Oświetlenie roślinne - rozważania teoretyczne

Regulamin forum
Jeżeli chcesz pomocy lub rady związanej z uprawą roślin akwariowych powinieneś udzielić niezbędnych informacji o swoim akwarium i sposobie jego prowadzenia. TUTAJ jest dostępny wzór tworzenia nowych tematów.
Kuro
Ryba
Ryba
Posty: 360
Rejestracja: 22 sierpnia 09, 10:27

Oświetlenie roślinne - rozważania teoretyczne

Postautor: Kuro » 25 maja 11, 18:33

Witam!

Dawno nie zaglądałem, trochę nabrałem doświadczenia w akwarystyce, ale niezbyt dużo, ale na chwilę obecną jestem na etapie rozważania oświetlenia do akwarium. Może nie oświetlenia dla MOJEGO akwarium, ale raczej oświetlenia roślinnego typowo.

Dla niecierpliwych: Zapraszam na koniec posta, gdzie zadaję pytania.

Tak wdrożę tutaj na szybko, skąd mi się w ogóle to wzięło. Otóż na innym forum pewna osoba rozpoczęła dyskusję na temat oświetlenia do akwarium. A konkretnie chodziło o to, czy może zastąpić zwykłe oświetlenie akwarium zwyczajną lampką halogenową (konkretnie taką zwyczajną żarówką na tym opartą).

Na początku rozpocząłem swoje rozważania porównując lumeny/luksy lamp i wyszło mi coś takiego:
Pozwoliłem sobie poszukać po googlach jak by to można przeliczać. Od razu zaznaczam, że nie jestem pewien na ile moje 'dywagacje' są prawidłowe :)

Swoje dywagację rozpocznę od przykładu, z którego czerpię wszelkie przykładowe informacje:
https://dtpsoft.strefazysku.pl/index.ph ... fa8cf7fdbb

Dane które nas interesują w tym przypadku to nie tyle waty, co światłość oraz kąt rozsyłu.
Nasza lampka halogenowa ma następujące dane:
- Światłość: 450cd
- Kąt rozsyłu: 36 stopni.

cd - kandela - w skrócie, jednostka pozwalająca nam określić parametr związany ze światłem żarówki :)

Następnie przytoczę wzór, względem którego policzymy ile lumenów dałaby nam taka żaróweczka:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Lumen

sr - steredian - w skrócie, oznacza nam, jak bardzo rozproszymy (w tym wypadku) światło.

jest tam napisane, że 1 lumen równa się iloczynowi jednego kandela i jednego sterediana.

Sterediany oznaczamy ze wzoru obecnego tutaj:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Steradian

Co nas interesuje?
Otóż światło, które rozchodziłoby się w każdym kierunku ma 4PI steredianów. Wiemy, że nasza lampka ma rozproszenie światła równe 36 stopniom. Robimy proste proporcje:

36 = x
720 = 4PI (Dla przypomnienia PI = 180 stopni)

Wyjdzie nam, że:

x = (36 * 4PI)/720

Co po szybkim ruchu na kalkulatorze zwróci nam... 0.2PI sr (sterediana)

Możemy teraz wrócić do naszego pierwszego linka, który po przerobieniu mówi nam, że:

lm = sr*cd

Oznacza to, że jeżeli chcemy poznać ile nasza lampka da nam lumenów, trzeba pomnożyć nasze obliczone sterediany, przez kandele podane nam w danych lampki.

Wychodzi...

lm = 90[lm]

A teraz prosty przykład świetlówki philips:
http://www.febri.pl/index.php/id_21157_ ... oddet.html
1000[lm].


Podsumowując:
O ile nie walnąłem jakiegoś głupiego błędu, nie przejechałem się w jednostkach ani nic z tych rzeczy... To taka lampka daje nam dosyć liche światło zwłaszcza w porównaniu ze zwykłą świetlówką 15W.

PS. Wydaje mi się jednak, że ten wynik jest prawdopodobny, zwłaszcza po tym, jak przeczytałem, że te lampki świetnie dogrzewają... Prawdopodobnie dużo większa energia jest zużywana przez tą lampkę na wypromieniowywanie ciepła zamiast na generację światła widzialnego.

PPS. Taka żarówka natomiast: https://dtpsoft.strefazysku.pl/index.ph ... mm_230V_CL jest już dużo lepsza. Lumeny są całkiem korzystne :) Ciężko znaleźć świetlówki 'rury' o takiej wartości tego parametru :)

Polecam patrzeć na świetlówki pod kątem właśnie lumenów/luksów gdyż mówią one jednak dużo więcej o naszym źródle światła :)


Szybko okazało się, że miałem błąd w obliczeniach, więc dorzucam poprawkę:
Witam ponownie!

Jednak zrobiłem błąd w obliczeniach powyżej :) Wyszło 90PI[lm], W przybliżeniu wychodzi ok. 283[lm]

Jednak dalej podtrzymuję zdanie, że ilość światła jest podobna do świetlówki 6-8W (tak jak mówiłem wczesniej Gro-Luxy dają go bardzo mało po porównaniu do 4200K no-name
Np:
http://www.luxmarket.pl/i/osram/swietlo ... tment_tabs
Skuteczność świetlna: 45lm/W (dla wersji trójpasmowych) i ok 32 lm/W dla standardowych.
Wychodzi ok 190[lm] na 6W, ok 250 na 8W


a na samym końcu zacząłem ponownie analizować sens świecenia w akwarium, i okazało się, że lumeny to jest zły przelicznik jakości światła roślinnego!
Witam!

