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Licht-im-Terrarium.de

Vorwort

thermo:waermestrahler

Wärmestrahler

Für heliotherme Reptilien muss ein heller und warmer Sonnenplatz zur Thermoregulation zur Verfügung stehen. Alles andere ist nicht artgerecht! Die einzelnen Wärmestrahler unterscheiden sich aber zusätzlich in der Qualität der Wärmestrahlung. Die Zusammensetzung des Spektrums und damit die biologische Wirkung der Wärmestrahlung unterscheidet sich.

Wärmestrahlung der Sonne

Maßstab ist auch hier die Wärmestrahlung der Sonne. Die Wärmestrahlung der Sonne setzt sich zu 43 % aus sichtbarem Licht (400 nm - 780 nm), 42 % aus Infrarot-A-Strahlung (780 nm - 1400 nm) und 10 % aus Infrarot-B-Strahlung zusammen (1400 nm - 3000 nm). Dabei kommt keine Strahlung unterhalb 290 nm und keine Strahlung oberhalb von etwa 2'500 nm vor. Die Bestrahlungsstärke liegt bei etwa 1000 W/m². Das Kapitel Globalstrahlung enthält die genaue Zusammensetzung der einzelnen Wellenlängebereiche.

Spektrum und prozentuale Verteilung des Sonnenlichts

Die Bereiche des Sonnenspektrums die besonders gut geeignet sind Wasser (und Lebewesen bestehen zu einem großen Teil aus Wasser) zu erwärmen fehlen im Sonnenlicht fast vollständig, da sie vom Wasserdampf in der Atmosphäre bereits absorbiert wurden. Die Wärmestrahlung der Sonne hat daher eine hohe “Tiefenwirkung”.

Glüh- und Halogenlampen

Glüh- und Halogenlampen sind sogenannte Temperaturstrahler, bei denen Wärmestrahlung (auch sichtbares Licht) wie bei einem schwarzen Strahler von einem mehrere Tausend Grad heißen Körper abgestrahlt wird. Der Wolframdraht einer Glühbirne hat etwa 2700 K Oberflächentemperatur. Die Wärmestrahlung erstreckt sich vom sichtbaren Bereich über IR-A hin zu IR-B mit einem Maximum bei 1100 nm. Das Glas des Glühbirnenkolbens filtert das Spektrum des schwarzen Strahlers zusätzlich, so dass weniger IRC abgestrahlt wird, als von einem Temperturstrahler zu erwarten.

Spektrum und prozentuale Verteilung eines Temperaturstrahler mit 2500 K im Vergleich mit dem Sonnespektrum

Prozentuale Verteilung der Wellenlängenbereiche im Sonnenlicht

Halogenlampen haben eine etwas höhere Temperatur von 3000 K. Das Spektrum ist etwas weitere zum sichtbaren Bereich verschoben, das Maximum liegt bei 950 nm.

Spektrum und prozentuale Verteilung eines Temperaturstrahler mit 3000 K im Vergleich mit dem Sonnespektrum

Prozentuale Verteilung der Wellenlängenbereiche im Sonnenlicht

Bei einer realen Lampe sieht man deutlich die Filterwirkung des Glases, so dass die Strahlung ab ca. 2 µm deutlich reduziert wird. Das gemessene Spektrum reicht leider nur bis 2200 nm. Im Kuchendiagramm schätze ich daraus die gesamte Strahlungsverteilung einer Halogenlampe ab.

Gemessenes Spektrum einer Halogenbirne im Vergleich mit dem Sonnenspektrum [851] und daraus abgeschätzte prozentuale Verteilung der Wellenlängenbereiche)

Glüh- und Halogenlampen sind grundsätzlich als Wärmestrahler im Terrarium geeignet. Ihr Nachteil ist aber der geringe Anteil an sichtbarem Licht und der hohe Anteil an IR-B-Strahlung. Diese Verteilung ist nicht sonnenählich.

Es gibt auch sogenannte Rotlichtlampen, dabei handelt es sich um Glühlampen mit leicht erniedrigter Temperatur von 2000K (was die Lebensdauer erhöht) und rotem Glas, um die sichtbare Strahlung abzuschwächen. Ihr Strahlungsmaximum liegt bei etwa 1500nm. Sie sind für die Terraristik völlig unsinnig, da hier Wärmestrahlung immer einen hohen Anteil an sichtbarer Strahlung haben sollte.

