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vis:lampen

Weiße Beleuchtung für Reptilien

Viele Reptilien sehen nicht wie der Mensch drei Grundfarben sondern vier. Sie haben einen Rezeptor für UVA-Strahlung im Auge und sehen daher UVA als zusätzliche Grundfarbe.

Für das menschliche Farbsehen sind die Messgrößen Farbwiedergabeindex (CRI, Ra) und Farbtemperatur (Kelvin) hilfreich, um Lampen mit einem angenehmen Licht zu finden. Bei Reptilien, deren Farbsehen ja oft ganz anders ist, sind der für den Menschen berechnete Farbwiedergabeindex und die für den Menschen berechnete Farbtemperatur bedeutungslos. Auf dieser Seite will ich daher typische Terrarienlampen darin vergleichen, wie gut sie ein normales Farbsehen von Reptilien unterstützen.

Ich kenne keine Studie, die untersucht hätte, ob es Reptilien schadet wenn sie kein weißes Licht im Terrarium haben. Es gibt aber deswegen auch keine Belege dafür, dass Reptilien nicht beeinträchtigt sind! Farbe scheint im Leben von Reptilien eine wichtige Rolle zu spielen. Viele Reptilien haben eine auffällig bunte Färbung, die bei den beiden Geschlechtern unterschiedlich ist. Einige Echsen verändern ihre Körperfärbung innerhalb weniger Minuten zur Kommunikation oder im Jahresverlauf, um veränderte Paarungsbereitschaft zu signalisieren. Blüten und Früchte, die von Reptilien gefressen werden, haben oft eine markante UVA-Färbung. Diese Färbung haben Pflanzen entwickelt, damit ihre Blüten und Früchte von Bienen und Vögeln, die ebenfalls UVA sehen, besser gefunden werden können. Auch für Reptilien könnte das Futter unter weißem Licht, das volles Farbsehen ermöglicht, daher attraktiver sein. Viele Halter haben in den letzten 20 Jahren berichtet, dass ihre Reptilien unter BioVital-Leuchtstoffröhren aufblühen, besser fressen und sich besser fortpflanzen. Vielleicht liegt das am UVA-Anteil dieser Leuchtstoffröhren.

Vergleichsmethode

Die nächsten Bilder zeigen jeweils ein Lichtspektrum gezeichnet mit schwarz/weißer Linie. Dieses Spektrum ist mit einer sehr hohen Wellenlängenauflösung von weniger als einem Nanometer gemessen. Diese Details kann das Auge nicht wahrnehmen. Jeder der drei oder vier Photorezeptoren im Auge von Tier oder Mensch sieht nur die effektive Bestrahlungsstärke, die auf den jeweiligen Photorezeptor wirkt. Der L-Rezeptor der Schmuckschildkröte beispielsweise sieht Licht bei 620 nm Wellenlänge am stärksten, aber er sieht auch Licht mit kürzeren und längeren Wellenlängen. Ob z.B. bei 615 nm ein hoher Peak im Spektrum ist oder ein Loch durch Absorption in der Atmosphäre, kann der Photorezeptor nicht wahrnehmen. Für die Photorezeptoren sieht das Spektrum immer sehr stark geglättet aus. Ich habe die Lichtspektren daher ebenfalls geglättet. Als Orientierung habe ich mit blauen Punkten die Intensität des geglätteten Spektrums bei den maximalen Empfindlichkeiten der Photorezeptoren der Schmuckschildkröte eingetragen. In Grün im Vergleich dazu die Intensitäten, die das Schmuckschildkrötenauge im natürlichen Sonnenlicht sieht.

Das geglättete Spektrum $G_\lambda(\lambda_G)$ entsteht aus dem Originalspektrum dadurch $E_\lambda(\lambda_E)$, dass für jede Wellenlänge $\lambda_G$ das Spektrum $E_\lambda(\lambda_E)$ mit einer Gaußfunktion multipliziert und integriert wird. Im Gegensatz zu einer Faltung ist die Breite der Gaußfunktion aber nicht für alle Wellenlängen $\lambda_G$ konstant, sondern ich habe mich entschieden, die Breite der Gaußfunktion bei kleinen Welllenlängen schmaler zu wählen und bei großen Wellenlängen breiter. Das tue ich deswegen, weil die spektrale Breite der Photorezeptoren bei großen Wellenlängen breiter ist als bei kleinen Wellenlängen. Die verwendeten Gaußfunktionen sind:

