Доступный светодиодный светильник для рифового аквариума: 90-ваттный светильник от Blue Moon Aquatic

Светоизлучающие диоды (LED) больше не являются новинкой в сфере освещения рифовых аквариумов. По мере того как все больше производителей выходят на рынок, конкуренция снижает цены, делая их привлекательной альтернативой освещения для все большего числа любителей. В этом месяце мы рассмотрим относительно новый продукт – 90-ваттный светодиодный светильник Blue Moon Aquatic. В этих светильниках используется в общей сложности 90 светодиодов, генерирующих “синий” (с использованием 30 “синих” светодиодов по 1 ватту каждый) и “белый” свет (с использованием 60 “белых” светодиодов по 1 ватту каждый). На их сайте (www.bluemoonaquatics.com) рекламируются данные об интенсивности света и спектральном качестве, а также другая информация. Мы проверим эти утверждения с помощью довольно сложного оборудования и сообщим о результатах.

Рисунок 1. 90-ваттный светодиодный светильник Blue Moon содержит 90 светоизлучающих диодов.

Рисунок 2. На этой недоэкспонированной фотографии видно расположение белых и синих светодиодов.

Характеристики и размеры

Светильник мощностью 90 Вт – это компактное устройство. Светодиоды находятся в корпусе из черного металла, а прозрачная линза (предположительно акриловая) исключает возможность попадания воды прямо на них.

• Габаритные размеры: 8,5″W x 15,75″L x 2,5″H (21,25 см W x 39,38 см L x 6,25 см H).
• Размер светодиодного массива (в зависимости от размера линзы): 4.875″W x 11.875″L (12.19cm W x 29.69cm L)
• Пиковая длина волны света: 451,44 нанометров
• Входное напряжение: 100 – 240 вольт (переменного тока) при частоте 50-60 герц
• Длина шнура: 9,5 футов (~2,9 метра)

Монтажное оборудование

Blue Moon Aquatics поставляет трос из нержавеющей стали и карабины для подвеса светильника над аквариумом.

Интенсивность света

Интенсивность света (наряду со спектральным качеством) является важным фактором при покупке осветительного прибора для рифового аквариума. При определении интенсивности света обычно используются две метрики силы света. Первая – люкс – является международно признанным показателем, и ее измерение, как правило, обходится дешевле, поскольку любители могут приобрести измерительные приборы с питанием от батареек и погружными датчиками по цене менее 200 долларов США. Для сравнения, максимальный солнечный свет в полдень в ясный день составляет около 100 000 – 110 000 люкс.

Другая метрика – фотосинтетически активное излучение (ФАР) – предпочитается ботаниками, фикологами и исследователями кораллов. Она указывается в единицах микромоль фотонов на квадратный метр в секунду, или моль-м²-сек. Максимальное значение PAR для солнечного света составляет 2 000 – 2 200 моль-м²-сек. Как правило, кораллы процветают в среде, где значение PAR составляет 100 – 600 моль-м²-сек (первое значение – минимальная потребность в свете, или точка компенсации для зооксантелл кораллов; второе – максимум для кораллов на мелководье, или точка насыщения для фотосинтеза). Некоторые кораллы могут переносить более высокую интенсивность света, но будут использовать естественные защитные меры, чтобы защитить себя и свои водоросли от чрезмерного света (в процессе, называемом динамическим фотоингибированием).

Измерения освещенности и PAR проводились в соответствии с протоколами, перечисленными в разделе “Процедура тестирования” в конце этой статьи.

Рисунок 3. Интенсивность света (люкс) как функция расстояния.

Преобразование люкс в PAR

При преобразовании люкс в PAR необходимо учитывать спектральные свойства лампы, поэтому коэффициенты преобразования различаются для ламп с разным значением Кельвина.

• Разделите люкс на 64,2 для оценки PAR
• Умножьте PAR на 64,2 для оценки Lux

Рисунок 4. Фотосинтетически активное излучение (ФАР, в единицах мольм²сек) в зависимости от расстояния от светильника.

Спектральное качество

Фотосинтез зависит от надлежащего количества и качества света. Для сбора данных о качестве спектра использовался спектрометр. См. рисунки 5 и 6 и таблицу 1.

Рисунок 5. Спектральное распределение мощности (SPD) 90-ваттного светильника.

Рисунок 6. Спектральные компоненты света, генерируемого белыми и синими светодиодами.

Визуализация спектра

Проверка мощности ламп с помощью простого ручного спектроскопа часто может выявить детали, касающиеся качества света. См. рисунок 7.

Рисунок 7. Светодиоды производят свет полного спектра, хотя он сильно преобладает в синей полосе частот.

Пик мощности светодиодов приходится на 451,44 нм – определенно в синей части спектра.

