Planten gebruiken lichtdeeltjes, ook wel fotonen genoemd, als energiebron voor het fotosyntheseproces. Hierdoor ervaren planten de hoeveelheid licht in de ruimte waarin ze leven anders dan dat onze ogen dat zouden doen. Doordat onze ogen licht op een heel andere manier gebruiken dan planten, is het voor ons vrijwel onmogelijk om te bepalen of een plant voldoende licht krijgt. In dit artikel vertellen we eerst iets meer over de relatie tussen lichtdeeltjes en planten en vertellen daarna hoe je met kant-en-klare lichtmeters kunt meten of een plant voldoende licht krijgt.

Licht bestaat uit lichtdeeltjes die zich op een golvende manier voortbewegen. Hoe vaak de golf op en neer gaat bepaald welke kleur een foton heeft en hoeveel energie een foton bij zich draagt. Een "blauwe" foton gaat in dezelfde periode vaker op en neer dan een "groene" foton, en de “groene” foton gaat weer vaker op en neer dan een "rode" foton. Hoe vaak een foton op en neer gaat, ofwel hoe lang de golflengte van een foton is, bepaald hoeveel energie en foton met zich mee draagt. Hoe korter de golflengte is, hoe mee energie het foton met zich mee draagt.

Planten gebruiken maar een klein deel van het lichtspectrum. Alleen de lichtdeeltjes met een golflengte tussen de 400 en 700 nm worden door de plant gebruikt om het fotosynthese proces van energie te voorzien. De verzameling aan lichtdeeltjes die een golflengte tussen de 400 en 700 nm hebben wordt ook wel de Photosynthetic Active Radiation, ofwel PAR, genoemd.

Planten gebruiken lichtgolven onder de 400 nm niet, omdat de fotonen in deze lichtgolven zo veel energie bevatten dat de cellen in de plant kunnen beschadigen. De desastreuze invloed van licht met een korte golflengte heb je zelf misschien wel eens ervaren wanneer je verbrand bent door de zon. Uv-licht heeft een golflengte onder de 400 nm en bevat daardoor zo veel energie dat het zowel onze huidcellen als de cellen van een plant kan beschadigen. Lichtgolven met een golflengte boven de 800 nm, zoals infrarood licht, worden ook niet gebruikt, omdat deze golven atomen kunnen laten vibreren. Het vibreren van de atomen zorgt ervoor dat de plant opwarmt. Wanneer een plant energie uit lichtgolven net een golflengte hoger dan 800 nm zou gebruiken, dan zouden ze dus beschadigen door de hitte.

De bladeren van planten bevatten verschillende pigmenten. Pigmenten zijn kleurstoffen die bepalen welke kleuren licht geabsorbeerd kunnen worden en welke weerkaats zullen worden. Een rode appel neemt bijvoorbeeld geel, groen, blauw en paars licht op, terwijl het rode licht wordt weerkaatst. Dit rode licht valt vervolgens op de lichtgevoelige cellen in onze ogen, waardoor we de appel als rood zien. Hetzelfde geldt voor een groen blad. Een groen blad weerkaatst een deel van het groene licht dat erop valt, en neemt alle andere kleuren zichtbaar licht op.

Het is niet zo dat al het groene licht dat op een blad valt weerkaatst wordt. Van het groene licht dat op een donkergroen blad valt, wordt naar schatting 70% opgenomen. Wanneer een blad lichtgroen van kleur is, dan wordt er minder groen, en vaak ook minder geel, licht geabsorbeerd. Als je weet dat een zwart object alle lichtgolven absorbeert, dan is het logisch dat “donkerdere” bladeren meer groen licht absorberen dan “lichtere” bladeren. Doordat de bladeren van verschillende planten van kleur verschillen, zal de ene plant meer baat hebben bij blauw, groen en/of rood licht dan de andere plant.

Om erachter te komen hoeveel bruikbaar licht er op je plant valt, zul je een lichtmeter moeten gebruiken. De lichtmeters die specifiek zijn gemaakt om te bepalen of een plant voldoende licht krijgt, heet een PAR lichtmeter. PAR lichtmeters bestaan over het algemeen uit een sensor die het licht meet en een kastje, de computer, met een display dat aangeeft hoeveel licht er gemeten is. 