Wassergefilterte Halogenstrahler

Die Infrarotstrahlung von Glüh- Halogen- und Rotlichtlampen unterscheidet sich gerade in den Bereichen die besonders gut geeignet sind Wasser zu erhitzen vom Sonnenlicht. Im Sonnenlicht fehlt diese Strahlung, da sie in der Atmosphäre gefiltert wird. Temperaturstrahler erwärmen daher die obersten Hautschichten stärker und Blut und Organe weniger stark als es das Sonnenlicht tut.

Im Medizinischen Bereich (Therapeutische_Hyperthermie) werden daher Halogenlampen eingesetzt, die einen zusätzlichen Wasserfilter haben, der die falschen Wellenlängenbereiche herausfiltert. Die so erzeugte Strahlung wird auch als wIRA (wassergefiltertes Infrarot-A) bezeichnet. Produkte sind beispielsweise “IRATHERM”, “Hydrosun”. Die meisten medizinischen Produkte sind für die Terraristik nicht geeignet, weil sie z.B. als Therapiebett konzipiert sind. Es gibt allerdings mit der “hydrosun®575 home” ein Produkt, das speziell für Privatanwender zugelassen ist. Teilweise sind Strahler für einige Hundert Euro gebraucht auf ebay erhältlich.

Das gemessene Spektrum der Hydrosun ist zusammen mit einem orangenen Farbfilter, den man in der Terraristik nicht einsetzten würde, und liegt nur bis 2000 nm vor. Im Kuchendiagramm habe ich abgeschätzt, wie die prozentuale Verteilung der Wellenlängenbereiche ohne Farbfilter ist.

Gemessenes Spektrum eines Hydrosun w-IRA-Strahlers mit 10 mm Wasserküvette und Farbfilter Orange (OG590) im Vergleich mit dem Sonnenspektrum [1125])

Ich weiß von einem Selbstbauversuch eines Terrarianers, der deutliche Veränderungen seiner Echsen im Vergleich zu Halogenlampen festgestellt hat. Das Sonnenverhalten seiner Tiere unter der wassergefilterten Halogenlampe ähnelte stärker dem Sonnenverhalten im Sonnenlicht. Langfristig hat der Betrieb der selbst-gebauten Lampen aber nicht fehlerfrei funktioniert [1081DIETER BRETZ. 2017. IR-A, IR-B, IR-C, ein Problem im Terrarium? 12th Aug 2017from: <https://bretz-blog.blog ... b-ir-c-ein-problem.html>.].

Keramik-Dunkelstrahler

Der berühmte Elstein-Strahler und viele Alternativprodukte aus dem Zoofachhandel sind Keramik-Dunkelstrahler. Diese Strahler haben in den typischen Leistungsstufen in der Terraristik (60 W - 250 W) eine Temperatur von ca 300°C - 500°C und strahlen somit sehr langwellige Infrarotstrahlung, hauptsächlich IRC-Strahlung ab. Das Strahlungsmaximum liegt bei etwa 4 µm. Infrarot-C-Strahlung ist unnatürlich weil sie im Sonnenlicht nicht vorkommt und gefährlich, weil sie nur die obersten Hautschichten erwärmt. Keramik-Dunkelstrahler sollten meiner Ansicht nach im Terrarium niemals eingesetzt werden. Wenn Wärme ohne Licht gewünscht ist, sind andere Heizquellen besser geeignet.

Spektrum und prozentuale Verteilung eines Temperaturstrahler mit 720 K = 450 °C im Vergleich mit dem Sonnespektrum

Prozentuale Verteilung der Wellenlängenbereiche

Die Keramikstrahler haben zusätzlich den Nachteil, dass sich diese langwellige Strahlung nicht mit Reflektoren in die richtige Richtung lenken lässt. Sie heizen das Terrarium daher sehr unspezifisch und auch stark den oberen Teil des Terrariums, wo die Wärme sich schlecht im Terrarium verteilt.

Karbonstrahler / Arcadia Deep Heat Projector

Der Arcadia Deep Heat Projector besitzt eine Glühwendel die auf etwa 1200 K (930 °C) aufgeheizt wird und dann hauptsächlich IRB-Strahung abstrahlt. Der Deep Heat Projector wird damit beworben, die Wärmestrahlung der Sonne möglichst natürlich nachzubilden. Wie die Daten zeigen, ist das nicht der Fall. Infrarot-B-Strahlung ist unnatürlich weil sie im Sonnenlicht nur einen sehr geringen Anteil hat und gefährlich, weil sie nur die obersten Hautschichten erwärmt.

