´s sind sehr viel effizienter als andere Leuchtmittel und haben ein Einsparpotential von ca. 83% gegenüber herkömmlichen Glühlampen.
Die Farbwiedergabe bei LED´s spielt eine große Rolle, diese liegt im Regelfall zwischen 80 und 95 %, wobei nur hochwertige LED´s real eine Farbwiedergabe von 95 % erreichen.

Weiße Lichtquelle

Redet man über weißes Licht, so ist  

– weiß nicht gleich weiß –

Wir unterscheiden hier zwischen „warmen“, „neutralem“ und „kaltem“ Licht.

Der Verlauf geht über die Lichtfarbe (Kelvin) von „Warmweiß“ über „Neutralweiß“ bis hin zum „Tageslichtweiß/ Kaltweiß“.
In der Aquaristik treffen wird im Regelfall Warmweiß und Kaltweiß an, dessen Farbtemperatur die neutralweiße Lichtquelle im Regelfall schlucken/ beinhalten, d.h. das das Spektrum teils stufenlos in einander übergehen.

Hier bietet der Markt derzeit viel Auswahl, ob Leistenform (in Reihe und/ oder auch parallele/ mehrfache Anordnung) oder als Cluster (gebündelte Anordnung von Lichtquellen).
Die Vielfalt ist so groß wie die Zahl der Hersteller selbst, wobei die Qualität und Anzahl der verbauten LED´s sowie ggf. „wissenschaftliche Testreihen“ den „Löwenanteil“ des Preises ausmachen.
Bei den o. g. Farbtemperaturen bewegen wir uns natürlich bei einer solchen Beleuchtung immer im Bereich einer Lichtfarbe!

RGB Lichtquelle

Das Kürzel „RGB“ steht hier für die Grundfarben „Rot, Grün und Blau“! Diese Art von LEDs ist in der Lage, ein sehr breites Lichtspektrum darzustellen. Die häufigste Bauart, die bei RGB – Lichtquellen anzutreffen ist, ist die Kombination von RGB und weißen LEDs (je nach Hersteller zum Teil wählbar zwischen „warmweißer“ und „kaltweißer“ Ausführung). Man findet in einigen Bereichen aber auch jeweils „einfarbige LEDs“ die als Gesamtheit/Kombination in der Beleuchtung verbaut sind. Die Unterschiede zwischen den Herstellern gehen  zum Teil sehr weit auseinander, was daran liegt, dass...

• verschiedene Qualitäten von LED´s verbaut werden
• die Anzahl an LED´s
• Farbwiedergaben der LED´s
• Bauart- und Bauform bedingt
• nicht jeder Hersteller lässt seine Beleuchtung fachkundig/ wissenschaftlich testen
• unterschiedlich genutzte Technik (Steuerung/ Kühlung usw.)
• ggf. Kompatibilität mit anderen Herstellen

Auch werden häufig verschiedene „einfarbige“ LEDs in der Lichtquelle verbaut, der Vorteil hierbei liegt in der Qualität der verbauten LEDs, denn dann werden im Regelfall „high-power LEDs“ verbaut und diese in der Gesamtheit der Lichtquelle genutzt.

Begriffsbestimmung

Lichtfarbe 

Die Lichtfarbe ist der Farbeindruck von Licht den wir z.T. wahrnehmen können. Das erzeugte Licht beruht auf der spektralen Zusammensetzung der Lichtwellen . Lichtfarbe ist eine Kenngröße, die genutzt wird, um Leuchtmittel zu  spezifizieren.

Spektrum

Spektrum (lat. spectrum: Bild, Erscheinung) bezeichnete ursprünglich die sichtbaren Spektralfarben etwa in einem Regenbogen, also etwas Sichtbares, aber Unkörperliches. Davon ausgehend hat der Begriff eine komplexe Bedeutungsvielfalt erlangt. Nicht jedes Lichtspektrum ist für das menschliche Auge sichtbar!

Lumen 

Lumen (lm) ist im physikalischen Sinne die Maßeinheit für den Lichtstrom. In Bezug auf die Nutzung in der Aquaristik wird bei LED - Beleuchtung oftmals über „Lumen pro Meter“ gesprochen. Hiermit ist der Zusammenschluss von Strahlungsleistung in Bezug auf die Wellenlängenabhängigkeit des menschlichen Auges gemeint.

Ein paar weitere Schlagworte hierzu:

Farbtemperatur

Als Farbtemperatur (Kelvin [K]) bezeichnet man den jeweiligen Farbeindruck der Lichtquelle. Wir kennen das im Bereich des weißen Lichtes, hier sprechen wir von Warmweiß (unter 3.300 K), Neutralweiß (3.300 bis 5.500 K) und Tageslichtweiß bzw. Kaltweiß (über 5.000 K).