Sonnenlicht

Ich vergleiche alle Lampen mit dem Sonnenlicht. Das Spektrum des Sonnenlichts in hoher Auflösung zeigt alle physikalischen Details, z.B. welche Moleküle in der Erdatmosphäre vorhanden sind und das Licht filtern. Für das Farbsehen ist diese hohe Auflösung aber oft irreführend. Man braucht ein Spektrometer mit vielen Hundert oder vielen Tausend Kamerapixeln für die einzelnen Wellenlängen um die feinen Linien im Spektrum sichtbar zu machen. Unser Auge hat nur drei Farbrezeptoren. Diese ganzen Details der feinen Linien sind für das Auge unsichtbar. Wichtig ist, wie die Energie auf einer viel gröberen Auflösung verteilt ist. Daher ist in der Farbgrafik auch das geglättete Spektrum zu sehen. Beim Sonnenspektrum sehen beide Bilder sehr ähnlich aus, weil das Sonnenspektrum relativ „glatt“ ist.

Das Sonnenspektrum enthält die Farben Blau bis Rot in ungefähr gleicher Intensität, Violett ist nur noch halb so intensiv, kurzwelliges UVA noch geringer.

 Sonnenlicht

LED

Bei LEDs können Entwickler sehr gut die Zusammensetzung des Lichts kontrollieren. Eine LED ist auch deshalb so effizient weil keine nutzlose Strahlung erzeugt wird. UV und Infrarot sind – auch menschlicher Sicht – nutzlos. Daher strahlen alle normalen weißen LEDs weder Infrarot noch UV ab. Das Spektrum beginnt bei ungefähr 420 nm (blau) und endet bei etwa 700 nm (Orange). Für das menschliche Auge ist dieses Licht weiß und die Farbtemperatur kann gut zwischen 2700 K und 6500 K eingestellt werden. Wenn der Spektralbereich zwischen 420 nm und 700 nm gleichmäßig gefüllt ist, was durch die richtige Leuchtstoffwahl erreicht wird, hat die LED auch eine hohe Farbwiedergabe von über 90.

Im geglätteten Spektrum sieht man bei beiden LEDs, dass der Bereich von Blau bis Orange gut ausgewogen ist. Die L-, M- und S-Zapfen der Schuckschildkröten werden durch das LED-Licht fast im gleichen Maß erregt wie durch natürliches Sonnenlicht. Da der Mensch ebenfalls drei Zapfen bei ähnlichen Wellenlängen hat, sind für ihn die LEDs genauso weiß wie das Sonnenlicht.

Der Unterschied liegt beim UV-Zapfen. Während der durch Sonnenlicht etwa halb so stark erregt wird wie die drei anderen Zapfen, wird er durch das LED Licht überhaupt nicht erregt. Wenn die LED auch noch UVA-Licht hätte, wäre sie für Reptilien weiß. So fehlt ihr aber ausschließlich das UVA-Licht: Die LED hat exakt die Komplementärfarbe zu UVA.

Komplementärfarben zu den Primärfarben erzeugen normalerweise einen sehr stark Farbeindruck. Für den Menschen muss weißes Licht Blau, Gelb und Rot in etwa gleichen Anteilen haben. Fehlt z.B. der Rotanteil vollständig hat das Licht die Komplementärfarbe zu Rot: Grün - eine Farbe die auf uns sehr kräftig und gesättigt wirkt.

Für eine Reptil wird eine LED daher voraussichtlich nicht so wirken, als hätte sie einen etwas komischen Farbstich oder als hätte sie eine etwas andere Farbtempertur, sondern die LED wird eine satte und grelle Komplementärfarbe zu UVA haben. Für ein Reptil mit drei Zapfen (UVA, blau, grün), wird eine LED die gleiche Farbe haben wie Licht mit 480 nm Wellenlänge (türkis). Ich halte das für nicht naturnah.

Leuchtstofflampe

In allen Leuchtstofflampen erzeugen das enthaltene Quecksilber Strahlung bei 365 nm und 405 nm. Es hängt aber vom verwendeten Glas der Röhre ab, ob diese Strahlung auch nach außen dringt. Durch UVA-Leuchtstoffe kann zusätzliche UVA- Strahlung erzeugt werden.

"Büro-Leuchtstoffröhre"

Die typische Büro-Leuchtstoffröhre mit Farbcode 840 oder 830 hat entsprechend der Farbtemperatur ein gelblastiges Spektrum. Ähnlich wie bei der LED wird der UVA-Photorezeptor von Reptilien nicht sonnenählich erregt. Allerdings ist die Situation etwas besse als bei der LED, da die Leuchtstoffröhre durch das enthaltene Quecksilber etwas Intensität bei 365 nm und 405 nm hat.