De sensor bestaat meestal uit een kunststof beschermhoes met daarin een wit kapje, filters en een lichtgevoelige cel. Het witte kapje wordt ook wel een cosine corrector genoemd. Het zorgt ervoor dat het licht niet in een hele specifieke hoek moet vallen om gemeten te worden. Het verspreidt het licht over de filters en daardoor ook over de lichtgevoelige cel. Achter de cosine corrector zitten de filters. De filters zorgen ervoor dat alleen het licht tussen de 400 en 700 nm gemeten wordt. Zo zitten er in de meeste PAR lichtmeters filters die UV- en IR-lichtgolven tegenhouden, zodat ze niet op de lichtgevoelige cel vallen. Een goede PAR lichtmeter is zo scherpgesteld, ofwel gekalibreerd, dat alle lichtgolven binnen het 400 tot 700 nm spectrum even zwaar wegen. Dit scherpstellen wordt gedaan door filters met de juiste kleur te kiezen. Het licht dat door de cosine corrector is gegaan en door de filters is doorgelaten, komt op de lichtgevoelige cel terecht, die de fotodiode wordt genoemd. De fotodiode meet hoeveel fotonen er door de filters zijn gekomen. De fotodiode geeft nog geen echt “cijfer” aan, maar geven een elektrisch signaal af aan het kasje van de lichtmeter. Het kastje werkt als een computer, het vertaald het elektrische signaal in een cijfer. Dit cijfer zien we vervolgens op het display. Het display van een PAR lichtmeter geeft aan hoeveel PAR licht er op de fotodiode is gevallen in de eenheid µmol/m²/s. Dit staat voor het aantal fotonen, gemeten in micromol, die per seconde op een vierkante meter vallen.

Hoe goed een PAR lichtmeter is, hangt vooral af van hoe goed de filters en de fotodiode samenwerken. De meeste fotodiodes zijn gevoeliger voor bepaalde lichtgolven, door het materiaal waarvan ze gemaakt zijn. Door de juiste filters te gebruiken, zorgt de fabrikant van de PAR lichtmeter ervoor dat alle kleuren licht binnen het spectrum van 400 tot 700 nm even zwaar gewogen worden. Over het algemeen zijn dure, professionele PAR lichtmeters veel beter zijn afgesteld om alle fotonen met een golflengte tussen de 400 en 700 nm te meten dan de goedkopere lichtmeters. Om erachter te komen hoe precies een PAR lichtmeter is, is het belangrijk om te kijken naar de foutmarge, vaak measuring error genoemd, in de handleiding van de lichtmeter. Hoe groter de foutmarge is, hoe groter de kans is dat de waarde die op het display verschijnt hoger of lager dan de werkelijke PAR lichtwaarde is.

Wanneer je besluit om een PAR lichtmeter te kopen, dan is het belangrijk om eerst naar de "datasheet" en de handleiding van de lichtmeter te kijken. Het is belangrijk om naar de grafiek te kijken waarin aangegeven staat hoe gevoelig de lichtmeter is voor lichtgolven van een bepaalde golflengte. De beste PAR lichtmeters hebben een gevoeligheidscurve die lijkt op "monostable" symbool, ⎍. Verder is het belangrijk om naar de foutmarge te kijken. Deze geeft aan hoever de waarde die op het display komt van de werkelijke waarde af zou kunnen liggen. Als laatste is het belangrijk om te kijken hoe de PAR lichtmeter is gekalibreerd, sommige lichtmeters zijn speciaal ingesteld om zonlicht te meten, terwijl andere zijn afgesteld op een bepaalde soort lamp.

De beste PAR lichtmeter die in Nederland vrij verkrijgbaar is, is waarschijnlijk de Delta Ohm lichtmeter kit. Deze lichtmeter bevat verschillende, verwisselbare sensors, waarvan er één geschikt is voor PAR licht. Met deze probe kan een bijna perfecte PAR meting behaald worden. Het nadeel van deze goede PAR lichtmeter is dat hij duur is. Het is hierdoor geen lichtmeter die voor iedereen geschikt is.

De Fieldscout quantum meter van Stelzner is waarschijnlijk een van de betere, minder dure opties. Gezien de uitgebreide data sheet is er in ieder geval veel tijd en moeite in gestoken om deze meter "zo goed mogelijk" te maken. De quantum meter is speciaal gemaakt om licht tussen de 400 en 700 nm in µmol/m²/s te meten. De datasheet van deze lichtmeter laat zien dat de peak van de sensor rond de 600 nm licht. Deze lichtmeter lijkt vooral het licht tussen de 400 en 450 nm voor een groot deel te negeren. Dit kan een probleem zijn voor planten die gebaat zijn bij violet en blauw licht.

PAR lichtmeters zijn vaak moeilijk te vinden, en ook nog eens duur. Daarom zijn veel mensen geneigd om een lux lichtmeter te gebruiken om te bepalen hoeveel licht er op een plant schijnt. Dit is logisch, want deze meters zijn op veel plekken te koop en vaak goedkoop. Toch is het cijfer dat op het display van de lux lichtmeter verschijnt niet te vergelijken met het cijfer dat op de PAR lichtmeter verschijnt. Door de bestaande lux lichtmeter aan te passen, of door de meting van de bestaande lux lichtmeter om te zetten, kun je gelukkig wel een idee krijgen van de hoeveelheid PAR licht die op een plant schijnt.

