Спектральный анализ 150-ваттных двухцокольных металлогалогенных ламп и балластов

Популярность двухцокольных металлогалогенных ламп растет. Их компактный размер и наличие привлекательных светильников, таких как Aquaspacelight от Aqualine Buschke, Nova от Giesmann и других, повышают эстетическую привлекательность освещения рифов. В этой статье, седьмой в серии [1-6], мы представляем всестороннюю оценку большинства 150-ваттных ламп с двойным окончанием, балластов, доступных для управления этими лампами, и сравнение с 175-ваттными лампами с одинарным окончанием.

Всего было оценено пять 150-ваттных ламп, доступных в рифовых аквариумах, а также пять балластов, используемых для управления этими лампами. Протестированные балласты представляют собой выбор электронных и магнитных балластов, которые обычно доступны рифовым аквариумистам. Магнитный балласт, использованный для этих испытаний, был балластом Venture ANSI-M81. Балласт M81 рекомендован для 150-ваттной лампы Ushio 10000K с двойным контуром, как указано на их веб-странице (www.ushio.com). Балласт M81 представляет серию балластов, обычно называемых “HQI” в бизнесе рифового освещения. В таблице 1 ниже приведены лампы и балласты, использованные для данного исследования. Следует отметить, что хотя упоминание балластов как HQI может быть приемлемым, единственной лампой, которую можно правильно назвать “HQI”, является лампа OSRAM, имеющая этот товарный знак.

Таблица 1: Список протестированных ламп и балластов

Лампы 150 Вт	Балласты 150 Вт
Ushio 10000K	Надежный балласт
Aqualine Buschke 10000K	Аромат
Ice Cap 10000K	Ледяная шапочка
Sylvania AquaArc 10000K	Светильники Hello
BLV Colorlite (синий)	M81

Рисунок 1: Испытательная установка, показывающая подвесную лампу, измеритель мощности и спектрорадиометр, размещенные в черной комнате

Испытательная установка

В попытке протестировать лампы с двойным концом аналогично нашим испытаниям ламп на основе могола и дать возможность сравнить их показатели с показателями ламп на основе могола, мы использовали кронштейн, который позволил нам подвесить лампу в пространстве, минимально влияя на свет, излучаемый лампой. Кронштейн был окрашен в черный цвет для устранения отражения. На рисунке 1 ниже показана установка, использовавшаяся во время тестирования. Рассматривался вариант тестирования в коммерческом светильнике с отражателем, окрашенным в черный цвет (подобно тому, как это сделано в [7]), но он не был использован, так как метод, использованный здесь, больше соответствует тому, как тестировались одноцокольные лампы в наших предыдущих тестах. Был использован тот же самый спектрорадиометр Licor, который применялся в наших предыдущих испытаниях, опять же с датчиком, расположенным на восемнадцать дюймов ниже центральной оси лампы. В металлогалогенных лампах с двойным окончанием ориентация лампы ограничена двумя направлениями. Все лампы были протестированы с ориентацией ниппеля вверх, насколько это было возможно с учетом ограничений ламп с двойным концом. Спектральные данные собирались как для голых ламп, так и для экранированных, поскольку почти во всех случаях рекомендуется использовать эти лампы в светильниках со стеклянным экраном. Был использован стеклянный экран, взятый из светильника PFO. Этот экран представляет собой закаленное низкоэмиссионное стекло толщиной 1/8 дюйма (Дейв из PFO, пер. с англ.) Стеклянный экран был помещен на верхнюю часть спектрорадиометра, чтобы исключить попадание на датчик любого паразитного неэкранированного света. Это позволило нам определить влияние стеклянного экрана на световой поток. Для каждой комбинации балласта и лампы, в экранированном и неэкранированном состоянии, были собраны спектральные данные, в общей сложности пятьдесят комбинаций (5x5x2 = 50). Кроме того, для каждой комбинации балласта и лампы были зарегистрированы потребляемая мощность, входное напряжение и ток с помощью измерителя мощности Victor True RMS. Значение мощности – это то, за что платит пользователь при работе комбинации балласта и лампы.

Собранные данные представлены следующим образом: Сначала сравниваются спектральные данные и световой поток для каждой из ламп с использованием общего балласта. Это позволяет напрямую сравнить спектральные различия между каждой лампой. В следующем разделе представлены данные по каждой лампе при использовании различных пускорегулирующих аппаратов. Затем представлена эффективность в зависимости от лампы и балласта и, наконец, сравнение ламп DE мощностью 150 Вт с одноцокольными лампами мощностью 175 Вт.

