Spotlight – огляд продукту: Світлодіодний світильник Neptune Systems SKY

Компанія Neptune Systems протягом багатьох років пропонує складні пристрої SCADA (диспетчерського управління та збору даних), а також аналізатори, насоси, АСУТП та інші. Хоча багато освітлювальних систем, виготовлених іншими компаніями, можуть контролюватися Apex, лише нещодавно ця компанія запропонувала власний світлодіодний світильник. У цій статті буде розглянуто світлодіодний світильник SKY.

Багато років тому світлодіоди (світлодіоди, що випромінюють світло) регулювалися до низьких позицій, таких як індикатори включення / вимикання на кавоварках. Технологічний прогрес запропонував діоди, здатні виробляти веселку кольорів, поліпшену оптику, управління теплом і т.д., і тепер вони є кращими системами освітлення для багатьох акваріумних любителів.

Технічні характеристики Наведені нижче технічні характеристики є актуальними на момент написання цієї статті. Як і у випадку з будь-яким продуктом, виробник залишає за собою право вносити зміни в продукт.

Розміри: Всього: 13.75 “x 10.25” x 1.5 “. Світлодіодний масив трохи менше – 12.875 “x 9.25”.

Довжина шнура: Електрична розетка до випрямляча 9power supply): ~3 фути. Від випрямляча до світильника: ~15 футів.

Споживана потужність (повна потужність): 219 Вт.

Охолодження: Активне охолодження до 2 вентиляторів. Я не можу почути, як вони працюють у звичайному навколишньому звуковому середовищі лабораторії, що містить кілька резервуарів, але вони рекламуються як такі, що генерують 33 дБ на відстані одного метра при 100% потужності.

Визначення спектральної смуги пропускання: Оскільки існує поступовий перехід між кольорами в спектрі, не дивно, що визначення ширини смуги пропускання відрізняються в різних джерелах. У цьому звіті використовуються такі визначення: УФ-А: 350-399 нм; фіолетовий: 400-430 нм; синій: 431-480 нм; зелено-синій: 481-490 нм; синьо-зелений: 491-510 нм; Зелений: 511-530 нм; Жовто-зелений: 531-570 нм; Жовтий: 571-580 нм; Помаранчевий: 581-600 нм; червоний: 601-700 нм. Технічно, червона частина спектру повинна бути зареєстрована як випромінювання приблизно до 750 нм, але більшість квантових лічильників реєструють лише 700 нм. Компанія Apogee Instruments випустила квантовий вимірювач “ePAR”, який поширюється далі в діапазон поглинання P700, знайдений у фотосистемі I. Але це тема для іншої розмови.

Спектральні пресети У світильнику SKY є 16 варіантів спектральної якості. Однак, слід зазначити, що існує також опція “Custom”, де банки світлодіодів на чотирьох каналах можуть бути запрограмовані як за інтенсивністю, так і за спектральною якістю. Таким чином, користувач має практично необмежений вибір. З огляду на це, нижче наведено огляд пресетів. Майте на увазі, що ці пресети призначені для спектральної якості, а інтенсивність світла вибирається акваріумістом.

Примітка: У пресетах, які виробляють тільки синє світло, буде трохи червоного випромінювання, через це світло збуджує люмінофори, що знайшли ті діоди, які виробляють “біле” світло. Спектрометр може це побачити, але візуально це не помітно або помітно дуже слабо.

AB+ Це налаштування базується на спектрі, що випромінюється лампами ATI Blue плюс AquaBlue Special T5 у співвідношенні 4 до 1 відповідно. Попередньо встановлені налаштування для цього режиму: 75% для каналу 1 (бурштиновий); 100% для каналу 2 (фіолетовий); 100% для каналу 3 (королівський синій) і 60% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 1 – 3.

PHX14+ Ця спектральна попередня установка базується на якості світла, що виробляється металогалогенною лампою Phoenix 14,000K. Попередні налаштування для цього режиму становлять 30% для каналу 1 (бурштиновий); 100% для каналу 2 (фіолетовий); 60% для каналу 3 (королівський синій) і 25% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 4-6.

5,000 Кельвін Цей спектр є спектром сонячного світла об 11 годині ранку (звичайно, залежно від ряду змінних). Попередньо встановлені налаштування для цього режиму становлять 100% для каналу 1 (бурштиновий); 8% для каналу 2 (фіолетовий); 8% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 7-9.

