Спектральний аналіз двосторонніх металогалогенних ламп та баластів потужністю 150 Вт

Популярність двоцокольних металогалогенних ламп зростає. Їх компактні розміри та наявність привабливих світильників, таких як Aquaspacelight від Aqualine Buschke, Nova від Giesmann та інших, додає естетичної привабливості освітленню рифів. У цій статті, сьомій у серії [1-6], ми представляємо комплексну оцінку більшості 150-ватних двоцокольних ламп, баластів, доступних для керування цими лампами, та порівняння з 175-ватними одноцокольними лампами.

Всього було оцінено п’ять ламп потужністю 150 Вт, доступних в рамках рифового хобі, а також п’ять баластів, що використовуються для управління цими лампами. Випробувані баласти представляють вибір електронних та магнітних баластів, які зазвичай доступні для рифового акваріуміста. Магнітний баласт, що використовувався для цих тестів, був баластом Venture ANSI-M81. Баласт M81 рекомендується для двосторонньої лампи Ushio 10000K потужністю 150 Вт, як зазначено на їх веб-сторінці (www.ushio.com). M81 представляє серію баластів, які зазвичай називають “HQI” у сфері освітлення рифів. У Таблиці 1 нижче показані лампи та баласти, що використовувалися для цього дослідження. Слід зазначити, що, хоча позначення баластів як HQI може бути прийнятним, єдиною лампою, яку можна правильно назвати “HQI”, є лампа OSRAM, яка має цю торговельну марку.

Таблиця 1: Перелік протестованих ламп та баластів

Лампи 150 Вт	Баласти на 150 Вт
Ushio 10000K	Надійний баласт
Aqualine Buschke 10000K	Ароматизатор
Ice Cap 10000K	Ice Cap
Sylvania AquaArc 10000K	Hello Lights
BLV Colorlite (синій)	M81

Рисунок 1: Випробувальна установка з підвісною лампою, вимірювачем потужності та спектрорадіометром, розміщеними в чорній кімнаті

Випробувальна установка

Для того, щоб випробувати лампи з подвійним цоколем таким же чином, як ми проводили випробування ламп на основі цоколя, і порівняти їхні показники з показниками ламп на основі цоколя, ми використовували кронштейн, який дозволив нам підвісити лампу в просторі, мінімально впливаючи на світло, що випромінюється лампою. Кронштейн був пофарбований у чорний колір для усунення відблисків. На малюнку 1 нижче показана установка, яка використовувалася під час тестування. Розглядався варіант тестування в комерційному світильнику з пофарбованим у чорний колір відбивачем (подібно до того, як це описано в [7]), але не був використаний, оскільки метод, що використовується тут, більше відповідає тому, як випробовувалися одноцокольні лампи в наших попередніх випробуваннях. Використовувався той самий спектрорадіометр Licor, який використовувався в наших попередніх випробуваннях, знову ж таки з датчиком на відстані вісімнадцяти дюймів нижче центральної осі лампи. У двосторонніх металогалогенних лампах орієнтація лампи обмежена двома напрямками. Всі лампи випробовувалися з орієнтацією ніпеля якомога ближче догори, наскільки це було можливо, враховуючи обмеження двосторонніх ламп. Спектральні дані були зібрані як для відкритих ламп, так і для захищених, оскільки майже всі програми рекомендують використовувати ці лампи в скляному захисному корпусі. Був використаний скляний екран, взятий зі світильника PFO. Цей екран являє собою загартоване низькоефективне скло товщиною 1/8″ (Дейв з PFO, особиста інформація). Скляний екран був розміщений на верхній частині спектрорадіометра, щоб виключити потрапляння на датчик будь-якого розсіяного неекранованого світла. Це дозволило нам визначити вплив скляного екрану на світловіддачу. Для кожної комбінації баласту і лампи, в екранованому і неекранованому стані, були зібрані спектральні дані, що склали в цілому п’ятдесят оцінених комбінацій (5x5x2 = 50). Крім того, для кожної комбінації баласту і ламп були також записані споживана потужність, вхідна напруга і струм за допомогою вимірювача потужності Victor True RMS. Значення потужності – це те, за що користувач платить при використанні комбінації баласту та лампи.