Leuchtstoffröhren sind ein typisches Beispiel dafür, wie die Auflösung des Spektrometers die Erscheinung des Spektrums beeinflusst. Das hoch aufgelöste Originalspektrum hat wenig Ähnlichkeit mit dem Spektrum der LED. Das geglättete Spektrum ähnelt der LED.

Narva BioVital

Diese Leuchtstofflampe hat einen zusätzlichen UVA-Leuchtstoff und auch im für den Menschen sichtbaren Bereich ein durch spezielle Leuchtstoffe besser ausgeglichenes Spektrum. Die höhere Farbtemperatur sieht man direkt im Spektrum am höheren Anteil des blauen Lichts.

Für Reptilien ist diese Lichtquelle fast perfekt. Der L-Zapfen und der UV-Zapfen der Schmuckschildkröte erhalten etwas zu wenig rotes Licht und UVA Strahlung, insgesamt weicht die Lage der blauen Punkte und der grünen Punkte aber nur wenig von einander ab.

UVB-Leuchtstofflampe

Auch UVB-Leuchtstofflampen können ein sehr ausgewogenes Spektrum haben. Allerdings ist auch hier, ähnlich wie bei der Narva Biovital, durch die höhere Farbtemperatur, der Rotanteil nur schwach ausgeprägt. UVB-Leuchtstofflampen haben nur wenig sichtbares Licht im Vergleich zur UVB-Strahlung. Je nach dem bis zu welcher Wellenlänge ein Reptil im UV-Bereich sehen kann, kann es sein, dass der UV-Zapfen zu stark erregt wird und das Licht für Reptilien einen UV-Farbstich hat. Die abgebildete Grafik überschätzt die Erregung des UVA-Zapfens aber vermutlich für die meisten Tiere. Auch UVB-Leuchtstofflampen dürften den meisten Tieren daher weiß erscheinen.

HQI- und HCI-Strahler

Metallhalogeniddampflampen können ähnlich wie Leuchtstofflampen ein sehr unterschiedliches Spektrum haben, je nachdem welche Füllung verwendet wird.

"Normale" HQI und HCI Stahler

Der HCI 942 Strahler hat ein extrem sonnenähnliches Spektrum, der UVA-Anteil ist nur minimal zu klein.

Das hoch aufgelöste Spektrum des HQI NDL Strahlers zeigt, das die Quarzbrenner (HQI) ein etwas weniger ausgewogenes Spektrum haben als die Keramikbrenner (HCI). Im geglätteten Spektrum sind aber kaum noch Unterschiede zwischen HQI und HCI erkennbar. Dieser HQI-Strahler hat einen etwas höheren UVA-Anteil.

Für das menschliche Auge und aus Lebensdauersicht sind Keramikbrenner den Quarzbrennern eindeutig überlegen. Von der Perspektive des Farbsehens von Reptilien her, sehe ich zwischen den beiden Brennertechnolgien keinen Unterschied.

Der Iwasaki Eye Color HQI-Brenner hat ein besonders sonnenähnliches Spektrum mit einer beeindruckenden Farbwiedergabe für das menschliche Auge von 96. Aus Reptiliensicht sehe ich keinen deutlichen Unterschied zu den anderen Metallhaloginddampflampen.

UVB-HQI-Strahler

Während die „normalen“ HQI und HCI-Strahler sehr sonnenähnliche Spektren haben, ist die Situation bei den UVB-HQI-Strahlern (Lucky Reptile und Co) anders. Hier wird eine andere Füllung verwendet, weil die Lampen auch UVB abstrahlen sollen. Das Spektrum besteht stärker aus einzelnen Linien. Dieses Linienspektrum muss allerdings für den Farbeindruck der Lampe nicht unbedingt negativ sein. Auch Leuchtstoffröhren haben ein Linienspektrum, können für den menschlichen Betrachter aber exzellente Farbeigenschaften haben.

Der Nachteil der UVB-HQI-Strahler liegt darin, dass sie meist einen etwas zu hohen Violett- und UVA-Anteil haben, der nicht sonnenähnlich ist. Diese Lampen werden für Reptilien daher einen UVA-Farbstich haben.

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vis/lampen.txt · Zuletzt geändert: 2016/02/08 14:38 von sarina

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