Схема распределения света

Визуализация картины распределения света важна для определения правильного размещения светильников. Рисунок 8 представляет собой график 126 измерений PAR, сделанных через каждые 2 дюйма (~0,79 см) по центру. Светильник был расположен на 3,5″ (~1,4 см) над датчиком PAR.

Рисунок 8. Схема распределения света 90-ваттного светильника Blue Moon Aquatics. Подробности см. в разделе “Протокол испытаний” (ниже).

Фотосинтетически полезное излучение (PUR)

Поскольку большинство зеленых, желтых и оранжевых длин волн слабо поглощаются фотопигментами, содержащимися в зооксантеллах, они исключаются из светового диапазона, называемого фотосинтетически полезным излучением (PUR). Определить длину волны, поглощаемую симбиотическими водорослями кораллов, в лучшем случае сложно, поскольку виды симбиодиниума (и их клады) могут точно настраивать содержание своих пигментов для максимального использования доступного света. Однако мы можем получить приблизительную оценку PUR, изучив характеристики поглощения основных фотопигментов, включая хлорофилл a, хлорофилл c и перидинин.₂ и перидинин.

Используя этот грубый метод, мы можем определить, что приблизительно 76% света, производимого комбинацией синих и белых светодиодов, пригодно для фотосинтеза. Другие длины волн (зеленые, желтые и оранжевые) слабо поглощаются фотопигментами зооксантелл, но их присутствие придает аквариуму “сбалансированный” вид.

Без этих длин волн аквариум казался бы очень синим или фиолетовым, и впечатления от просмотра (субъективно) были бы не очень приятными.

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) – это обоюдоострый меч: в больших количествах оно может ухудшить свойства липидов, белков и других органических соединений. С другой стороны, УФ-А в небольших количествах относительно безвреден и фактически может поглощаться некоторыми фотопигментами для использования в процессах фотосинтеза.

Анализ света, производимого светодиодами, обнаружил небольшое количество ультрафиолета в диапазоне УФ-А. УФ-А является наименее разрушительным из трех основных фракций УФР, и его количество очень мало и практически безвредно. См. рисунок 9.

Рисунок 9. УФ-А, производимый светодиодами. Синие линии представляют фактические точки данных, а фиолетовая линия – скользящее среднее 10 измерений.

Ближнее инфракрасное излучение и производство тепла

Светодиоды горят, но выделяют относительно мало тепла. Хотя это кажется парадоксальным, это легко объясняется тем, что местом выделения тепла является положительный/отрицательный переход светодиода, а эта область очень мала. Для того чтобы светодиоды не перегревались, необходимы небольшие охлаждающие вентиляторы, и 90-ваттное устройство Blue Moon поставляется с тремя встроенными охлаждающими вентиляторами. Они забирают воздух из верхней части устройства и направляют его вниз, где нагретый воздух выходит через боковые вентиляционные отверстия.

Инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза, но его можно измерить с помощью спектрометра. Для наблюдения инфракрасного излучения А (или ИК-А; 750-1000 нм) использовался спектрометр Ocean Optics USB2000. Результат показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Инфракрасное излучение (в частности, IR-A), полученное 90-ваттным светильником.

Как видно из рисунка 10, светодиоды действительно производят некоторое количество ИК-А, однако это не имеет большого практического значения. Более практичным методом является изучение тепловыделения светильника в процессе эксплуатации. На рисунке 11 показано, что верхняя часть светильника (где мы ожидали бы наибольшее накопление тепла) нагрелась не более чем на 1,8 градуса F (1°C) за 2 часа работы.

Рисунок 11. Разница (“дельта”) температур светильника и окружающей среды в течение 2-часового испытания. Удержание тепла практически отсутствует.

Энергопотребление

Одним из основных преимуществ использования светодиодов для освещения аквариумов является низкое энергопотребление. Обозначение “90 Вт” соответствует действительности – максимальная потребляемая мощность составила 93 Вт, а минимальная – 91 Вт. Дополнительная потребляемая мощность, вероятно, потребляется вентиляторами и внутренним трансформатором. См. рисунок 12.

Рисунок 12. Потребляемая мощность “соответствует заявленной”.

Ожидаемая продолжительность жизни

Blue Moon Aquatics заявляет, что срок службы светодиодов составляет 50 000 часов. Если ежедневный фотопериод составляет 12 часов, мы можем ожидать, что срок службы светодиодов составит ~11,4 года.

Выводы и обсуждение

90-ваттный светодиодный светильник Blue Moon Aquatics кажется хорошо сделанным. Он весит около 10 фунтов (~4,5 кг), что создает впечатление прочности.

Его относительно низкая цена является привлекательной, но для ее достижения необходимы некоторые компромиссы. Некоторые из более дорогих светодиодных устройств на рынке предлагают “колокольчики и свистки”, включая часы, внутренние таймеры, функции облачного покрова и так далее. Устройство Blue Moon простое – оно предназначено для освещения аквариума без всяких красивых, но ненужных опций. Внутренний таймер отсутствует, но это можно решить с помощью недорогого механического таймера (~5 долларов в хозяйственном магазине).