Зібрані дані представлені наступним чином: Спектральні дані та світловіддача для кожної з ламп спочатку порівнюються з використанням загального баласту. Це дозволяє безпосередньо порівняти спектральні відмінності між кожною лампою. У наступному розділі представлені дані для кожної лампи при використанні з різними баластами. Потім представлено ефективність на основі лампи та баласту, і, нарешті, представлено порівняння ламп ДРЛ потужністю 150 Вт з одноцокольними лампами потужністю 175 Вт.

Рисунок 2: Спектральна діаграма, що показує порівняння спектру всіх протестованих ламп ДРЛ потужністю 150 Вт

Спектральна віддача ламп (з одним баластом)

Оскільки ANSI-M81 є рекомендованим баластом для двоцокольних ламп потужністю 150 Вт, ми вирішили порівняти лампи з цим баластом, щоб встановити базовий рівень продуктивності.

На рисунку нижче показана спектральна віддача п’яти різних ламп при роботі з одним і тим же баластом.

З графіка на рисунку 2 можна чітко розрізнити спектральну різницю між лампами. Лампи Aqualine Buschke (AB), Ushio і Icecap мають дуже схожі спектральні розподіли з основними відмінностями в досягнутих пікових значеннях, які призводять до відмінностей в колірній температурі і значеннях PPFD (PAR), як показано в таблиці 2 нижче. Лампа Sylvania Aqua Arc є цікавою лампою, з дуже відмінним спектральним піком у порівнянні з іншими лампами 10000К. Лампа BLV Colorlite Blue, як і очікувалося, має один яскраво виражений пік при 454 нм, дуже схожий на лампи 20000К, що продаються в хобі. На малюнку 3 показано розподіл світла, згрупований в різні колірні діапазони.

Рисунок 3: Розподіл світла в різних довжинах хвиль ламп

Таблиця 2: Порівняння PPFD, CCT і енергоспоживання різних ламп DE потужністю 150 Вт з баластом M81 (неекранованим)

Лампа	Потужність	Напруга	Струм	PPFD	CCT
Ushio 10000K	202	119.7	1.83	72.1	6462.8
AB 10000K	191	120.3	1.74	63.9	122229.3
IceCap 10000K	212	120.9	1.89	77.2	9117.1
Sylvania Aqua Arc	196	121.6	1.77	77.7	7844.8
BLV Colorlite	202	121	1.82	35.7	Поза діапазоном

Що стосується PPFD, то лампи Sylvania та IceCap мають найвищу потужність, причому лампа IceCap найближча до заявлених 10000K. Цікаво відзначити, що лампа Sylvania Aqua Arc, незважаючи на меншу потужність в синьому діапазоні, все ще має вищий КСС, ніж лампа Ushio. Це робить ще більш важливим знати спектральну потужність разом зі значеннями PPFD і CCT, оскільки колірна температура сама по собі не є точним показником того, де відбуваються пікові значення. Лампа AB, як видно зі спектрального графіка, має більш високі піки в синьо-фіолетовій області, і, отже, має набагато вищий CCT. Особисті розмови з Бредом Шоу (Brad Shaw), який раніше працював у компанії Aqua Medic, показали, що лампа AB насправді є лампою з колірною температурою 13000К, і, як видно з результатів тестування, ця лампа дійсно наблизилася до заявленої колірної температури (цей результат також можна побачити в даних інших баластів). Лампи IceCap та AB є чудовим вибором для акваріумістів, які прагнуть отримати чітке біло-блакитне забарвлення.

Рисунок 4: Потужність лампи AB – екранована та неекранована

Також досить цікавою є різниця в УФ-випромінюванні ламп (310-400 нм). Як видно з графіка на рисунку 3, лампа AB має значно вищий УФ-вихід порівняно з іншими лампами, майже на 60% більше, ніж лампа Sylvania, і більш ніж удвічі більше, ніж у ламп Ushio та Icecap.

Для визначення впливу використання скляного УФ-екрану з двосторонніми лампами, лампи були протестовані з екраном, розміщеним над датчиком, як пояснювалося раніше. На рисунках 4 і 5 показано вплив УФ-екрану на спектральний вихід лампи на прикладі лампи AB.