Die Glühwendel des Arcadia Deep Heat Projector befindet sich noch innerhalb eines Glasrohres, das einen Teil der langwelligen Infrarotstrahlung herausfiltern filtern könnte und auch der Reflektor könnte das Spektrum beeinflussen. Laut Arcadia ist aber zumindest bis 3,5 µm keine Abweichung vom Schwarzkörperspektrum feststellbar [1180Facebook-Discussion Spectrum Arcadia Deep Heat Projector. 7th Jul 2020from: <https://www.facebook.co ... alink/2016899015111351/>.].

Spektrum und prozentuale Verteilung eines Temperaturstrahler mit 1200 K = 930 °C im Vergleich mit dem Sonnespektrum

Im Tierversuch hat sich gezeigt, dass Warane unter dem Arcadia Deep Heat Projector deutlich länger am Sonnenplatz verweilen als unter einer Mischlichtlampe (Halogenlampe mit UV-HQL-Strahler; Ultravitalux) - trotz identischer Temperatur am Sonnenplatz. Vermutlich liegt dies daran, dass ihre Körperkerntemepratur unter dem Infrarot-B-Strahler nur sehr langsam ansteigt, weil die Strahlung nicht in die tiefen Gewebeschichten vordringen kann. [1112OLIVER THOMAS. 2019. Effects of different heat sources on the behaviour of blue tree monitors (Varanus macraei) in captivity. The Herpetological Bulletin 149. 41–43. . https://dx.doi.org/10.33256/hb149.4143.]

Für den Sonnenplatz eines tagaktiven Reptils sind diese Strahler meiner Ansicht nach ungeeignet. Allerdings lässt sich die Infrarotstrahlung gut mit dem Reflektor nach unten lenken. Der Strahler ist daher sehr effizient darin, z.B. den Bodengrund im Terrarium aufzuheizen und damit auch die allgemeine Luft- und Umgebungstemperatur. Je nach Anwendungsfall kann der Karbonstrahler zur Erhöhung der Grundtemperatur oder nächtliche Heizquelle geeignet sein, wenn verhindert wird, dass Tiere unter der Lampe sonnen. Siehe auch andere Heizquellen.

Metallhalogeniddampflampen ("hqi")

Da Metallhalogeniddampflampen keine Temperaturstrahler sind, ist es schwer, ihre Infrarotstrahlung vorherzusagen. Die Infrarotstrahlung wird von den Herstellern nicht angegeben, weil für die meisten Käufer nur die sichtbare Strahlung relevant ist. Außerdem sind Spektrometer für Infrarotstrahlung extrem teuer und selten.

Die wenigen Literaturangaben sind:

Lampe UV VIS IRA IRB IRC Quelle
35W Osram HCI WDL 0,5 W 13,8 W 7,2 W (780 nm - 1650 nm) ca. 10W (Schwarzkörperstrahlung von Außenkolben) 1147
Na-Tl-In Metallhalogeniddampflampe (nicht die aktuelle Technologie!) 3 % 48 % 49 % + Schwarzkörperstrahlung vom äußeren Glaskolben und den Elektroden 59;942, optische Strahlung / elektrische Leistung = 50%
Na-I-Metallhalogeniddampflampe (direkt am inneren Brenner ohne Transmissionsverlust am Lampenglas) 22.0 W 47.5 W 1144
Hg-Th-I-Metallhalogeniddampflampe (direkt am inneren Brenner ohne Transmissionsverlust am Lampenglas) 0 W 13.7 W 55.9 W 1144
Philips CDM-T 830 (direkt am inneren Brenner ohne Transmissionsverlust am Lampenglas) 4 % 35 % 23 % 1191
Philips CDM-T 930 (direkt am inneren Brenner ohne Transmissionsverlust am Lampenglas) 4 % 41 % 26 % 1191

Aus den zur Verfügung stehenden Daten leite ich aber ab, dass Metallhalogeniddampflampen eine recht sonnenähnliche Wärmestrahlung haben. Daher sind Metallhalogeniddampflampen aus meiner Sicht die besten Wärmestrahler für das Terrarium. Positiv ist die Natrium-Emissionslinie bei 818 nm, da auch das Sonnenlicht bei dieser Wellenlänge eine hohe Intensität hat. Die Natrium-Emissionslinie bei 1140 nm ist dagegen weniger ideal, da das Sonnenlicht hier durch die Wasserabsorption in der Atmosphäre kaum Intensität hat.