7 000 Кельвін Цей кельвін трохи синіший, ніж сонячне світло опівдні в похмурий день. Попередні налаштування для цього режиму становлять 100% для каналу 1 (бурштиновий); 12% для каналу 2 (фіолетовий); 15% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 10-12.

Малюнок 12.

10 000 Кельвін Цей спектральний режим імітує найблакитніше сонячне світло. Попередньо встановлені налаштування для цього режиму: 100% для каналу 1 (бурштиновий); 25% для каналу 2 (фіолетовий); 40% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 13-15.

Малюнок 15.

12 000 Кельвін Це налаштування імітує спектральну якість сильно затіненої ділянки землі. Попередньо встановлені налаштування для цього режиму: 100% для каналу 1 (бурштиновий); 35% для каналу 2 (фіолетовий); 45% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. ілюстрації з 16 по 18.

Малюнок 18.

14 000 Кельвін Це налаштування більш-менш імітує спектр мілководного водного середовища в “чистій”, безбарвній воді. Попередньо встановлені налаштування для цього режиму: 100% для каналу 1 (бурштиновий); 50% для каналу 2 (фіолетовий); 50% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 19-21.

Малюнок 21.

18 000 Кельвінів Як помітив будь-який любитель підводного плавання або дайвер SCUBA, водне середовище на глибині може мати синій колір через поглинання водою більш теплих довжин хвиль. Корали на глибині 40 футів можуть бути розкішними в цьому блакитному середовищі. Попередньо встановлені налаштування для цього режиму: 100% для каналу 1 (бурштиновий); 95% для каналу 2 (фіолетовий); 95% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. графіки з 22 по 24.

20 000K Ті ж коментарі, що згадувалися для налаштування 18 000K, стосуються і цього попереднього налаштування. Попередні налаштування для цього режиму становлять 85% для каналу 1 (бурштиновий); 100% для каналу 2 (фіолетовий); 100% для каналу 3 (королівський синій) і 85% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 25-27.

Всі сині У цьому попередньому налаштуванні ввімкнені лише ті світлодіоди, які генерують УФ-А, фіолетове та синє випромінювання. Попередні налаштування для цього режиму: 0% для каналу 1 (бурштиновий); 100% для каналу 2 (фіолетовий); 100% для каналу 3 (королівський синій) і 0% для каналу 4 (білий). Див. малюнки 28-30.

Малюнок 30.

Глибокий синій Цей попередньо встановлений режим відрізняється від режиму “Весь синій” тим, що генерується переважно синє світло. Попередні налаштування для цього режиму: 0% для каналу 1 (бурштиновий); 0% для каналу 2 (фіолетовий); 100% для каналу 3 (королівський синій) і 0% для каналу 4 (білий). Див. малюнки з 31 по 33.

Малюнок 33.

Режим “Фото” Режим “Фото” не був доступний в програмі отриманого мною бета-версії SKY. Він призначений для тих, хто бажає отримати “природне” світло для фотографування рифових акваріумів без використання фільтрів кольорокорекції. Наразі прилади SKY знаходяться на стадії довгострокового тестування, що робить аналіз цієї функції недоцільним. Попередньо встановлені налаштування для цього режиму: 40% для каналу 1 (бурштиновий); 40% для каналу 2 (фіолетовий); 40% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий).

Режим Neptune SKY Режим Neptune SKY нагадує спектр режиму 20K, але має трохи менше синього кольору. Попередні налаштування для цього режиму становлять 75% для каналу 1 (бурштиновий); 100% для каналу 2 (фіолетовий); 100% для каналу 3 (королівський синій) і 60% для каналу 4 (білий). Див. малюнки з 34 по 36.

Малюнок 36.

Режим росту коралів Цей режим є найпотужнішим (за інтенсивністю) з усіх попередньо встановлених. Попередні налаштування для цього режиму становлять 100% для каналу 1 (бурштиновий); 100% для каналу 2 (фіолетовий); 100% для каналу 3 (королівський синій) і 100% для каналу 4 (білий). Див. малюнки з 37 по 39.

Малюнок 39.

Режим “Захід сонця” У цьому режимі інтенсивність світла зменшується до нульового рівня. Попередні налаштування для цього режиму: 0% для каналу 1 (бурштиновий); 0% для каналу 2 (фіолетовий); 0% для каналу 3 (королівський синій) і 0% для каналу 4 (білий).