Використання екрану призвело до падіння PPFD до 50,63 (зменшення на 20%). Це 20% зменшення потужності є досить послідовним для всіх ламп. Оскільки ці екрани призначені для використання в УФ-діапазоні, як видно з даних, в УФ-діапазоні спостерігається падіння потужності на 47%, а в діапазоні 400-440 нм – приблизно на 27%. Цікаво, що УФ-екран, який використовується на лампі АВ, приводить УФ-випромінювання лампи до діапазону, дуже схожого з УФ-випромінюванням інших ламп без УФ-екрану. Питання, яке все ще потребує адекватної відповіді, полягає в тому, який рівень УФ-випромінювання є шкідливим для коралів та інших мешканців рифових акваріумів. Крім того, ми не вимірювали УФ-випромінювання в діапазонах УФ-В та УФ-С, враховуючи обмеження спектрорадіометра, який ми використовували.

Рисунок 5: Вплив скляного екрану на вихідну потужність лампи AB

Порівняння ламп з різними баластами

У цьому розділі ми представляємо результати тестування різних ламп з використанням різних баластів. Для кожної випробуваної лампи було використано п’ять баластів, і дані представлені для неекранованого та екранованого корпусу. Спектральні дані наведені тільки для екранованого корпусу, оскільки ми вважаємо, що більшість ламп будуть використовуватися саме так.

Ushio 10000K

Лампа Ushio 10000K є популярною лампою всіх потужностей. Вона широко доступна для любителів рифів і відносно недорога в порівнянні з іншими. Коли ця лампа горіла поруч з лампами AB або IceCap, на наш погляд, вони відрізнялися за кольором, і колірні температури, які були знайдені для цієї лампи, підтверджують це спостереження.

Рисунок 6: Спектральна діаграма екранованої лампи Ushio

Таблиця 3: Неекранована лампа Ushio 10000K потужністю 150 Вт

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	120.5	1.52	64.1	6487.7
Ароматизатор	164	120	1.48	62.6	6526.6
M81	202	119.7	1.83	72.1	6462.8
IceCap	168	120.2	1.49	63.3	6462.9
Hello Lights	179	119.7	1.74	75.5	5994.2

Таблиця 4 150W Ushio 10000K екранована

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	166	120	1.52	52.1	6057.1
Ароматизатор	164	120.3	1.48	51.2	6103.2
M81	203	120	1.84	59.3	6044.2
IceCap	168	120.3	1.5	52.3	6028.9
Hello Lights	178	119.8	1.73	61.2	5679.2

У таблицях 3 і 4 наведені результати тестування лампи USHIO 10000K з різними баластами. Як видно з результатів, різниця між трьома електронними баластами (IceCap, Reliable та Aromat) дуже незначна з точки зору енергоспоживання, PPFD та CCT. ANSI-M81 є рекомендованим баластом для цієї лампи згідно з USHIO (www.ushio.com), і він дійсно генерує більше світлового потоку від лампи, проте енергоспоживання є набагато вищим. Баласт Hello Lights використовував на 2% менше потужності, але забезпечував на 3% більше PAR для екранованих результатів, а колірна температура знизилася приблизно на 6%. Однак, ця лампа значно мерехтіла з баластом Hello Lights. Hello Lights стверджує, що цей баласт можна використовувати для подвійних і одинарних ламп потужністю 150 Вт і 175 Вт, однак сам баласт вказує лише на відповідність лампам потужністю 175 Вт. Крім того, на баласті немає перемикача, який би вказував баласту, яка потужність лампи використовується. Це може бути причиною мерехтіння світлового потоку.

AB 10000K

Ця лампа, вироблена компанією Aqualine Bushke і продається в США через Aqua Medic, є ще однією дуже популярною лампою в хобі. Знову ж таки, ми бачимо, що між електронними баластами, які керують лампою, дуже мало відмінностей у значеннях PFFD. Цікаво, що лампа мала значення CCT близьке до 13000K в неекранованому стані. Баласт Hello Lights мав найвищий вихід PPFD порівняно з іншими баластами, і при живленні лампи від баласту Hello Lights не було ніякого мерехтіння.

