Огляд продукту Spotlight: Світлодіодний світильник Atlantik iCon від Orphek

Коли я вперше використав світлодіоди (LED) в експериментах з коралами в 2001 році, я навіть не уявляв, як ці лампи зроблять революцію в акваріумістиці. Переваг світлодіодів багато, включаючи тривалий термін служби, відносно низьке тепловиділення, можливість регулювання яскравості, спектральне налаштування, потенційне низьке енергоспоживання і так далі.

Сьогодні на ринку представлено багато світлодіодних світильників зі спектральними характеристиками, пристосованими для прісноводних і морських середовищ. Для багатьох ці лампи стали світильниками вибору. З такою великою кількістю доступних варіантів, саме увага до деталей може вплинути на рішення про покупку. У цій статті ми розглянемо новий світлодіодний світильник Atlantik iCon від компанії Orphek. Цей світильник відрізняється від Atlantik можливістю підключення (через пристрої Android або iOS) і спектральною якістю. Ця стаття буде дещо відрізнятися від інших моїх оглядів (і яку я давно хотів написати). Цей світильник, як і багато інших на ринку, більш ніж здатний виробляти достатньо світла, отже, замість того, щоб розглядати розподіл світла, ми розглянемо важливість спектральних якостей. Користувач Reef2Reef.com hart24601 опублікував значення PPFD (PAR) для iCon, пошукайте там його повідомлення.

Довжина х ширина х висота: 24 ¼ “х 9 3/8″ х 2” Довжина шнура (загальна): ~16 ‘Штекер до випрямляча: 5’8 “Випрямляч до світильника: 10 ‘Об’єктив: 120 ° стандартні канали: 6 Важлива примітка: Orphek використовує скляні лінзи на ультрафіолетових і фіолетових світлодіодах, які не будуть деградувати, як пластикові лінзи.

Канал 1: Режим сходу і заходу сонця, 13 світлодіодів – 590 нм, 740 нм і 18 000 К

Канал 2: полуденний режим, 13 світлодіодів – 490 нм і 18 000 К

Канал 3: блакитний і синій режим, 13 світлодіодів – 470 нм і 490 нм

Канал 4: синій режим, 13 світлодіодів – 450 нм

5 канал: фіолетовий режим, 13 світлодіодів – 430нм і 450нм

6-й канал: ультрафіолетовий і фіолетовий режим, 13 світлодіодів – 400 нм і 415 нм

Спектральні пресети Хмарно, Акліматизація, Медуза, Місяць і Користувальницькі

Що входить до комплекту Світлодіодний світильник, випрямляч (блок живлення) та електричні шнури, а також комплект для підвішування.

Опції Об’єктив: 5°, 15°, 45°, 60° або 90° Монтажні кронштейни (комплект для підвісу входить в комплект)

Перш ніж розглядати спектральні якості світлодіодів, що використовуються в Orphek iCon, ми повинні спочатку дослідити, чому їх ширина смуги пропускання важлива. Ми розглянемо спектр дії кам’янистого корала. Спектр дії вивчає біологічні реакції (наприклад, виробництво кисню в процесі фотосинтезу в залежності від довжини хвилі) в результаті спектральної якості. Він визначається за допомогою пристрою, який називається монохроматором, що розщеплює біле світло на довжину хвилі, і датчика, специфічного для певного елемента (наприклад, кисню). Див. рисунки 1 і 2.

Малюнок 1. Продукування кисню зооксантелами, виділеними з кам’янистого коралу Favia, за довжиною хвилі. “Сплеск” на довжині хвилі ~510 до 560 нм обумовлений акцесорним пігментом перидиніном, який збирає світлову енергію і направляє її на хлорофіл а. За Halldal, 1968.

Рисунок 2. Спектр дії за шириною смуги пропускання.

Визначення ширини смуги пропускання Оскільки в спектрі існують поступові переходи між кольорами, не дивно, що визначення ширини смуги пропускання різняться в різних джерелах. Саме ці визначення використовуються в цій статті.

