Für heliotherme Reptilien muss ein heller und warmer Sonnenplatz zur Thermoregulation zur Verfügung stehen. Alles andere ist nicht artgerecht. Die einzelnen häufig genutzten Wärmestrahler unterscheiden sich in der Qualität der Wärmestrahlung: in der Zusammensetzung des Spektrums und damit der biologische Wirkung. Die Quantität der Wärmestrahlung hängt ab von der Leistung der Lampe und ihrem Abstand zum Sonnenplatz.

Maßstab ist für mich immer die Wärmestrahlung der Sonne. Die Wärmestrahlung der Sonne setzt sich zusammen aus: 43 % sichtbarem Licht (400 nm - 700 nm¹⁾), 42 % Infrarot-A-Strahlung (700 nm - 1400 nm) und 10 % Infrarot-B-Strahlung (1400 nm - 3000 nm). Dabei kommt keine Strahlung unterhalb 290 nm und nahezu keine messbare Strahlung oberhalb von etwa 2'500 nm vor. Die Bestrahlungsstärke liegt bei etwa 1000 W/m²²⁾. Das Kapitel Sonnenlicht enthält die genaue Zusammensetzung der einzelnen Wellenlängenbereiche und mehr zur Variation des Sonnenlichts mit Sonnenstand und Wetter.

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 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 Temperaturstrahler zu erwarten.

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

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

Bei einer realen Lampe sieht man deutlich die Filterwirkung des Glases: die Strahlung ab ca. 2 µm wird reduziert. Das gemessene Spektrum reicht leider nur bis 2200 nm. Den Anteil höherer Wellenlängen habe ich anhand des Planckschen Spektrums und der Transmission von Glas abgeschätzt.

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

Halogenlampen sind als Wärmestrahler im Terrarium gut geeignet. Ihr geringer Anteil an sichtbarer Wärmestrahlung kann durch Metallhalogeniddampflampen (HCI/HQI) oder LED ausgeglichen werden. Der etwas zu hohe IRB-Anteil lässt sich kaum vermeiden.

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.

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. Glüh- und Halogenlampen erwärmen daher die obersten Hautschichten stärker und Blut und Organe weniger stark, als es das Sonnenlicht tut.

Im Medizinischen Bereich (Therapeutische_Hyperthermie) werden daher manchmal 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” und “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.

Messwerte für den Hydrosun-Strahler mit orangenen Farbfilter, den man in der Terraristik nicht einsetzten würde, liegen 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 [1081Bretz, D. (2017). Ir-a, ir-b, ir-c, ein problem im terrarium? Retrieved August 12, 2017, from https://bretz-blog.blog ... b-ir-c-ein-problem.html].

Der berühmte Elstein-Strahler und viele Alternativprodukte aus dem Zoofachhandel sind Keramik-Dunkelstrahler. Sie können naherungsweise als Plancksche Strahler betrachtet werden. Diese Strahler haben in den typischen Leistungsstufen in der Reptilienhaltung in Terrarium und Gewächshaus (60 W - 250 W) eine Temperatur von ca. 250°C - 550°C und strahlen somit sehr langwellige Infrarotstrahlung, hauptsächlich IRC-Strahlung ab [1229Keramische infrarot-einschraubstrahler iot/75 iot/90.]. Das Strahlungsmaximum liegt bei etwa 4,5 µm (250°C) bis 3,5 µm (550°C) . Infrarot-C-Strahlung ist unnatürlich, weil sie im Sonnenlicht nicht vorkommt, und potentiell schädlich, weil sie nur die obersten Hautschichten erwärmt.

Spektrum und prozentuale Verteilung eines Temperaturstrahler mit 300 °C im Vergleich mit dem Sonnespektrum

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. Keramik-Dunkelstrahler sollten meiner Ansicht nach im Terrarium nicht eingesetzt werden. Wenn Wärme ohne Licht gewünscht ist, sind andere Heizquellen besser geeignet.

Der Arcadia Deep Heat Projector besitzt eine Glühwendel die auf etwa 1200 K³⁾ (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 potentiell gefährlich, weil sie nur die obersten Hautschichten erwärmt.

Auch dieser Strahler kann näherungsweise als Planckscher Strahler berechnet werden. Die Glühwendel des Arcadia Deep Heat Projector befindet sich noch innerhalb eines Glasrohres, das einen Teil der langwelligen Infrarotstrahlung herausfiltern 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. (n.d.). . Retrieved July 7, 2020, from 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. Möglicherweise 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. [1112Thomas, O. (2019). Effects of different heat sources on the behaviour of blue tree monitors (varanus macraei) in captivity. The Herpetological Bulletin, 149, 41–43.]