Рисунок 7: Спектральна діаграма екранованої лампи AB

Таблиця 5: Неекранована лампа AB 10000K потужністю 150 Вт

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	119.9	1.53	66.1	13033.8
Ароматизатор	163	120.4	1.47	64.2	13155.2
M81	191	120.3	1.74	63.9	12229.3
IceCap	172	119.7	1.54	66.9	12479.3
Hello Lights	175	119.8	1.72	79	12871.2

Таблиця 6: 150W AB 10000K екрановані

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	119.7	1.54	53.2	10762.2
Ароматизатор	163	120.7	1.47	51.8	10826.8
M81	191	120.3	1.74	50.8	10209.3
IceCap	172	119.8	1.53	54.2	10756
Hello Lights	177	120.2	1.72	64.3	10811.5

Величезний пік при 420 нм чітко видно, як і менший вторинний пік при 546 нм.

IceCap 10000K

Ця нова лампа виробляється в Німеччині і продається компанією IceCap в США. Це багатообіцяюча нова лампа, з відмінними значеннями PPFD і CCT, близькими до 10000K. Знову ж таки, три електронні баласти є порівнянними за світловіддачею. Баласт M81 генерує найвищу світловіддачу, але знову ж таки має більш високе енергоспоживання.

Рисунок 8: Спектральна характеристика екранованої лампи IceCap

Таблиця 7: Неекранована лампа IceCap 10000K потужністю 150 Вт

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	167	119.8	1.51	61.8	9195.9
Ароматизатор	164	121.2	1.47	59.8	8902.4
M81	212	120.9	1.89	77.2	9117.1
IceCap	168	120.3	1.51	61.1	8996.7
Hello Lights	178	119.9	1.71	72.4	8595.3

Таблиця 8: 150 Вт IceCap 10000K екранований

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	166	119.8	1.52	50.3	8270.5
Ароматизатор	164	121	1.48	48.5	7844.6
M81	212	121	1.89	63.6	8190.9
IceCap	168	120.4	1.51	49.9	8074.1
Hello Lights	178	120	1.71	57.6	8042.6

Подібності між цією лампою та лампою AB є багато. Найбільша відмінність полягає в більш високому піку на 546 нм і більш низькому піку на 420 нм, що пояснює більш високі значення PPFD і більш низькі значення CCT в порівнянні з лампою AB. Лампа IceCap значно мерехтіла з баластом Hello Lights. В цілому це відмінна лампа.

Sylvania AquaArc 10000K

Ця лампа була придбана в Австралії і, наскільки нам відомо, в даний час не поширюється в США. Лампа вказана на веб-сайті Sylvania ). Знову ж таки, різниця між електронними баластами дуже незначна, за винятком баластів Hello Lights, які генерують найбільшу потужність. Як і у випадку з попередніми лампами, під час роботи з цим баластом спостерігалося значне мерехтіння.

Рисунок 9: Спектральна діаграма екранованої дугової лампи Sylvania Aqua Arc

Таблиця 9: Неекранована лампа Sylvania AquaArc 10000K потужністю 150 Вт

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	120.4	1.53	74.8	8380.4
Ароматизатор	163	120	1.48	72.4	8427.1
M81	196	121.6	1.77	77.7	7844.8
IceCap	172	119.9	1.53	75.7	8338.4
Hello Lights	178	120.9	1.68	95.1	8153.3

Таблиця 10: Екранована лампа Sylvania AquaArc 10000K потужністю 150 Вт

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	120.2	1.53	61.2	7854.3
Ароматизатор	163	119.9	1.48	59.5	7884.2
M81	196	121.3	1.77	64.3	7431.3
IceCap	168	120.2	1.51	62.9	7846
Hello Lights	178	120.8	1.7	78.8	7727.1

Єдиний пік цієї лампи припадає на 536 нм, що є унікальним для будь-якої іншої протестованої лампи. Ця лампа має високу колірну температуру, незважаючи на відсутність значних піків у синьому або фіолетовому спектрі. Хоча баласт Hello Lights досяг найвищих значень PAR, ця лампа значно мерехтіла під час роботи з ним. Один з авторів (ТМ) зараз використовує цю лампу над дванадцятигалонним рифовим акваріумом як єдиний засіб освітлення. Колір виглядає чітким білим з невеликою кількістю зеленого або синього забарвлення і дуже приємний для очей.