Світлодіоди (LED) Orphek iCon містить 78 світлодіодів, що випромінюють випромінювання з приблизними піками 400, 415, 420, 430, 450, 470, лаймовий, бурштиновий, “білий” і далекий червоний (інфрачервоний) з довжиною хвилі 740 нм. В цілому, фотосинтетично корисне випромінювання (PUR) становить поважні 77%. Див. рисунки 3, 4 та 5.

Рисунок 3. Спектральний розподіл потужності Орфека Атлантік iCon.

Рисунок 4. Розподіл спектра iCon. Всі канали на повній потужності.

Рисунок 5. Розподіл повного спектру на 10 нм смугах пропускання.

Флуоресценція коралів і спектральна якість Флуоресценція описується як поглинання речовиною світла і випромінювання на більш низькому енергетичному рівні. Поглинуте світло називається “збудженням”, а випромінюване – “емісією”.

400 нм: Ультрафіолетове випромінювання А та фіолетове фотосинтетично корисне випромінювання = 88% Кількість світлодіодів 400 нм: 6 Пікова довжина хвилі – 400 нм, з деяким випромінюванням в ультрафіолетовому діапазоні А. Див. малюнок 6.

Малюнок 6.

Флуоресценція білків коралів, збуджених 400-нм світлодіодом, за видами (довжина хвилі збудження/випромінювання нм) Випромінювання майже повністю знаходиться в зелено-синій, синьо-зеленій частинах спектру, з викидом на 593 (помаранчевий): Acropora nobilis (384/486), Condylactis gigantea (394/496), Acropora millepora (405/490), Heteractis crispa (405/500), Acropora millepora (405/504), Acropora millepora (405/593)

415 нм: Фіолетове фотосинтетично корисне випромінювання = 84% Кількість світлодіодів 415 нм: 7 Ці світлодіоди поєднуються з діодами 400 і 420 нм. Див. малюнок 7.

Малюнок 7.

Фіолетове фотосинтетично корисне випромінювання 420 нм = 84% Кількість світлодіодів 420 нм: 7 Пікова довжина хвилі становить 420 нм і майже повністю знаходиться у фіолетовому діапазоні. Див. малюнок 8.

Малюнок 8.

Флуоресценція білків коралів, збуджених 420 нм світлодіодом, за видами (збудження нм/випромінювання нм) Випромінювання повністю знаходиться в зелено-синій частині спектру, а випромінювання майже повністю в помаранчевій та червоній частинах спектру: Montipora calculata (420/485), Porites murrayensis (420/485), Acropora digitifera (425/490), Agaricia sp. (426/486) та Acropora nastua (427/483), Acropora horrida (420/485).

Фіолетовий 430 нм Кількість світлодіодів 430 нм: 6 Спектр цих світлодіодів має пік приблизно на 430 нм (фіолетовий) з деяким випромінюванням у синьому діапазоні. Див. рисунок 9.

Малюнок 9. Спектральна якість світлодіода 430 нм.

450 нм фіолетове/синє фотосинтетично корисне випромінювання = 83% iCon містить 13 таких світлодіодів королівського синього кольору. Спектральна якість показана на малюнку 10.

Малюнок 10.

Флуоресценція білків коралів, збуджених 450-нм світлодіодом, за видами (збудження нм/випромінювання нм) Випромінювання майже повністю знаходиться в зелено-синій, синьо-зеленій та зеленій/жовто-зеленій частинах спектру: Montastraea faveolata (440/486), Montastraea cavernosa (440/486), Pocillopora damicornis (440/508), Montastraea cavernosa (440,510), Montipora sp. (440/620), Discosoma striata (450/484), Acropora secale (450/484), Porites astreoides (450/530), Acropora nastua (451/482), Acropora secale (зелена смуга – 452/482) та Clavularia sp. (456/484).

470 нм синє фотосинтетично корисне випромінювання = 83% Кількість 470 нм світлодіодів: 9 Світлодіод 470 нм вважається універсальним для демонстрації флуоресценції коралів (Chalkie and Kain, 2006). Спектральна якість показана на малюнку 11.

Малюнок 11.

Флуоресценція білків коралів, що збуджуються 470-нм світлодіодом, за видами (збудження нм/випромінювання нм) Випромінювання майже повністю знаходиться в зелено-синій та синьо-зеленій частинах спектру: Anemonia majano (458/486), Acropora tenuis (465/485), Acropora tenuis (зелена смуга – 470/480), Acropora sp. (472/495), Discosoma sp. (475/500), Anemonia aspera (480/490), Anemonia sculata (480/499), Acropora aspera (480/500) та Acropora aspera (зелена смуга – 484/499).

