Бачити світло: Пояснюється світлодіодна оптика

23

Світлодіодне освітлення починає набувати популярності в акваріумному хобі, і це може бути дуже складним предметом для освоєння, коли ви намагаєтеся прийняти обґрунтоване рішення про покупку як споживач. Раніше ми вже торкалися теми недостатнього або надмірного використання світлодіодів з Джеффом Літтлджоном з coralSky, і нам пощастило отримати чудову інформацію про світлодіодну оптику від Джеффа з його повідомлення на форумі в coralSky, щоб поділитися нею з нашими поінформованими читачами.

Зазвичай, коли ми думаємо про світлодіодну оптику, на думку спадає якась пластикова лінза, яка використовується над самим світлодіодом для фокусування або розсіювання світла. Нам потрібно зробити крок назад і усвідомити, що сам світлодіод має захисну оболонку, яка називається первинною оптикою. Первинна оптика служить двом цілям: для захисту і для формування світлового потоку діода.

Виробники будуть використовувати просторовий розподіл (або форму світла) при описі світлодіода, маючи на увазі поширення світла від центральної осі пристрою. В акваріумі світлодіоди монтуються лицьовою стороною вниз і всередину акваріума, і якщо уявити лінію, що проходить вертикально від центру світлодіода, то просторовий розподіл світла вимірюється в градусах від цієї центральної осі. Наприклад, 120-градусний світлодіод буде поширювати промінь на 60 градусів в обидва боки.

“Це одна з причин, чому світлодіодне освітлення є більш ефективним, ніж металогалогенні або флуоресцентні джерела світла, які випромінюють світло майже сферичної форми”, – говорить Літлджон. “Це означає, що більша частина випромінюваного світла спрямована в бік від передбачуваного об’єкта, і для перенаправлення цього світла в корисне русло необхідно використовувати рефлектор. Оскільки не існує такої речі, як ідеально відбиваюча поверхня, це призводить до втрати ефективності”.

Але тільки тому, що світлодіод розрахований на 120 градусів, це не означає, що ви отримаєте світловий удар світлодіода по всьому спектру. Як і будь-яке інше джерело світла, воно буде тим сильніше, чим ближче до центру. Уздовж центральної осі світлодіод випромінює 100 відсотків своєї відносної світлової інтенсивності і буде втрачати інтенсивність, чим далі ви віддаляєтеся від центральної осі.

Для простоти, якщо 100 люмен виробляє 100 люменів світла в центрі, а вимірювання, проведене під кутом 25 градусів від центральної осі, покаже, що вихід світлодіода знизився до 80 люменів. Продовжуючи рух від центральної осі, вимірювання, проведене на 45 градусів від осі, дасть лише 40 люменів, і так далі, поки при 60 градусах не буде випромінюватися лише 10 люменів або близько того.

Дивіться також варіант з розсіювачем для Maxspect Jump MJ-L165

Тепер, коли ми краще розуміємо первинну оптику, давайте заглибимося у вторинну оптику. Вторинна оптика – це окремі компоненти, які зазвичай виготовляються з оптичного акрилу або полікарбонату, встановлені поверх первинної, щоб допомогти додатково сформувати промінь світла. Метою вторинної оптики є збільшення відносної сили світла. Прикладом, який використовує Littlejohn, є 8-градусна оптика Fraen, яка може фактично збільшити інтенсивність світлодіода в 27 разів.

“2,700 люменів зі світлодіода в 100 люменів звучить чудово, чи не так?”, – зазначає Літтлджон. “Не так швидко. Вся ця додаткова інтенсивність все ще досягається тільки безпосередньо під центральною віссю світлодіода. У випадку з вузькою оптикою спостерігається СЕРЙОЗНЕ падіння інтенсивності світла всього в декількох градусах від центральної осі. Вузька оптика створює “олівець” світла високої інтенсивності, і за межами цього дуже вузького променя майже не випромінюється світло”.