BLV Colorlite (синій)

BLV Colorlite (синя) – це лампа, яка привернула увагу акваріумістів зовсім недавно. За своїм спектром вона схожа на радієву лампу на основі магнію, але має двосторонній формат.

Рисунок 10: Спектральна діаграма екранованої лампи BLV Colorlite (синя) Як очевидно, ця лампа забезпечує світло переважно з синього кінця спектру. Пік припадає на 454 нм.

Таблиця 11: Неекранована лампа BLV Colorlite потужністю 150 Вт

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	119.5	1.54	30.3	ДІАПАЗОН
Ароматизатор	164	121	1.48	31.8	ДІАПАЗОН
M81	202	121	1.82	35.7	ДІАПАЗОН
IceCap	172	119.8	1.52	32.2	ДІАПАЗОН
Hello Lights	175	120.5	1.7	34.1	ДІАПАЗОН

Таблиця 12: 150 Вт BLV Colorlite екранований

Баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
Надійність	168	119.7	1.54	25.4	ДІАПАЗОН
Ароматизатор	164	120.9	1.47	24.8	ДІАПАЗОН
M81	201	121	1.82	28.9	ДІАПАЗОН
IceCap	172	120	1.53	27.2	ДІАПАЗОН
Hello Lights	175	120.1	1.69	27.4	ДІАПАЗОН

Ефективність ламп 150 Вт

Одним з основних показників, що характеризують роботу лампи, є її ефективність. Цей показник являє собою кількість випромінюваного світлового потоку, поділену на споживану потужність. Цей вимір дозволяє нам порівнювати лампи різної потужності і дозволяє любителю вибрати лампу, яка забезпечить найбільше світла на долар, витрачений на електроенергію (посилання на першу з ваших статей). Оскільки електроенергія дорожчає в деяких регіонах, цей показник є цінним інструментом при виборі освітлювальної установки. Нижче наведені дані про ефективність для всіх ламп і баластів. Ці дані представлені тільки для екранованих ситуацій, оскільки саме так лампа найчастіше використовується над рифовим акваріумом.

Таблиця 13: Ефективність ((мкВт/сек/м2)/Вт)

Ushio	AB	IceCap	ColorLite	Sylvania	Середній показник:
Надійність	0.31	0.32	0.30	0.15	0.36	0.29
Ароматизатор	0.31	0.32	0.30	0.15	0.37	0.29
M81	0.29	0.27	0.30	0.14	0.33	0.27
IceCap	0.31	0.32	0.30	0.16	0.37	0.29
Hello Lights	0.34	0.36	0.32	0.16	0.44	0.33
Середній показник:	0.31	0.32	0.30	0.15	0.37

Як видно з даних, найефективнішою лампою є Sylvania (приблизно на 15%), за нею йдуть Ushio, AB, IceCap і, нарешті, Colorlite. З точки зору ефективності баласту, слід зазначити, що магнітний баласт був найгіршим, і що майже всі електронні баласти працювали однаково, за винятком баласту Hello Lights, який був дуже ефективним, але викликав мерехтіння на багатьох протестованих лампах.

Порівняння з одноцокольними лампами потужністю 175 Вт

Питання, з яким часто стикаються радіоаматори, полягає в тому, чи варто використовувати 150-ватну двоцокольну лампу в порівнянні з 175-ватною двоцокольною лампою. Порівняння двох таких ламп (AB 150W DE і AB 175W SE) показано в таблиці і на малюнку нижче. Як видно з даних, різниця у світловіддачі двох ламп дуже незначна, коли обидві лампи працюють з магнітним баластом, запропонованим виробником. (Примітка: Лампа потужністю 175 Вт, що використовується тут для порівняння, є кращою з двох ламп AB 175 Вт, які ми тестували в нашій попередній статті ).