490 нм “блакитний” світлодіод фотосинтетично використовуване випромінювання = 55% Кількість 490 нм світлодіодів: 6 Ці світлодіоди мають відносно вузьку смугу пропускання, пік якої припадає на 495 нм. Випромінювання цих світлодіодів може бути зібрано додатковим (або антенним) пігментом перидиніном. Молекули перидиніну (до дюжини на молекулу хлорофілу в залежності від джерела) поглинають зелене світло і передають його на молекули хлорофілу а. Оскільки зелене світло збирається, багато коралів виглядають не зеленими, а коричневими. Див. рисунки 12, 13 та 14.

Малюнок 12. Вихідний сигнал блакитного світлодіода.

Малюнок 14. Перидинін, допоміжний пігмент, передає енергію молекулам хлорофілу а. Оскільки він поглинає зелене світло, багато коралів виглядають коричневими.

Флуоресценція білків коралів, збуджених блакитним світлодіодом, за видами (збудження нм/випромінювання нм) Випромінювання майже повністю знаходиться в зелено-синій, синьо-зеленій, жовто-зеленій і помаранчевій частинах спектра: Pocillopora damicornis (486/515), Goniopora tenuidens (488/520), Agaricia humilis (490/565 ), Porites astreoides (490/620), Plesiastrea verispora (492/505), Galaxea fascicularis (492/505), Zoanthus sp. (494/508), Scolymia cubensis (497/506), Scolymia cubensis (497/507), Renilla muelleri (498/510), Anemonia sculata var. rufescens (499/522), Acropora aspera (помаранчева смуга І – 499/522), Acropora aspera (помаранчева смуга ІІ – 501/575), Ptilosarcus sp. (500/508), Acropora aspera (500/575), Discosoma sp. #3 (503/512), “Pectiniidae” (503/518), Montastraea annularis (505/515), Acropora tenuis (505/555), Montastraea cavernosa (506/515), Ricordea florida (506/517), Ricordea florida (506/574), Ricordea florida (506/517), Montipora digitifera/angulata (506/574), Favia favus (507/517), Ricordea florida (508/515), Montastraea cavernosa (508/580) та Montastraea cavernosa (506/582).

590 нм “бурштинові” (оранжеві/червоні) світлодіоди Фотосинтетично корисне випромінювання = 73% Кількість світлодіодів 590 нм: 4 Цей світлодіод випромінює широкосмугове світло і виглядає бурштиновим, хоча більша його частина знаходиться в оранжевому і червоному спектрі. Див. малюнок 15.

Малюнок 15.

Флуоресценція білків коралів, збуджених бурштиновим світлодіодом, за видами (збудження нм/випромінювання нм) Випромінювання майже повністю знаходиться в помаранчевій та червоній частинах спектру: Acropora digitifera (570/590), Montipora monasteriata (570/610), Pocillopora damicornis (570/625), Porites murrayensis (570/625), Discosoma (573/593), Anemonia sculata (574/595), Acropora horrida (574/625), Acropora aspera (575/625) та Favia favus (583/593).

Фотосинтетично корисне випромінювання світлодіода 730 нм = 80% Кількість світлодіодів 730 нм: 2 світлодіода з піковою потужністю при 730 нм рідко зустрічаються в світильниках, призначених для акваріумного використання, однак це не повинно знижувати їх потенційну важливість (див. Малюнки X і x). Можливо, найбільш важливим є те, що пігмент 700 (P700) у фотосистемі I може поглинати світло з довжиною хвилі 730 нм. Оскільки фотосистема II є донором електронів, важливо, щоб фотосистема I (що діє як акцептор електронів) була належним чином стимульована. Принаймні деякі тканини коралів (і, ймовірно, всі) переважно пропускають світло з довжиною хвилі близько 700 нм (те ж саме можна сказати і про тканини людини, що можна довести, спостерігаючи світло від ліхтарика, що пропускається через руку). Див. мал. 16 і 17.