Светодиоды Blue Moon не диммируются; следовательно, спектральное качество не настраивается. Как спектральное качество сравнивается с более традиционными источниками освещения? Хорошим примером для сравнения является классическая комбинация актиничного и дневного света.

Светодиодная матрица менее фиолетовая, более синяя и немного более красная, чем комбинация актиничного/дневного света. В двух словах, светодиод голубее и немного краснее – из-за спектрального качества объекты будут казаться немного голубее. Другими словами, если вам нравится сочетание актиничного и дневного света (соотношение 1:1), то вам, вероятно, понравится и светодиодная матрица Blue Moon. Мы также можем оценить количество ПУР, производимого обоими вариантами освещения. Результаты приведены в таблице 3.

Комбинация синих и белых светодиодов с небольшим отрывом (5,8%) побеждает в гонке за ПУР. Следует помнить, что люминесцентные лампы (а также металлогалогенные лампы) теряют способность генерировать синий свет за относительно короткий промежуток времени, тогда как светодиоды должны сохранять эту способность гораздо дольше.

Единственное замечание, которое у меня есть к этому продукту, – это система охлаждения. Хотя она охлаждает достаточно хорошо, есть опасения, что в светильник попадут солевые брызги, тем более что вентиляторы расположены сверху и обдувают внутреннюю электронику. Производитель сообщил мне, что печатная плата покрыта коррозионностойким материалом, что сводит к минимуму потенциальное негативное воздействие влаги и соляного тумана. Тем не менее, я бы посоветовал установить какой-нибудь предварительный фильтр для воздуха из пенопласта – то, что я обязательно сделаю на своем устройстве, даже если он будет препятствовать попаданию в светильник только грубых частиц.

Поскольку светильник изготовлен из какого-то черного материала, я бы рекомендовал либо натереть его качественным автомобильным воском, либо тщательно распылить прозрачное акриловое покрытие.

Распределение света показывает, что каждый 90-ваттный светильник (когда его 16″ длина параллельна длинной оси аквариума) способен осветить примерно 2 фута (61 см) длины аквариума.

На основании личных наблюдений за минимальными и максимальными требованиями кораллов к освещенности с помощью флуорометра с амплитудно-импульсной модуляцией (PAM) можно сделать вывод, что 90-ваттный светодиодный светильник Blue Moon Aquatic способен удовлетворить максимальные требования к освещенности самых требовательных кораллов. Мы также можем оценить, что этот светильник может обеспечить минимальное количество света на глубине около 16-17 дюймов (41-43 см).

Процедуры тестирования

Фотосинтетически активное излучение (ФАР) измерялось с помощью регистратора данных LiCor Model 1400 (Линкольн, Небраска), оснащенного датчиком квантов с коррекцией на 2 косинуса. Измеритель был откалиброван соответствующим образом для измерений в “воздухе” или “воде”.

Измерения освещенности проводились с помощью люксметра Gossen Multi-Pro.

Спектральные качества определялись с помощью спектрометра Ocean Optics USB2000 (Дунедин, Флорида). Необработанные данные вводились в программу Excel, написанную и предоставленную доктором Чарльзом Мазелем (www.nightsea.com) для коррекции недостатков измерений, присущих всем спектрометрам. Спектральные компоненты и PUR оценивались математически с использованием спектров поглощения фотопигментов Symbiodinium и сглаженных и скорректированных спектральных данных лампы.

Визуализация качества спектра лампы была достигнута с помощью ручного спектроскопа, продаваемого Гарвард-Смитсоновским центром астрофизики, Кембридж, Массачусетс.

Энергопотребление контролировалось с помощью счетчика Kill-A-Watt производства P3, International.

Температуру измеряли с помощью регистраторов температуры WatchDog Model 100 и необходимого программного обеспечения (Basic 8) производства Spectrum Technologies, Плейнфилд, Иллинойс.

Предлагаемая розничная цена

Blue Moon Aquatic рекламирует MSRP для своей 90-ваттной светодиодной вытяжки в 549 долларов США (~€406,58 на момент написания статьи). Некоторые быстрые проверки онлайн-продавцов выявили цены ниже MSRP.

Контактная информация

Почта

Blue Moon Aquatics 465 Penllyn Pike Blue Bell, Пенсильвания, США 19422

Интернет

Гарантия

На 90-ваттный светильник, который я получил, предоставляется гарантия 1 год. Расширенная гарантия на дополнительный год доступна за 99 долларов США.

Другие продукты

Эта компания предлагает и другую продукцию, включая светильники мощностью 300 и 600 Вт, а также небольшие подвесные светильники.

Вопросы? Комментарии?

Пожалуйста, оставьте их в разделе “Комментарии” ниже.

Source: reefs.com