Рисунок 11: Спектральна діаграма, що показує порівняння ламп AB 150W DE та AB 175W SE

Таблиця 14: Порівняння лампи AB DE 150W з одноцокольною лампою AB 175W

Лампа та баласт	Потужність	Напруга	Струм	PAR	CCT
175W SE- Mag. Баласт (M57)	213	120.3	1.92	64.4	11687
150W DE- Mag. Баласт (M81)	191	120.3	1.74	63.9	12229

Ще одним цікавим спостереженням є той факт, що існує дуже мала різниця в діапазоні УФ-А для двох ламп 150 Вт без екрану та 175 Вт. Той факт, що потік УФ-А від подібних одно- і двосторонніх ламп схожий, жодним чином не означає, що безпечно використовувати двосторонні (з однією оболонкою) лампи без УФ-екрану. Боросилікатне скло, що використовується в якості оболонки для односторонніх ламп, є хорошим поглиначем УФ-В і УФ-С. Відомо, що як УФ-В, так і УФ-С викликають широкий спектр потенційно шкідливих наслідків для здоров’я людей і тварин, в першу чергу, пов’язаних зі шкірою, очима та імунною системою. До тих пір, поки ми не дізнаємося більше про вихід УФ-В і УФ-С ламп, ми не рекомендуємо експлуатувати лампу потужністю 150 Вт без захисного УФ-скляного екрану.

Висновок

Двосторонні лампи потужністю 150 Вт є дуже привабливим вибором для освітлення, і ми вважаємо, що вони є кращим вибором у порівнянні з односторонніми лампами потужністю 175 Вт, оскільки вони виробляють стільки ж світла, скільки і лампи потужністю 175 Вт, і споживають менше електроенергії. Крім того, менший розмір лампи робить її більш ефективною у світловідбиваючому світильнику. Електронні пускорегулюючі апарати для ламп потужністю 150 Вт також є привабливими через розмір, вагу та тепловіддачу, але вони, здається, дещо слабше керують лампами порівняно з магнітними пускорегулюючими апаратами. Крім того, цілком очевидно, що існує дуже мала різниця у світловіддачі для 3 електронних баластів – IceCap, Reliable та Aromat. Баласт Hellolight навряд чи є справжнім 150-ватним баластом, оскільки він також розрахований на 175 Вт. Ці результати стосуються нових ламп і базуються на вибірці з одного зразка. Зрештою, ми хотіли б розвинути розуміння того, як ці лампи з подвійним цоколем старіють з різними комбінаціями баласту.

Подяки

Ми хотіли б подякувати кільком людям, чия допомога зробила це дослідження можливим. Вони люб’язно надали нам лампи та баласти для тестування: Дейв і Патрік з PFO Lighting, Брейн з HelloLights.com, Бред з Aqua-Medic, Енді з IceCap Inc. Нарешті, ми хотіли б подякувати доктору Полу Уокеру з Університету штату Пенсільванія за використання спектрорадіометра і темної кімнати для тестування ламп.

Список використаних джерел

1. Joshi, S. 1998. Спектральний аналіз металогалогенних ламп, що використовуються в рифовому акваріумі, частина 1: Нові 400-ватні лампи, .
2. Joshi, S. and Morgan D. 1999. Спектральний аналіз металогалогенних ламп, що використовуються в рифовому акваріумі Частина II: Використані 400-ватні лампи
3. Джоші, С. та Морган, Д. 1999. Спектральний аналіз металогалогенних ламп, що використовуються в рифовому акваріумі Частина III: Нові та вживані 250-ватні лампи
4. Джоші, С. та Морган Д., “Спектральний аналіз металогалогенних ламп – чи мають значення баласти”, щорічник морських риб та рифів США за 2001 рік, Fancy Publications.
5. Джоші, С., “Спектральний аналіз останніх металогалогенних ламп: Частина IV – лампи 10000K і 12000K”, щорічна конференція “Морська риба і рифи США”, 2002 рік, Fancy Publications.
6. Джоші, С. і Маркс, Тімоті. 2002. Спектральний аналіз останніх металогалогенних ламп та баластів: Частина VI, .
7. Харкер, Р. 2002 р. “Огляд продукту – 150-ватна лампа Aqualine 150W та світильник”, .

Source: reefs.com