Малюнок 17.

Крім того, хлорофіл f (нещодавно відкритий (2010) хлорофіл, знайдений в строматолітах, які є вапняними горбками з шарів вапна, що виділяються ціанобактеріями) і був виділений з азотфіксуючих бактерій, знайдених в деяких коралах, має пік поглинання приблизно при 730 нм. Фіксація азоту – це перетворення газоподібного азоту (N2) в аміак (NH3) за допомогою ферменту нітрогенази.

Тепер, перш ніж хтось злякається і заявить, що випромінювання з довжиною хвилі близько 730 нм викликає спалахи ціанобактерій, давайте розглянемо деякі докази. Наприклад:

Ціанобактерія Fischerella thermalis містить хлорофіл f з максимумом поглинання при 740 нм, який є пігментом антени фотосистеми I. Вона потребує дуже низького рівня освітлення (PPFD, або PAR, приблизно від 10 до 20 мікромоль/кв.м/сек). Оптимальна температура росту становить 22°C або 71,6° F (Carolina Biological Supply Co.).

Що стосується коралів, то було виявлено, що карибський корал Montastraea cavernosa також містить азотфіксуючі ціанобактерії, які живуть у симбіозі зі своїм господарем. Це дуже цікаво, оскільки постачання аміаку, що забезпечується азотфіксуючими ціанобактеріями, може бути (і, ймовірно, є) важливим джерелом азоту для симбіотичних зооксантелл. Крім того, ці ціанобактерії демонструють флуоресценцію з піком 578 нм (оранжево-червоний колір). Ці ціанобактерії, ймовірно, потребують мало світла, оскільки вони знаходяться в тканинах коралів і конкурують за світло з зооксантелами. Дійсно, M. cavernosa зустрічається у всіх рифових середовищах, особливо на нижніх схилах (Veron, 1986).

Я бачив те, що я вважаю флуоресценцією цих ціанобактерій у кам’янистому коралі Montipora digitata/angulata.

Як зазначалося, фікоеритрин міститься в деяких ціанобактеріях, а також в родофітах (червоних водоростях) і криптофітах (різновид водоростей).

Як примітка, багато років тому я чув про спалах ціанобактерій в морському акваріумі, який зник при збільшенні інтенсивності світла. Якщо уроки, отримані з експериментів з Fischerella і Montastraea cavernosa, дійсні для більшої кількості видів ціанобактерій, можливо, варто експериментувати, хоча і повільно, для контролю ціано.

Білий – 18000K фотосинтетично корисне випромінювання = 63% Кількість світлодіодів 18,000K: 18 Ці світлодіоди виробляють чітке світло повного спектру. Дивіться малюнки 18, 19 і 20.

Малюнок 18. Випромінювання, що генерується “білими” світлодіодами 18,000K.

Малюнок 19. Подальший аналіз 18 000K світлодіодів і…

Малюнок 20. … остаточний аналіз світлодіоду 18 000K.

Ціна Дивіться поточні ціни на сайті Orphek.com.

Методи і матеріали Спектральні якості були визначені за допомогою волоконно-оптичного спектрометра Ocean Optics USB2000, з усередненням 5 вимірювань, зроблених кожні 3 мілісекунди, і усередненням 5 нм … Дані були завантажені у власну програму Excel для подальшого аналізу. Вимірювання кельвінів та фотосинтетично використовуваної радіації проводилося за допомогою приладу Seneye.

Carolina Biological Supply (www.carolina.com)

Чалкі, М. і С. Кайн, 2006. Зелений флуоресцентний білок: Властивості, застосування та протоколи. John Wiley and Sons, Hoboken, N.J. 443 pp.

Halldal, P., 1968. Фотосинтетична здатність і спектри фотосинтетичної дії ендозойських водоростей масивного корала Favia. Біол. Бюл., 134:3.

Лессер, М., К. Мазель, М. Горбунов та П. Фальковський, 2004. Відкриття симбіотичних азотфіксуючих ціанобактерій у коралах. Наука, 305, (5686): 997-1000.

Veron, J., 1986. Корали Австралії та Індо-Тихоокеанського регіону. University of Hawaii Press, Гонолулу. 664 стор.

Source: www.reef2reef.com