Een lux lichtmeter bevat net als een PAR lichtmeter een cosine correctie kapje, filters en een lichtgevoelige cel. Ook bevatten de meeste lux lichtmeters filters om het UV- en IR-licht dat op de sensor valt tegen te houden. Anders dan bij de PAR lichtmeter filteren de overige filters in een lux lichtmeter ook een groot deel van het zichtbaar lichtspectrum uit. Zoals we in het “Licht en planten: Waarom onze ogen niet kunnen zien hoe donker het is voor een plant” artikel hebben verteld, zijn mensen ogen vooral gevoelig voor licht met een golflengte van 550 nm. Dit verklaard bijvoorbeeld waarom we een kamer als “donker” bestempelen wanneer deze verlicht is met alleen blauwe of alleen rode LED lampen. Lux lichtmeters zijn vooral bedoeld om te bepalen of een ruimte licht genoeg is om bijvoorbeeld in te lezen. Een lux lichtmeter meet daarom niet de absolute hoeveelheid licht in de vorm van fotonen of lichtenergie, maar geeft aan hoe “licht” onze ogen het licht dat op de sensor valt vinden.

Om de meting van een lux lichtmeter te gebruiken om de hoeveelheid PAR licht te bepalen, moeten we rekening houden met de filters in een lux lichtmeter. De bedoeling is om de meting van een lux lichtmeter zo aan te passen dat het ons verteld hoeveel fotonen met een golflengte tussen de 400 en 700 nm er totaal op onze planten vallen. Er zijn verschillende manieren om dit te doen. Er zijn velen (hobby)onderzoekers geweest die hebben geëxperimenteerd met het toevoegen van filters aan bestaande lux lichtmeter om een PAR lichtmeting te krijgen en er zijn ook bouwpakketten om zelf een PAR lichtmeter te bouwen, met behulp van filters, lichtgevoelige cellen en een microcontroller. Het vergt helaas behoorlijk wat tijd en kennis om dit zelf te doen. Gelukkig is het ook mogelijk om de meting van een bestaande, onaangepaste lichtmeter om te zetten naar een geschatte PAR waarde door deze met een bepaalde factor te vermenigvuldigen.

Een lux lichtmeter geeft aan hoe intens onze ogen het licht dat op de sensor valt ervaren, terwijl een PAR lichtmeter aan geeft hoeveel fotonen uit lichtgolven van 400 tot 700 nm op de sensor vallen. Om de waarde die de lux lichtmeter aangeeft om te zetten naar een PAR lichtwaarde, moeten we dus eigenlijk het effect van de filters van de lux lichtmeter weer ongedaan maken. Wanneer de waarde van de lux lichtmeter met een omrekenfactor van de tabel hieronder wordt vermenigvuldigd krijg je een grove schatting van de hoeveelheid PAR licht die op een plant schijnt.

Alle informatie over lichtmeters en hoe je ervoor kunt zorgen dat PAR licht zo goed mogelijk gemeten wordt, hebben alleen nut wanneer de lichtmeter goed gebruikt wordt. Het belangrijkste is dat je de gebruiksaanwijzing van de lichtmeter goed doorleest voor gebruikt. Verder zijn er nog een aantal andere aanwijzingen die specifiek gelden voor het meten van de hoeveelheid licht die op een plant valt.

Zelfs de beste wetenschappelijke lichtmeter hebben een foutmarge. Dit betekent dat de waarde die op het display verschijnt de werkelijke waarde kan zijn, maar ook iets meer of iets minder dan de werkelijke waarde kan zijn. Stel dat een lichtmeter met een foutmarge van 10% gebruikt wordt om tien keer, kort achter elkaar, het licht van een lamp die 300 µmol/m²/s uitscheidt, dan kan het zijn dat je de volgende waardes krijgt: 305, 299, 300, 290, 310, 320, 300, 280, 315, 300. Wanneer je het gemiddelde van deze tien nummers neemt, dan krijg je een waarde van 301,9. Zoals je ziet, ligt deze gemiddelde waarde veel dichter bij de werkelijke waarde van 300 µmol/m²/s dan de meeste individuele waardes.

Om het effect van de foutmarge te overkomen, kun je dus beter het gemiddelde nemen van een aantal metingen. Sommige lichtmeters hebben een knop waarmee kort na elkaar de uitkomst van een meting opgeslagen, waarvan vervolgens het gemiddelde wordt berekend. Als je lichtmeter geen “gemiddelde” knop heeft, dan kun je dit ook zelf doen. Meet het licht, op dezelfde plek, bijvoorbeeld 5 minuten lang elke 30 seconden. Tel deze waarde op en deel ze door het aantal metingen om het gemiddelde te krijgen.