Wellenlänge

Als Wellenlänge wird der kleinste Abstand zweier Punkte gleicher Phase einer Welle bezeichnet. Das menschliche Auge ist in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm (Violett) bis 780 nm (Rot) empfindlich.

Reflexion/ Absorption/ Diffraktion

Reflexion, Absorption und Diffraktion sind drei relevante Reaktionen, die bei der Beleuchtung eine große Rolle spielen, da sie entscheiden, ob Licht ins Wasser eindringt oder nicht und wie sich Licht bei tieferen Wasserschichten verhält bzw. bei Glasverbindungen/ Glasrundungen verhält. Die Diffraktion, also die Beugung von Wellen, tritt bei gerundetem Glas oder bei Eckaquarien durch Stoßverklebung zweier Glasteile auf. Den Wellen ist der gerade Weg versperrt, die Strahlen werden wellenförmig weiter gegeben.

Die Absorption z.B. von Chlorophyll (a+b) liegt in den Wellenlängenbereichen von ca. 425- 435 nm (Blau) und von ca. 655-665 nm (Rot), so dass die verbleibenden Farben des Spektrums des weißen Lichts (alle Wellenlängen) das für uns sichtbare Grün ergeben.

Lichtstreuung

Bei der Lichtstreuung müssen wir beachten, dass Licht (also Strahlung), wenn es auf eine Oberfläche trifft abgelenkt werden kann. Das kann auf die Wasseroberfläche (z.B. durch Schwimmpflanzen) genauso zu treffen, wie ggf. auf eine Aquarien- Abdeckung.

Lichtbrechung

Zu einer Lichtbrechung kommt es im Regelfall schon durch das Auftreffen der Lichtstrahlen auf die Wasseroberfläche.

Hier unterscheiden wir zwischen einer einfachen Oberflächenbrechung und einer Doppelbrechung, also die Umlenkung der Lichtstrahlen durch die Wasseroberfläche und die erneute Brechung aus der z.B. Frontscheibe des Aquariums.

Optische Aktivität
 

Die optische Aktivität von Lichtstrahlen spielt eine große Rolle in Bezug auf das Durchdringen von Lichtstrahlen bis zum Bodengrund! Hier machen es uns aber die Händler alles leichter, da sie in der Regel aufzeigen, bis zu welcher Wassertiefe die Lichtquelle anwendbar ist!

Zu den oben genannten Punkten müssen wir uns aber auch Gedanken über Lichtstrom, Lichtmenge, Lichtstärke, Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke machen.
Das trifft immer zu, solange die Beleuchtung keinen „passenden Tagesverlauf“ mitbringt, oder aber es notwendig ist aufgrund verschiedener Parameter im Becken Einfluss auf die Beleuchtung zu nehmen!
Ein weiterer Grund zur Berücksichtigung trifft zu, wenn man z.B. verschiedene Hersteller kombiniert, man auf eine Hardware zurück greift die manuell programmiert werden muss.

Violaxanthin

Auch Violaxanthinzyklus genannt, ist ein Schutzmechanismus des Photosyntheseapparates höherer Pflanzen und mancher Grünalgen. Ist also in Bezug auf mögliche Pflanzen im Becken zu berücksichtigen.

grafische Darstellung vom Einfluss „Violaxanthin“: 
Bild 7: Violaxanthin

Chlorophyll a/b/c/d

Chlorophyll bezeichnet einen natürlichen Farbstoff der von Organismen die Photosynthese betreiben gebildet wird. In der Aquaristik spielen also Chlorophylle, besser bekannt als „Blattgrün“, für uns eine große Rolle!

Wir unterscheiden folgenden Typen:

grafische Darstellung vom Einfluss „Chlorophylle“:

Bild 8: Chlorophyll a

Bild 9: Chlorophyll b

Halten wir fest, dass für das „Wachsen von Lebewesen/ Pflanzen“ im Aquarium die „Phototrophie“ einen weiteren Meilenstein darstellt, mit dem sich ein Aquarianer in Bezug auf Beleuchtung/ Licht im Aquarium beschäftigen muss.

menschliches Empfinden

Das menschliche Auge ist von sich aus ein sehr komplexes und leistungsstarkes Organ, dennoch sieht vermeintlich gleiches Licht nicht überall gleich aus, besonders nicht unter Wasser – in großen Tiefen!

Bild 11: menschliches Empfinden 

Nicht zu unterschätzen ist die Veränderung der Farbwiedergabe unter Wasser! So existieren zwar Farben auch in größeren Tiefen, jedoch kann das menschliche Auge diese nicht mehr in ihrer „reinen Spektralform“ sehen!

Link: Sicht unter Wasser