Ці цифри звучать неймовірно, але в типовому застосуванні для освітлення акваріума світильник повинен бути встановлений так високо над акваріумом, щоб світлодіоди розсіювалися, що робить їх непридатними для використання з практичної точки зору. Є кілька більш практичних вторинних оптичних приладів для використання в хобі, наприклад, широкий промінь Fraen або Ledil Rocket W, які збільшують світловіддачу світлодіода, але в набагато меншому масштабі. Широкопроменева оптика Fraen збільшує світловіддачу в 2,4 рази і спрямовує його під кутом 58 градусів.

“Окрім очевидної переваги отримання більшої кількості світла з тієї ж кількості світлодіодів, для більш глибоких резервуарів додавання вторинної оптики значно покращить проникнення світла крізь товщу води”, – додає він. “На мою думку, для резервуарів глибиною до 24 дюймів світлодіоди не потребують вторинної оптики, щоб досягти дна зі збереженням значної кількості світлової енергії. Для резервуарів глибиною понад 24 дюйми додаткове проникнення світла, що забезпечується вторинною оптикою, перекриває достатню кількість їх недоліків, щоб виправдати їх використання”.

Так чому ж тоді оптика не використовується повсюдно? За словами Літтлджона, у вторинної оптики є недоліки, і деякі з них досить суттєві:

1. Вони можуть бути дорогими. Зазвичай вона додає від 25% до 50% до вартості кожного світлодіода.
2. За рідкісними винятками, вони створюють різкий перехід від яскравого до темного. Іншими словами, “краї” конусоподібної світлової картини можуть бути дуже чіткими. Це створює “ефект ліхтарика”, коли все всередині світлового променя дуже яскраве, а все, що знаходиться за межами променя – дуже темне.
3. Вони перешкоджають змішуванню кольорів. Оскільки більшості з нас подобається актинічний ефект всього синього освітлення, і оскільки більшість з нас вважають за краще більш холодний колір, ніж найхолодніший білий світлодіод, ми повинні використовувати в наших системах комбінацію королівського синього і білого світлодіодів. Коли додається вторинна оптика, ви можете побачити очевидні білі та сині плями у вашому резервуарі. Цей ефект можна зменшити, зменшивши міжцентрову відстань кожного світлодіода, щоб конуси ефективно перекривалися, але він все одно може бути дуже помітним, коли наші корали ростуть у верхній частині акваріума. Крім того, наші гірські породи і корали відкидають тіні, які можуть бути відволікаюче синіми або білими під вторинною оптикою.

Дивіться також Straton Pro – новітній плоский світлодіодний світильник ATI

Так який же підсумок з усього цього? Для Літтлджона є два важливих висновки з його посту.

“На мілководних танках я прихильник використання прямих світлодіодів без вторинної оптики”, – стверджує він. “Я виявив, що досягнення достатньої кількості світла для яскравих коралів можливо, не буде ефекту ліхтарика, не буде плям і більш рівномірно забарвлених тіней”.

Ви можете запитати, яка саме кількість світлодіодів є достатньою для світлоінтенсивних коралів? Літлджон рекомендує щільність світлодіодів близько 24 світлодіодів на квадратний фут для 10-12-дюймових глибоких резервуарів, 36 на квадратний фут або 12-18-дюймових резервуарів і 48 на квадратний фут для резервуарів глибиною від 18 до 24 дюймів, використовуючи номінальний струм приводу, який він виклав у попередній публікації тут, на Reef Builders.

“На більш глибоких резервуарах понад 24 дюйми я люблю додавати суміш вторинної оптики до світлодіодного масиву. Я помітив, що відносно невелика кількість вторинної оптики може забезпечити достатнє проникнення додаткового світла, мінімізуючи при цьому плямистість і кольорові тіні”, – говорить він. “Це може зайняти певні спроби та помилки, але я вважаю, що гарною відправною точкою є покриття від 15 до 25 відсотків світлодіодів хорошою вторинною оптикою, і може знадобитися щільність світлодіодів 54 або навіть 60 світлодіодів на квадратний фут, при номінальному струмі приводу”.

Ми бачимо великий потенціал у захопленні світлодіодами та іншими передовими освітлювальними приладами в найближчі роки, і ми будемо продовжувати надавати вам більш якісну інформацію про досягнення в цій перспективній технології.

Source: reefbuilders.com