Zelfs wanneer er tien metingen in vijf minuten worden gedaan, is de uitkomst van deze metingen nog steeds een moment opname. De hoeveelheid licht die op een bepaalde plek valt veranderd zowel gedurende de dag als gedurende het jaar. Als je planten kweekt die gevoelig zijn voor een tekort aan licht, dan is het belangrijk om een aantal keren per jaar een “meetdag” in te plannen. Op zo’n dag meet je bijvoorbeeld elk heel uur tussen zonsopgang en zonsondergang voor 5 minuten de hoeveelheid licht die op de plant valt. Op die manier heb je een idee hoeveel licht er in in dit seizoen in een dag op de plant valt. Om een nog beter beeld te krijgen doe je dit zowel op een dag dat het zonnig is, als op een dag dat het bewolkt is.

Het zelf kweken van groenten, fruit, kruiden en bloemen gaat meestal gemakkelijk, maar soms zit er ook wel eens wat tegen. Mocht je een vraag hebben over het kweken van planten, dan zullen wij deze zo goed mogelijk proberen te beantwoorden. Je kunt je vragen onderaan deze pagina stellen, via het Disqus formulier. Om naar het Disqus formulier te gaan, moet je nog iets verder naar beneden scrollen, tot voorbij de advertenties.

• Akitsu, T., Nasahara, K. N., Hirose, Y., Ijima, O., & Kume, A. (2017). Quantum sensors for accurate and stable long-term photosynthetically active radiation observations. Agricultural and forest meteorology, 237, 171-183.
• Aristizabal, J., Omrane, B., Landrock, C., Vosoogh-Grayli, S., Chuo, Y., Patel, J. N., ... & Menon, C. (2011). Tungsten lamps as an affordable light source for testing of photovoltaic cells. Journal of Electronic Testing, 27(3), 403-410.
• Barnard, H. R., Findley, M. C., & Csavina, J. (2014). PARduino: A simple and inexpensive device for logging photosynthetically active radiation. Tree physiology, 34(6), 640-645.
• Barnes, C., Tibbitts, T., Sager, J., Deitzer, G., Bubenheim, D., Koerner, G., & Bugbee, B. (1993). Accuracy of quantum sensors measuring yield photon flux and photosynthetic photon flux. HortScience, 28(12), 1197-1200.
• Booth, C. R. (1976). The design and evaluation of a measurement system for photosynthetically active quantum scalar irradiance 1. Limnology and Oceanography, 21(2), 326-336.
• Chudyk, W., & Flynn, K. F. (2015). Fiber optic light sensor. Environmental monitoring and assessment, 187(6), 372.
• Dilip Yadav, Sumesh, Been Thomas, Karanth & Sadashipvappa. (2018). Design of Photosynthetically Active Radiation Sensor. Examines in Physical Medicine and Rehabilitation: Open Access, Volume 1, Issue 5.
• Fielder, P., & Comeau, P. G. (2000). Construction and testing of an inexpensive PAR sensor (Vol. 53). British Columbia, Ministry of Forests Research Program.
• Long, M. H., Rheuban, J. E., Berg, P., & Zieman, J. C. (2012). A comparison and correction of light intensity loggers to photosynthetically active radiation sensors. Limnology and Oceanography: Methods, 10(6), 416-424.
• LOPEZ-LOZANO, R. A. O. U. L., & REINART, A. Photosynthetically Active Radiation: Measurement and Modeling.
• McCree, K. J. (1966). A solarimeter for measuring photosynthetically active radiation. Agricultural Meteorology, 3(5-6), 353-366.
• McPherson, H. G. (1969). Photocell-filter combinations for measuring photosynthetically active radiation. Agricultural Meteorology, 6(5), 347-356.
• Muchow, R. C., & Kerven, G. L. (1977). A low cost instrument for measurement of photosynthetically active radiation in field canopies. Agricultural Meteorology, 18(3), 187-195.
• Ryer, A., & Light, V. (1997). Light measurement handbook.
• Sharakshane, A. (2018). An easy estimate of the PFDD for a plant illuminated with white LEDs: 1000 lx= 15 μmol/s/m2. bioRxiv, 289280.
• Tamasi, M. J. L., & Bogado, M. M. (2013). A theoretical approach to photosynthetically active radiation silicon sensor. Thin Solid Films, 534, 497-502.
• Thimijan, R. W., & Heins, R. D. (1983). Photometric, radiometric, and quantum light units of measure: a review of procedures for interconversion. HortScience, 18(6), 818-822.