Рисунок 2: Спектральная диаграмма, показывающая сравнение спектров всех протестированных ламп DE мощностью 150 Вт

Спектральный выход ламп (один балласт)

Поскольку ANSI-M81 является рекомендуемым балластом для 150-ваттных ламп с двойным окончанием, мы решили сравнить лампы, использующие этот балласт, чтобы установить базовый уровень производительности.

На рисунке ниже показан спектральный выход пяти различных ламп при работе с одним и тем же балластом.

Из графика на рисунке 2 можно четко выделить спектральную разницу между лампами. Лампы Aqualine Buschke (AB), Ushio и Icecap имеют очень похожее спектральное распределение, основные различия заключаются в достигнутых пиковых значениях, что приводит к различиям в цветовой температуре и значениях PPFD (PAR), как показано в таблице 2 ниже. Sylvania Aqua Arc – интересная лампа, у которой спектральный пик сильно отличается от других ламп 10000K. Лампа BLV Colorlite Blue, как и ожидалось, имеет один ярко выраженный пик на длине волны 454 нм, очень похожий на лампы 20000K, продаваемые в хобби. На рисунке 3 показано распределение света, сгруппированное по различным цветовым диапазонам.

Рисунок 3: Распределение света в различных диапазонах длин волн ламп

Таблица 2: Сравнение PPFD, CCT и потребляемой мощности различных 150-ваттных ламп DE с балластом M81 (без экранирования)

Лампа	Мощность	Напряжение	Ток	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	Вне диапазона

Что касается PPFD, то лампы Sylvania и IceCap имеют самую высокую мощность, причем лампа IceCap наиболее близка к заявленной спецификации 10000K. Интересно отметить, что лампа Sylvania Aqua Arc, несмотря на более низкую мощность в синем диапазоне, все же имеет более высокий CCT, чем лампа Ushio. Это делает еще более важным знание спектральной мощности вместе со значениями PPFD и CCT, поскольку цветовая температура сама по себе не является точным показателем того, где находятся пиковые значения. Лампа AB, как видно из спектрального графика, имеет более высокие пики в сине-фиолетовой области, и, следовательно, имеет гораздо более высокий CCT. Личный разговор с Брэдом Шоу, бывшим сотрудником Aqua Medic, показал, что лампа AB на самом деле имеет температуру 13000 К, и, как видно из результатов теста, эта лампа действительно приближается к заявленной цветовой температуре (этот результат также можно увидеть в данных других балластов). Лампы IceCap и AB – отличный выбор для аквариумистов, которым нужна четкая бело-голубая окраска.

Рисунок 4: Выходной сигнал лампы AB – экранированная и неэкранированная лампы

Различия в УФ-излучении ламп (310-400 нм) также весьма интересны. Как видно из графика на рисунке 3, лампа AB имеет значительно более высокий УФ-выход по сравнению с другими лампами, почти на 60% больше, чем лампа Sylvania, и более чем в два раза больше, чем лампы Ushio и Icecap.

Для определения влияния использования стеклянного УФ-экрана с двухцокольными лампами, лампы были протестированы с экраном, помещенным над датчиком, как было описано ранее. На рисунках 4 и 5 показано влияние УФ-экрана на спектральный выход ламп на примере лампы AB.

Использование экрана привело к снижению PPFD до 50,63 (снижение на 20%). Это 20-процентное снижение мощности довольно единообразно для всех ламп. Поскольку эти экраны предназначены для УФ-излучения, как видно из данных, наблюдается 47%-ное снижение мощности в УФ-диапазоне и примерно 27%-ное снижение в диапазоне 400-440 нм. Интересно, что УФ-экран, используемый на лампе AB, приводит УФ-выход лампы в диапазон, очень похожий на УФ-выход других ламп без УФ-экрана. Вопрос, на который еще предстоит получить адекватный ответ, заключается в том, какой уровень УФ-излучения является вредным для кораллов и других обитателей рифового аквариума. Кроме того, мы не измеряли УФ-излучение в диапазоне УФ-В и УФ-С, учитывая ограничения используемого спектрорадиометра.

Рисунок 5: Влияние стеклянного экрана на мощность лампы AB

Сравнение ламп с различными балластами

В этом разделе представлены результаты тестирования различных ламп с использованием различных балластов. Для каждой испытуемой лампы использовалось пять балластов, и данные представлены для неэкранированного и экранированного случая. Спектральные данные представлены только для экранированного случая, поскольку мы считаем, что большинство ламп будут использоваться именно таким образом.