Налаштування яскравості Попередньо встановлені значення для цього режиму: 15% для каналу 1 (бурштиновий); 15% для каналу 2 (фіолетовий); 15% для каналу 3 (королівський синій) і 15% для каналу 4 (білий).

Місячне світло Існує два варіанти спектрального складу місячного світла, що виробляється пристроями SKY – синій і білий. Нижче показано тільки синє світло. Інтенсивність світла, зі зрозумілих причин, набагато менша, ніж при налаштуванні “денного світла” (лише кілька мкмоль-м²-сек). Див. рисунки 40-42.

Малюнок 41.

Малюнок 43.

Користувацький режим “Користувацький” режим дозволяє користувачеві вибирати інтенсивність і спектральну якість чотирьох каналів. Очевидно, що це дає практично необмежений вибір.

Інтенсивність світла (400-700 нм) Фотосинтетично доступне випромінювання (ФАР) Фотосинтетично доступне випромінювання (ФАР, і повідомляється як щільність потоку фотонів фотосинтезу або PPFD в одиницях мікромоль на квадратний метр в секунду) – це, як ми знаємо (або повинні знати), смуга світла, яка сприяє фотосинтезу, і повідомляється квантовими (або ФАР) лічильниками. Більшість квантових лічильників вимірюють світло в діапазоні від 400 до 700 нм через точки відсікання матеріалів, що використовуються в сенсорах. Останнім часом з’явилися лічильники, які реєструють ППФД в діапазоні від ~380 до 720 нм. На рисунку 44 показані значення PAR, отримані квантовим вимірювачем Apogee Instruments MQ-510, розташованим у повітрі на стандартизованій відстані (9,5″) від світильника (вимірювання були скориговані таким чином, щоб повідомити про ті, що спостерігаються під водою). Зауважте, що кількість світлодіодів певного кольору, які фактично виробляють випромінювання в кожній установці, відіграє величезну роль у кількості зареєстрованих ПАР.

Малюнок 44.

Фотосинтетично використане випромінювання (PUR) Фотосинтетично використане випромінювання (PUR) – це частина фотосинтетично доступного випромінювання (PAR), яка поглинається і використовується фотопігментами в процесі фотосинтезу. Зокрема, поглинання базується на поглинанні фітопланктоном випромінювання з довжиною хвилі 440 нм. Існує складна формула для отримання PUR. На рисунку 45 показано, що вона отримана за допомогою вимірювача Сенієра. Не дивно, що в цілому, чим синішим є поле випромінювання, тим вищим є значення PUR. Див. рисунок 45.

Рисунок 46 демонструє взаємозв’язок PAR і PUR.

Малюнок 46.

Розподіл світла Як відомо, фотосинтезуючі організми потребують світла. Хоча інтенсивність цього світла варіюється між сонячними та тіньовими кладами/видами Symbiodinium, результати досліджень та досвід показали нам, що щільність фотосинтетичного потоку фотонів (PPFD) від ~150 до ~400 μmol·m²·sec is a reasonable compromise for the maintenance of almost all corals, clams, marine plants and algae, etc. If coral coloration is desired, especially with those corals that have the ability to generate non-fluorescent chromoproteins, light intensity exceeding the photosaturation point is desirable (> ~350 мкмоль-м²-сек). Крім того, багато спокійних видів Tridacna не виявляють ознак фотоінгібування при високій інтенсивності світла (1 500 мкмоль-м²-сек).

Зауважте, що ці вимірювання проводилися в сірій гумовій ванні Rubber Maid. Один світильник SKY був підвішений на висоті 9,5″ над поверхнею води, і він працював на 100% потужності (як це видно в режимі росту коралів або в спеціальному режимі з усіма чотирма каналами, що працюють на 100%). Коментарі див. в розділі “Обговорення”. Усвідомте, що ці вимірювання є точними для тих умов, в яких я проводив тестування. Ваші вимірювання майже напевно будуть вищими через внутрішні відбиття від стінок акваріума. Крім того, розташування світильника (висота та інші) може мати значний вплив на інтенсивність світла. Це стосується будь-якого джерела освітлення, а не тільки світлодіодного світильника SKY.

Я вирішив представити графіки сили світла у двох форматах. Перший (як на малюнку 47) – це 3D-представлення інтенсивності, виміряної на плоскій площині (об’єкти у формі “гори” представляють інтенсивність світла, а не глибину). Другий (як на Рисунку 48) – це двовимірне представлення тих самих вимірювань, але без такої кількості кроків – можливо, ці два варіанти разом дають обґрунтовану оцінку інтенсивності світла.

