Видеть свет: Светодиодная оптика

23

Светодиодное освещение начинает набирать обороты в аквариумистике, и это может быть очень сложным предметом, который необходимо освоить, пытаясь принять взвешенное решение о покупке как потребитель. Ранее мы уже затрагивали тему недостаточного или избыточного драйва светодиодов с Джеффом Литтлджоном из CoralSky, и нам посчастливилось получить отличную информацию о светодиодной оптике от Джеффа из его сообщения на форуме CoralSky, чтобы поделиться ею с нашими информированными читателями.

Обычно, когда мы думаем о светодиодной оптике, на ум приходит пластиковая линза, используемая над самим светодиодом для фокусировки или рассеивания света. Нам нужно сделать шаг назад и понять, что сам светодиод имеет защитный кожух, называемый первичной оптикой. Первичная оптика служит двум целям: защите и формированию светового потока диода.

Производители используют пространственное распределение (или форму света) при описании светодиода, имея в виду распространение света от центральной оси устройства. В аквариуме светодиоды устанавливаются лицевой стороной вниз и внутрь аквариума, и если представить себе линию, проходящую вертикально от центра светодиода, то пространственное распределение света измеряется в градусах от этой центральной оси. Например, 120-градусный светодиод будет распространять луч на 60 градусов в каждую сторону.

“Это одна из причин, почему светодиодное освещение более эффективно, чем металлогалогенные или люминесцентные источники света, которые излучают свет почти сферической формы”, – говорит Литтлджон. “Это означает, что большая часть излучаемого света направлена в сторону от предполагаемого объекта, и для перенаправления этого света в нужное русло необходимо использовать отражатель. Поскольку не существует идеально отражающей поверхности, это приводит к потере эффективности”.

Но только потому, что светодиод рассчитан на 120 градусов, это не означает, что вы получите световой удар светодиода по всему спектру. Как и любой другой точечный источник света, он будет тем сильнее, чем ближе к центру. Вдоль центральной оси светодиод излучает 100 процентов своей относительной силы света и будет терять интенсивность, чем дальше вы будете удаляться от центральной оси.

Для простоты, если светодиод с яркостью 100 люмен будет излучать 100 люмен света в центре, то при измерении, проведенном под углом 25 градусов от центральной оси, мощность светодиода упадет до 80 люмен. Продолжая движение от центральной оси, измерение, проведенное под углом 45 градусов от оси, даст только 40 люмен, и так далее, пока под углом 60 градусов не будет излучаться только 10 люмен или около того.

См. также опцию “Диффузорный колпак” для Maxspect Jump MJ-L165

Теперь, когда у нас есть лучшее понимание первичной оптики, давайте углубимся во вторичную оптику. Вторичная оптика – это отдельные компоненты, которые обычно изготавливаются из акрила или поликарбоната оптического класса и устанавливаются поверх первичной оптики для дальнейшего формирования пучка света. Цель вторичной оптики – увеличить относительную силу света. В качестве примера Литтлджон приводит оптику Fraen 8 градусов, которая может фактически увеличить интенсивность светодиода в 27 раз.

“2 700 люмен из 100-люменного светодиода – звучит здорово, верно?”, – отмечает Литтлджон. “Не так быстро. Вся эта дополнительная интенсивность по-прежнему достигается только непосредственно под центральной осью светодиода. В случае узкой оптики интенсивность света сильно падает лишь на несколько градусов от центральной оси. Узкая оптика создает “карандаш” света высокой интенсивности, и почти никакой свет не излучается за пределами этого очень узкого луча”.

Цифры звучат невероятно, но в типичном аквариумном освещении светильник должен быть установлен так высоко над аквариумом, чтобы получить какое-либо полезное распространение от светодиодов, что делает их непригодными с практической точки зрения. Существуют некоторые более практичные вторичные оптические системы для использования в хобби, например, Fraen wide beam или Ledil Rocket W, которые действительно увеличивают световой поток светодиода, но в гораздо меньших масштабах. Широкоугольная оптика Fraen увеличивает световой поток в 2,4 раза и направляет его на 58 градусов.

“Помимо очевидного преимущества получения большего количества света от того же количества светодиодов, для более глубоких аквариумов добавление вторичной оптики значительно улучшит проникновение света через толщу воды”, – добавляет он. “По моему мнению, для аквариумов глубиной до 24 дюймов светодиоды не требуют дополнительной оптики, чтобы достичь дна со значительным количеством световой энергии. Для аквариумов глубиной более 24 дюймов дополнительное проникновение света, обеспечиваемое вторичной оптикой, перекрывает достаточное количество их недостатков, чтобы оправдать их использование”.

Почему же тогда оптика не используется повсеместно? По словам Литтлджона, у вторичной оптики есть недостатки, причем некоторые из них весьма существенны:

1. Они могут быть дорогими. Они обычно увеличивают стоимость каждого светодиода на 25-50%.
2. За редким исключением, они создают резкий переход от яркого к темному. Другими словами, “края” конусообразного светового рисунка могут быть очень четкими. Это создает “эффект фонарика”, когда все в пределах светового луча очень яркое, а все за пределами луча – очень темное.
3. Они препятствуют смешиванию цветов. Поскольку большинству из нас нравится актинический эффект синего освещения, и поскольку большинство из нас предпочитает более холодный цвет, чем самый холодный белый светодиод, мы должны использовать в наших системах комбинацию королевских синих и белых светодиодов. При добавлении вторичной оптики в аквариуме могут появиться явные бело-голубые пятна. Этот эффект можно уменьшить, уменьшив расстояние от центра до центра каждого светодиода, чтобы конусы эффективно перекрывались, но он все равно может быть очень заметен, когда наши кораллы растут к верхней части аквариума. Кроме того, наши скальные образования и кораллы отбрасывают тени, которые могут быть отвлекающе синими или белыми под вторичной оптикой.

Смотрите также Straton Pro – новейший плоскопанельный светодиодный светильник ATI

Каков же итог всего этого? Для Литтлджона есть два важных вывода из его сообщения.

“В мелких аквариумах я сторонник использования прямых светодиодов без дополнительной оптики”, – утверждает он. “Я обнаружил, что можно добиться достаточного количества света для кораллов с высокой освещенностью, не будет эффекта фонарика, не будет пятен и тени будут более равномерно окрашены”.

Что именно представляет собой достаточное количество светодиодных ламп для светолюбивых кораллов, спросите вы? Литтлджон рекомендует плотность светодиодов около 24 штук на квадратный фут для аквариумов глубиной от 10 до 12 дюймов, 36 штук на квадратный фут для аквариумов от 12 до 18 дюймов и 48 штук на квадратный фут для аквариумов глубиной от 18 до 24 дюймов, используя номинальный ток привода, который он описал в предыдущем сообщении на сайте Reef Builders.

“В более глубоких аквариумах глубиной более 24 дюймов мне нравится добавлять к светодиодному массиву вторичную оптику. Я заметил, что относительно небольшое количество вторичной оптики может обеспечить достаточное проникновение дополнительного света и при этом минимизировать пятнистость и цветные тени”, – говорит он. “Это может потребовать некоторых проб и ошибок, но я считаю, что хорошей отправной точкой является покрытие от 15 до 25 процентов светодиодов хорошей вторичной оптикой, а плотность светодиодов может составлять 54 или даже 60 светодиодов на квадратный фут при номинальном токе привода”.

Мы видим большой потенциал в хобби в ближайшие годы со светодиодами и другими современными видами освещения, и мы будем продолжать предоставлять вам более качественную информацию о достижениях в этой многообещающей технологии.

Source: reefbuilders.com