Ushio 10000K

Лампа Ushio 10000K является популярной лампой всех мощностей. Она широко доступна для любителей рифов и относительно недорога по сравнению с другими. Когда эта лампа горела рядом с лампами AB или IceCap, на наш взгляд, они отличались по цвету, и цветовые температуры, найденные для этой лампы, подтверждают это наблюдение.

Рисунок 6: Спектральный график экранированной лампы Ushio

Таблица 3: Неэкранированная лампа Ushio 10000K мощностью 150 Вт

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	120.5	1.52	64.1	6487.7
Аромат	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
Светильники Hello	179	119.7	1.74	75.5	5994.2

Таблица 4 150W Ushio 10000K экранированный

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	166	120	1.52	52.1	6057.1
Аромат	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
Светильники Hello	178	119.8	1.73	61.2	5679.2

В таблицах 3 и 4 представлены результаты испытаний лампы USHIO 10000K с различными балластами. Как видно из результатов, разница между тремя электронными балластами (IceCap, Reliable и Aromat) очень незначительна в отношении энергопотребления, PPFD и CCT. ANSI-M81 является рекомендуемым балластом для этой лампы согласно USHIO (www.ushio.com), и он действительно генерирует больше светового потока от лампы, однако потребление энергии намного выше. Балласт Hello Lights потребляет на 2% меньше мощности, но обеспечивает на 3% больше PAR для экранированных результатов, а цветовая температура снизилась на 6%. Однако с балластом Hello Lights эта лампа значительно мерцала. Hello Lights утверждает, что этот балласт может использоваться для 150- и 175-ваттных двух- и одноцокольных ламп, однако на самом балласте указано, что он подходит только для 175-ваттных ламп. Кроме того, на балласте нет переключателя, который бы указывал балласту, какая мощность лампы используется. Это может быть причиной мерцания светового потока.

AB 10000K

Эта лампа, произведенная компанией Aqualine Bushke и продаваемая в США через Aqua Medic, является еще одной очень популярной лампой в хобби. И снова мы видим, что между электронными пускорегулирующими аппаратами, управляющими этой лампой, очень мало различий в значениях PFFD. Интересно, что в неэкранированном состоянии лампа имеет значения CCT, близкие к 13000K. Балласт Hello Lights имел самый высокий выходной показатель PPFD по сравнению с другими балластами, и при питании лампы от балласта Hello Lights мерцания не наблюдалось.

Рисунок 7: Спектральный график экранированной лампы AB

Таблица 5: Неэкранированная лампа 150 Вт AB 10000K

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	119.9	1.53	66.1	13033.8
Аромат	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
Светильники Hello	175	119.8	1.72	79	12871.2

Таблица 6: 150Вт AB 10000K экранированный

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	119.7	1.54	53.2	10762.2
Аромат	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
Светильники Hello	177	120.2	1.72	64.3	10811.5

Огромный пик на 420 нм четко виден, как и меньший вторичный пик на 546 нм.

IceCap 10000K

Эта совершенно новая лампа производится в Германии и продается компанией IceCap в США. Это многообещающая новая лампа, с отличными значениями PPFD и CCT, близким к 10000K. И здесь три электронных пускорегулирующих аппарата сравнимы по светоотдаче. Балласт M81 генерирует самую высокую мощность, но опять же имеет более высокое энергопотребление.

Рисунок 8: Спектральный график экранированной лампы IceCap

Таблица 7: Неэкранированная 150-ваттная лампа IceCap 10000K

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	167	119.8	1.51	61.8	9195.9
Аромат	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
Светильники Hello	178	119.9	1.71	72.4	8595.3

Таблица 8: 150 Вт IceCap 10000K экранированный

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	166	119.8	1.52	50.3	8270.5
Аромат	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
Светильники Hello	178	120	1.71	57.6	8042.6

Сходства между этой лампой и лампой AB многочисленны. Наибольшее различие заключается в более высоком пике при 546 нм и более низком пике при 420 нм, что объясняет более высокий PPFD и более низкие значения CCT по сравнению с лампой AB. Лампа IceCap значительно мерцала с балластом Hello Lights. В целом, это отличная лампа.