Розрахунковий розподіл освітленості безпосередньо під поверхнею води Ці вимірювання були проведені безпосередньо під поверхнею води. На поверхні води не було хвилювання, а отже, не виникало хвиль, які могли б спричинити ефект лінзування. Див. рисунки 47 і 48.

Рисунок 48.

Розподіл світла на глибині 10 дюймів Інтенсивність світла на глибині 10 дюймів. Знову ж таки, поверхня води не була збурена. Див. рисунки 49 і 50.

Малюнок 50.

Розподіл світла на глибині 18 дюймів І, нарешті, PPFD (PAR) на глибині 18 дюймів. Див. рисунки 51 і 52.

Малюнок 52.

Змішування кольорів Ранні світлодіодні моделі мали погане змішування кольорів і страждали від так званого ефекту “дискотечної кулі”. Мерехтіння або блиск (терміни для технічно правильної “каустичної мережі”), спричинені цим поганим змішуванням кольорів, складалися з окремих смуг різнокольорового світла (залежно, звичайно, від кількості різнокольорових світлодіодів). Змішування кольорів або змішування світла в світильнику SKY не створює ефекту “дискотечної кулі” ні для мого ока, ні для спектрометра. SKY використовує запатентований процес для змішування випромінювання, виробленого різними світлодіодами. Див. малюнок 53.

Малюнок 53. […] […]

Обговорення Освітлювальні системи, що містять світлодіоди, є вибором багатьох любителів і з багатьох вагомих причин. Спектральна настройка, регулювання інтенсивності світла, термін служби лампи, енергоспоживання, тепловиділення тощо – все це є аргументами на користь використання світлодіодів. Ці зауваження не є новими і вже звучали раніше. Більш важливою є спокуса уникнути гонки за “кінськими силами”, де більша потужність є першочерговим міркуванням. Багато світлодіодних світильників здатні виробляти більш ніж достатньо світла, і світильник SKY light більш ніж здатний в цьому відношенні.

При вивченні значень PPFD (PAR) у вимірах, зроблених на різних глибинах, слід враховувати кілька моментів. По-перше, ці вимірювання проводилися в сірій пластиковій ванні, щоб уникнути різних факторів, які порушують реальну картину світлорозподілу. Але це ще не вся історія, і світлові поля в акваріумному середовищі майже напевно будуть вищими. По-перше, внутрішні відбиття світла від оглядових стекол (скляних або пластикових) акваріума можуть збільшити кількість світла. Також слід враховувати висхідне світло. “Висхідне світло” визначається як світло, що відбивається вгору від внутрішніх поверхонь, таких як пісок або матеріали для очищення акваріума. Білий пісок відбиває більше світла вгору, ніж, скажімо, чорний лавовий пісок. Якщо акваріум має кольорове фонове скло (наприклад, синє, чорне або покрите вапняними водоростями), частина або більша частина світла буде поглинатися і не відбиватися назад в акваріум. Всі підводні випробування проводилися в умовах практично відсутньої дії водних хвиль (які можуть фокусувати світло за рахунок ефекту лінзування – мерехтіння, яке ми бачимо при русі води). В умовах сильного хвилювання водної поверхні вимірювання PPFD можуть подвоїтися. Нарешті, акваріум, освітлений лише одним джерелом світла (як ми бачимо під час тестування), не буде настільки ж яскраво освітлений, як акваріум, в якому використовується кілька джерел освітлення. Коротше кажучи, “глибинні” вимірювання слід розглядати як мінімальні у порівнянні з реальними ситуаціями в акваріумі.

В даний час проводиться довгострокова оцінка двох світильників SKY. В умовах цього акваріума обидва світильника працюють з максимальною інтенсивністю близько 30% від повної. Ріст і забарвлення коралів – від хорошого до відмінного. Примітка: ці корали будуть використані в майбутніх експериментах з вивчення забарвлення та швидкості фотосинтезу.