Spektrum und prozentuale Verteilung einer HCI-T WDL Lampe im Vergleich mit dem Sonnespektrum

Quecksilberdampflampen

Da Quecksilberdampflampen keine Temperaturstrahler sind, ist es schwer, ihre Infrarotstrahlung vorherzusagen. Es gibt nur wenige Messungen, da Infrarotspektrometer weniger verbreitet sind und den typischen Käufer nur die sichtbare Strahlung interessiert.

Die wenigen Literaturangaben sind:

Lampe UV VIS IRA IRB IRC Quelle
HQL (keine Mischlichtlampe) 11 % 46 % 42 % + Schwarzkörperstrahlung vom äußeren Glaskolben und den Elektroden 59, optische Strahlung / elektrische Leistung = 35%
HQL (keine Mischlichtlampe, direkt am inneren Brenner, ohne Transmissionsverlust am Lampenglas) 7,5 W 14,0 W 45,6 W 1144

Im Infraroten hat Quecksilber Emissionslinien bei 1014 nm, 1129 nm, 1357-1395 nm, 1530 nm und 1692-1707 nm. Die Quecksilberemissionslinien im Infraroten sind deutlich schwächer so dass die Quecksilberdampflampe vergleichsweise weniger Infrarot abstrahlt als ein HCI-Strahler.

Spektrum und prozentuale Verteilung einer Quecksilberdampflampe im Vergleich mit dem Sonnespektrum [1144] und daraus abgeschätzte prozentuale Verteilung einer realen Lampe

Literatur

[1081] DIETER BRETZ. 2017. IR-A, IR-B, IR-C, ein Problem im Terrarium? 12th Aug 2017from: <https://bretz-blog.blog ... b-ir-c-ein-problem.html>.
[1180] Facebook-Discussion Spectrum Arcadia Deep Heat Projector. 7th Jul 2020from: <https://www.facebook.co ... alink/2016899015111351/>.
[1112] OLIVER THOMAS. 2019. Effects of different heat sources on the behaviour of blue tree monitors (Varanus macraei) in captivity. The Herpetological Bulletin 149. 41–43. . https://dx.doi.org/10.33256/hb149.4143.
[851] A.F. MACKINLAY, J. WHILLOCK & C.C.E. MEULEMANS. 1989. Ultraviolet Radiation and Blue-Light Emissions from Spotlights Incorporating Tungsten Halogen Lamps. , NRPB-RNational Radiological Protection Board 9780859513159
[1125] GERD HOFFMANN. 2007. Principles and working mechanisms of water-filteredinfrared-A (wIRA) in relation to wound healing. GMS Krankenhaushygiene Interdisziplinär 2.2. 1–15.
[1144] ARIJ JONATHAN RIJKE. 2013. The power balance of ceramic metal-halide high intensity discharge lamps. PhD dissertation. Eindhoven: Technische Universiteit.
[1147] Osram Powerball HCI - Infrarotstrahlung. 16th Apr. [Email]
[59] CHR MEYER & H. NIENHUIS. 1989. Discharge Lamps. Kluwer Academic Publishers 9020121472
[942] HID / LED Technical Info. 2015. EYE Lighting International of North America, Inc.
[1191] ARIJ JONATHAN RIJKE, S. NIJDAM, M. HAVERLAG, J.J.A.M. MULLEN VAN DER, T.L. LEMMENS, J.F.J. JANSSEN & G.M.W. KROESEN. Quantitative assessment of the energy balances of three generations of ceramic High Intensity Discharge Lamps. 13th International Symposium on the Science and Technology of Lighting (LS-13 2012), June 24-29, 2012, Troy, New York, USA. 2012FAST LS ltd. LL09–183/184.

Discussion

85.181.195.238, 2015/10/29 23:34

Hallo,

Es ist angenehm Hintergrund-Informationen zu erhalten anstatt bloße Empfehlungen (auch von Experten). Die eigentlichen Daten erlauben erst ein Verstehen.

Danke, Erik

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thermo/waermestrahler.txt · Last modified: 2020/10/20 12:30 by sarina