Sylvania AquaArc 10000K

Эта лампа была приобретена в Австралии и, насколько нам известно, в настоящее время не распространяется в США. Лампа представлена на сайте Sylvania ). И снова разница между электронными балластами очень незначительна, за исключением балластов Hello Lights, которые генерировали наибольшую мощность. Как и у предыдущих ламп, при работе на этом балласте наблюдалось значительное мерцание.

Рисунок 9: Спектральный график экранированной дуговой лампы Sylvania Aqua

Таблица 9: Неэкранированная 150 Вт лампа Sylvania AquaArc 10000K

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	120.4	1.53	74.8	8380.4
Аромат	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
Светильники Hello	178	120.9	1.68	95.1	8153.3

Таблица 10: 150 Вт Sylvania AquaArc 10000K экранированный

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	120.2	1.53	61.2	7854.3
Аромат	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
Светильники Hello	178	120.8	1.7	78.8	7727.1

Единственный пик этой лампы приходится на 536 нм, что уникально для всех других протестированных ламп. Несмотря на отсутствие значительных пиков в синем или фиолетовом спектре, эта лампа имеет высокую цветовую температуру. Хотя балласт Hello Lights достиг самых высоких значений PAR, эта лампа значительно мерцала при работе на нем. Один из авторов (TM) сейчас использует эту лампу над двенадцатигаллонным рифовым аквариумом в качестве единственного средства освещения. Цвет получается четким белым с минимальным зеленым или синим оттенком, что очень радует глаз.

BLV Colorlite (синий)

BLV Colorlite (синий) – это лампа, которая привлекла внимание аквариумистов совсем недавно. По своему спектру она похожа на лампу Radium, но выпускается в двухстороннем формате.

Рисунок 10: Спектральный график экранированной лампы BLV Colorlite (Blue) Как очевидно, эта лампа дает свет преимущественно из синей части спектра. Пик приходится на 454 нм.

Таблица 11: Неэкранированная лампа BLV Colorlite мощностью 150 Вт

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	119.5	1.54	30.3	RANGE
Аромат	164	121	1.48	31.8	RANGE
M81	202	121	1.82	35.7	RANGE
IceCap	172	119.8	1.52	32.2	RANGE
Светильники Hello	175	120.5	1.7	34.1	RANGE

Таблица 12: 150 Вт BLV Colorlite экранированный

Балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
Надежный	168	119.7	1.54	25.4	RANGE
Аромат	164	120.9	1.47	24.8	RANGE
M81	201	121	1.82	28.9	RANGE
IceCap	172	120	1.53	27.2	RANGE
Светильники Hello	175	120.1	1.69	27.4	RANGE

Эффективность 150-ваттных ламп

Одним из отличительных показателей работы лампы является КПД. Этот показатель представляет собой количество излучаемого PPFD, деленное на потребляемую мощность. Это измерение позволяет сравнивать лампы разной мощности и дает возможность любителю выбрать лампу, которая обеспечит наибольшее количество света на доллар, потраченный на электричество (ссылка на первую из ваших статей). Поскольку в некоторых регионах электричество становится все дороже, этот показатель является ценным инструментом при выборе осветительной установки. Ниже приведены данные по эффективности для всех ламп и балластов. Эти данные представлены только для экранированных ситуаций, поскольку именно так чаще всего используется лампа в рифовом аквариуме.

Таблица 13: Эффективность ((мкЕ/сек/м2)/ватт)

Ushio	AB	IceCap	ColorLite	Sylvania	Среднее:
Надежный	0.31	0.32	0.30	0.15	0.36	0.29
Аромат	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
Светильники Hello	0.34	0.36	0.32	0.16	0.44	0.33
Среднее:	0.31	0.32	0.30	0.15	0.37

Как видно из данных, Sylvania является самой эффективной лампой примерно на 15%, за ней следуют Ushio, AB, IceCap и, наконец, Colorlite. Что касается эффективности балласта, обратите внимание, что магнитный балласт оказался самым слабым, а почти все электронные балласты работали одинаково, за исключением балласта Hello Lights, который был очень эффективным, но вызывал мерцание на многих протестированных лампах.

Сравнение со 175-ваттными одноцокольными лампами

Вопрос, с которым часто сталкиваются любители, заключается в том, стоит ли использовать 150-ваттную лампу с двойным концом против 175-ваттной лампы с двойным концом. Сравнение двух таких ламп (AB 150W DE и AB 175W SE) показано в таблице и на рисунке ниже. Как видно из данных, разница в светоотдаче этих двух ламп очень незначительна, если обе работают с использованием предложенного производителем магнитного пускорегулирующего аппарата. (Примечание: лампа мощностью 175 Вт, используемая здесь для сравнения, является лучшей из двух ламп AB 175 Вт, которые мы тестировали в нашей предыдущей статье ).