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 als nächtliche Heizquelle geeignet sein, wenn verhindert wird, dass Tiere unter der Lampe sonnen. Siehe auch andere Heizquellen.

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. Zudem gibt es eine große Vielfalt an Metallhalogeniddampflampen mit unterschiedlichem Verhältnis von sichtbarer und Infrarotstrahlung.

Die wenigen Literaturangaben sind:

Aus den zur Verfügung stehenden Daten leite ich aber ab, dass Metallhalogeniddampflampen eine recht sonnenähnliche Wärmestrahlung haben. Daher sind Metallhalogeniddampflampen aus meiner Sicht gut geeignet als Wärmestrahler für das Terrarium. Der etwas zu geringe Infrarotanteil kann durch einen Halogenstrahler ausgeglichen werden.. 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

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:

• Das schon etwas älteren Fachbuch [59Meyer, C., & Nienhuis, H. (1989). Discharge lamps. Kluwer Academic Publishers.] zeigen in einer Grafik, dass von 100 W Leistungsaufnahme nach dem äußeren Glaskolben folgende Strahlung vorhanden ist: 4 W UV, 16,5 W sichtbar, 15 W Infrarot. Die Grafik geht davon aus, dass IR am äußeren Glaskolben nicht absorbiert wird und sagt nichts darüber aus, ob langwelliges Infrarot vom äußeren Glaskolben abgestrahlt wird.
• [1144Rijke, A. J. (2013). The power balance of ceramic metal-halide high intensity discharge lamps. Unpublished PhD dissertation, Technische Universiteit, Eindhoven.] hat sehr aufwändig das komplette Spektrum am inneren Brenner gemessen. Bei einer echten Lampe wird ein Teil der Strahlung (vor allem langwelliges Infrarot und kurzwelliges UV) am Lampenglas absorbiert. Gleichzeitig strahlt aber das äußere Lampenglas selbst langwellige Infrarotstrahlung ab. Es wurden 45,6 W Infrarotstrahlung, 14 W sichtbare Strahlung und 7,5 W UV-Strahlung ermittelt.

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

Die vor den UV-HQI-Strahlern sehr häufig genutzten UV-Mischlichtlampen kombinieren eine Quecksilberdampflampe mit einer Glühbirne (die gleichzeitig als Vorschaltgerät wirkt). Aus dem Spektren einer Quecksilberdampflampe (HQL) und einer Glühbirne schätze ich die Verteilung folgendermaßen ab:

[1081] Bretz, D. (2017). Ir-a, ir-b, ir-c, ein problem im terrarium? Retrieved August 12, 2017, from https://bretz-blog.blog ... b-ir-c-ein-problem.html
[1229] Keramische infrarot-einschraubstrahler iot/75 iot/90.
[1180] Facebook-discussion spectrum arcadia deep heat projector. (n.d.). . Retrieved July 7, 2020, from https://www.facebook.co ... alink/2016899015111351/
[1112] Thomas, O. (2019). Effects of different heat sources on the behaviour of blue tree monitors (varanus macraei) in captivity. The Herpetological Bulletin, 149, 41–43.
[1147] Osram powerball hci - infrarotstrahlung. April 16. [Email]
[59] Meyer, C., & Nienhuis, H. (1989). Discharge lamps. Kluwer Academic Publishers.
[942] Hid / led technical info. (2015). EYE Lighting International of North America, Inc.
[1144] Rijke, A. J. (2013). The power balance of ceramic metal-halide high intensity discharge lamps. Unpublished PhD dissertation, Technische Universiteit, Eindhoven.
[1191] Rijke, A. J., Nijdam, S., Haverlag, M., Mullen van der, J. J. A. M., Lemmens, T. L., & Janssen, J. F. J., et al. 2012, Quantitative assessment of the energy balances of three generations of ceramic high intensity discharge lamps. Paper presented at 13th International Symposium on the Science and Technology of Lighting (LS-13 2012), June 24-29, 2012, Troy, New York, USA.
[851] MacKinlay, A. F., Whillock, J., & Meulemans, C. C. E. (1989). Ultraviolet radiation and blue-light emissions from spotlights incorporating tungsten halogen lamps. National Radiological Protection Board.
[1125] Hoffmann, G. (2007). Principles and working mechanisms of water-filteredinfrared-a (wira) in relation to wound healing. GMS Krankenhaushygiene Interdisziplinär, 2(2), 1–15.