Спектральні якості світла, що генерується світильником SKY, практично не обмежені. З усіма доступними опціями колір світла, що генерується, повинен відповідати смакам найвибагливіших любителів. В експериментах, проведених мною кілька років тому (спільно з Fluence Bioengineering), ми виявили, що спектральна якість світла, що генерується тими світлодіодами, які зазвичай використовуються в акваріумному освітленні, була вторинною по відношенню до інтенсивності світла для зооксантелл, що мешкають в кам’янистих коралах поритів . Це було очевидно з результатів тестування, але щоденні спостереження за ростом коралів в умовах неволі, схоже, підтверджують, що зооксантелли мають здатність пристосовуватися до спектрально відмінних світлових полів, що називається “хроматичною адаптацією”. Іншими словами, типи фотопігментів, знайдені у видах або кладах Symbiodinium, не зміняться, але їх співвідношення зміниться, коли вони адаптуються до різнокольорового освітлення.

Рекомендована роздрібна ціна виробника (РРЦ) РРЦ світильника СКАЙ становить 869,95 доларів США. У вартість входить світлодіодний світильник SKY, блок живлення (випрямляч) і шнур, а також Y-кабель (цей кабель дозволяє застосувати однакове програмування до двох світильників SKY і усуває необхідність регулювання окремих світильників) плюс можливі податки і доставка. Чотири кріпильні гвинти поставляються в комплекті, хоча буде потрібно якась додаткова підвісна система, якщо тільки світильник не спирається на верхню частину акваріума або іншу опору.

Сертифікація Блок живлення SKY сертифікований UL (лабораторія страховика) та CE (абревіатура французького терміну “Європейська відповідність”).

Система управління Управління SKY може здійснюватися через контролер APEX або Bluetooth на мобільному пристрої. Програмування легко здійснюється шляхом додавання “точок” на лінійній шкалі часу. Кожна точка може бути відрегульована за інтенсивністю світла (до 100%) і спектральною якістю (за допомогою попередньо встановлених налаштувань або функції “користувальницької”). Існує можливість завантаження оновлень прошивки.

Для світильника SKY доступно кілька варіантів виконання, і ось вони:

ШІМЗ ШІМЗ – опціональний оптичний розсіювач, який об’єднує різнокольорові світлодіоди в більш-менш однорідне світлове поле. Існують оптичні портали, які дозволяють світлу, що генерується білими світлодіодами, проходити без дифузії, в результаті чого створюється їдка мережа (звана в хобі як шиммер, гліттер і т.д.) MSRP – $14,95.

Система кріплення Компанія Neptune Systems сконфігурувала світильник SKY таким чином, щоб він був сумісний з багатьма іншими системами кріплення. Існує також кабельна система кріплення, доступна за ціною $34,95.

Методи та матеріали Спектральні якості світлодіодів визначалися за допомогою спектрометра Ocean Optics USB2000. Були зроблені поправки на “електричну темряву” (шум). Вимірювання проводилися кожні 5 мілісекунд, і п’ять вимірювань усереднювалися. Подальше згладжування проводилося шляхом встановлення коефіцієнта боккара на “5”. Дані були експортовані на робочий аркуш Excel, де подальший аналіз проводився за допомогою власної програми. Інтенсивність світла (щільність фотосинтетичного потоку фотонів, або PPFD) визначалася за допомогою “підводного” квантового вимірювача MQ-510 компанії Apogee Instruments. Інтенсивність підводного світла вимірювали у 100-галонній ванні Rubber Maid, наповненій прісною водою. Ванна виготовлена з сірого пластику, який мінімізує відбиття світла і дозволяє подолати проблеми впливу відбитого світла на вимірювання під час випробувань у скляних або акрилових акваріумах. Вимірювання PPFD проводилися через кожні 2 дюйми по центру з використанням трьох сіток (на різній глибині), виготовлених з матеріалу для ящиків для яєць. Світильник підвішувався на висоті 9,5 дюймів над поверхнею води. Фотосинтетично корисне випромінювання (PUR) і Кельвін були оцінені за допомогою приладу Seneye Reef. Енергоспоживання було визначено за допомогою Wattage Report on Neptune Systems APEX.

На завершення Neptune Systems надала мені два прилади SKY для оцінки. Після тривалого тестування я виявив, що рекламні заяви були точними. Але короткострокове тестування не завжди розповідає всю історію. Замість того, щоб здавати ці пристрої в архів, я вирішив використовувати їх на 120-галонному рифовому акваріумі. Працюючи не більше ніж на 30% потужності, ці два забезпечують більш ніж достатньо світла. Ранок починається з режиму росту коралів і переходить в синє світло пізніше вдень, щоб продемонструвати флуоресценцію коралів. На малюнку 54 зображений корал, який утримувався під цими лампами протягом декількох місяців. Я дозволю йому говорити за себе.

Source: www.reef2reef.com