Рисунок 11: Спектральный график, показывающий сравнение ламп AB 150W DE и AB 175W SE

Таблица 14: Сравнение лампы AB DE 150 Вт и одноцокольной лампы AB 175 Вт

Лампа и балласт	Мощность	Напряжение	Ток	PAR	CCT
175W SE- Mag. Балласт (M57)	213	120.3	1.92	64.4	11687
150W DE- Mag. Балласт (M81)	191	120.3	1.74	63.9	12229

Еще одним интересным наблюдением является тот факт, что разница в УФ-А диапазоне для двух ламп 150 Вт без экрана и 175 Вт очень незначительна. Тот факт, что поток УФ-А от аналогичных односторонних и двухсторонних ламп одинаков, никоим образом не означает, что безопасно использовать двухсторонние (с одной оболочкой) лампы без УФ-экранирования. Боросиликатное стекло, используемое в качестве оболочки для одноцокольных ламп, является хорошим поглотителем УФ-В и УФ-С. Известно, что УФ-В и УФ-С ответственны за широкий спектр потенциально вредных последствий для здоровья человека и животных, в основном связанных с кожей, глазами и иммунной системой. Пока мы не узнаем больше о выходе УФ-В и УФ-С ламп, мы не рекомендуем использовать 150-ваттную лампу без стеклянной защиты от УФ-излучения.

Заключение

Двухцокольные лампы 150 Вт – очень привлекательный выбор для освещения, и на самом деле мы считаем их лучшим выбором по сравнению с одноцокольными лампами 175 Вт – на основании того, что они производят столько же света, сколько и лампы 175 Вт, и потребляют меньше электроэнергии. Кроме того, меньший размер лампы делает ее более эффективной в отражающих светильниках. Электронные пускорегулирующие аппараты для 150-ваттных ламп также привлекательны из-за проблем с размером, весом и тепловыделением, но, похоже, они немного занижают мощность ламп по сравнению с магнитными пускорегулирующими аппаратами. Кроме того, совершенно очевидно, что разница в светоотдаче трех электронных балластов – IceCap, Reliable и Aromat – очень незначительна. Балласт Hellolight, скорее всего, не является истинным 150-ваттным балластом, поскольку он рассчитан также на 175 Вт. Эти результаты получены для новых ламп и основаны на выборке размером в одну лампу. В конечном итоге мы хотели бы получить представление о том, как эти лампы с двойным концом стареют при различных комбинациях балластов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить нескольких человек, благодаря помощи которых стало возможным проведение данного исследования. Они были достаточно любезны, чтобы предоставить нам лампы и балласты для тестирования: Дэйв и Патрик из PFO Lighting, Брейн из HelloLights.com, Брэд из Aqua-Medic, Энди из IceCap Inc. Наконец, мы хотели бы поблагодарить доктора Пола Уокера из Университета штата Пенсильвания за использование спектрорадиометра и темной комнаты для тестирования ламп.

Ссылки

1. Джоши, С. 1998. Spectral Analysis of Metal Halide Lamps Used in the Reef Aquarium Hobby Part 1: New 400-watt Lamps, .
2. Джоши, С. и Морган Д. 1999. Спектральный анализ металлогалогенных ламп, используемых в рифовых аквариумах Часть II: использованные 400-ваттные лампы
3. Джоши, С. и Морган, Д. 1999. Спектральный анализ металлогалогенных ламп, используемых в рифовых аквариумах Часть III: Новые и бывшие в употреблении 250-ваттные лампы
4. Джоши, С. и Морган Д., “Спектральный анализ металлогалогенных ламп – имеют ли балласты значение”, 2001 Annual Marine Fish and Reef USA, Fancy Publications.
5. Джоши, С., “Спектральный анализ новейших металлогалогенных ламп: Часть IV – лампы 10000К и 12000К”, 2002 Annual Marine Fish and Reef USA, Fancy Publications.
6. Джоши, С. и Маркс, Тимоти. 2002. Спектральный анализ последних металлогалогенных ламп и балластов: Часть VI, .
7. Харкер, Р. 2002 “Обзор продукции – 150-ваттная лампа Aqualine 150W и приспособление”, .

Source: reefs.com