Naszło mnie trochę na analizowanie światła pod rośliny i oto co mi wyszło.

Wszystkie moje powyższe rozważania są... błędne ;) Albo raczej prawidłowe, jeśli byśmy brali pod uwagę to, jak jasno jest w akwarium. Dla czego?

Ponieważ lumeny, luksy i te wszystkie pozostałe jednostki zostały wymyślone po to, aby człowiek mógł się odnieść do tego jak ON dobrze widzi jakąś rzecz. Na ogół odnosi się to do światła o długości 550nm które człowiek widzi najlepiej. Tak więc jakbyśmy rozważali tylko same waty oraz jak największą ilość lumenów właśnie w takich świetlówkach, to wyjdzie nam, że sobie kupimy dobrą... lampkę na biurko, a nie lampkę dla roślin!

Skutecznym parametrem do liczenia światła przydatnego nam dla roślin, jest parametr PAR. Niestety wzięcie pod uwagę tego parametru na ogół będzie u nas oznaczało całą rzeszę zmian w toku rozumowania, począwszy od przejścia na fizykę kwantową ;) Wpadają nam tutaj magiczne wzory biorące pod uwagę armię różnych stałych w różnych dziwacznych wielkościach fizycznych... Ale w skrócie, parametr PAR można określić np w W/m^2 (waty na metr kwadratowy). Jest to już dość wygodne, ale niestety niezbyt wystarczające, ponieważ owy parametr bierze także pod uwagę widmo światła.

Co mogę powiedzieć (ale pewnie już nie mszt, bo swoją lampkę kupiła i jest z niej zadowolona ;P) to to, że aby kupić dobre światło, powinniśmy szukać lampy w danej kategorii Watowej (np szukajmy lampki 2W) z jak najniższym parametrem lm (lumen) ew lx (lux) i jednocześnie takiej, która nie wpada nam w światła podczerwone i ultrafioletowe :). Dla czego nie obchodzi nas częstotliwość 550? Ponieważ rośliny jej nie potrzebują w fotosyntezie.
Mały wykresio:

Obrazek

Ten bąbelkowy kwiatek na środku nam zasłania miejsce, w którym najlepiej widzimy :) Widać jednak na wykresiku tak na prawdę, jakie światło rośliny lubią naj. A jest to światełko niebieskie. Jak im jeszcze przysmażymy światełkiem czerwonym, to już w ogóle luzik mamy :).
Kolejny wykresio:

Obrazek

Jakby się tutaj zagłębić w te wszystkie chlorofile, to mamy nawet wyjaśnienie, dla czego roślinki są dla nas soczyście zielone gdy świecimy na nie światłem najlepszym dla nas. Dla czego? Ponieważ właśnie tą długość promieni świetlnych chlorofile odbijają (znaczy jedne odbiją zielone, inne żółtawe). A jeśli coś będzie światło odbijać, to znaczy że go nie wchłonie, co również oznacza, że nie bierze udziału w fotosyntezie. W skrócie, im zieleńsze mamy roślinki, tym więcej mamy tak na prawdę światła które im się nie przydaje. Analizując wzorki na te kandele magiczne i lumeny/luksy myślę, że można by policzyć ile Watów zużywa dana świetlówka na światło dlugości 550nm a ile na całą resztę spektrum. Niestety tutaj nie dam sobie głowy uciąć, bo jednak godzina robi swoje, a jutro (dziś) do pracy trza iść ;)

Podsumowując: Aby rośliny miały jak najlepsze przyrosty, ewentualnie aby jak najlepiej korzystały ze światła, trzeba patrzeć na to, by jednak światło miało jak najmniej lumenów oraz nie wypadało poza granice 400-700nm. Należy następnie zwrócić uwagę jakie podbicie ma świetlówka na długościach fioletowej/niebieskiej (350nm-400nm) oraz czerwonej/żółtej (700nm-750nm) Potem należy patrzeć faktycznie na Waty oświetlenia.

Ale niestety nie dam głowy jak ma się tutaj przelicznik W/l. Z tego co analizowałem sobie, wychodziło, że tak na prawdę w obliczeniach nie interesuje nas to, ile W dociera do obiektu, a ile W wychodzi ze źródła światła. Więc jeśliby wierzyć mnie, to tak na prawdę istotne są te waty, a nie lumeny/luksy. Oznaczałoby to tyle, że nie da się na roślinach oszczędzać bo trzeba im dostarczyć te waty tak czy owak. (Choć w grę tak na prawdę wchodzą Waty wysłane przez źródło w jednym 'kwancie' - tu by mnie mój fizyk oblał chyba ;D - więc może być tak, że np oświetlenie diodowe wysyła te waty w mniejszej ilości 'strumieni' ale większe jeśli chodzi o wartość.).

Na koniec podaję źródła na których opierałem swoje powyższe wywody.
http://ebiolog.pl/a-28.html
http://www.ib-pan.krakow.pl/pubs-pdf/Wi ... 71-288.pdf
http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Awiat ... _widzialne
http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll_a
http://en.wikipedia.org/wiki/Candela


Jeśli ktoś miał siłę to przeczytać, to ja w takim razie na zakończenie moich rozważań mam parę pytań :)

1) Jak to jest z lampami innymi niż świetlówki (czyli halogeny, diody i zwykłe żarówki). Wiadomo jakie widmo one generują? Ponieważ nie mogę oprzeć się wrażeniu, że np taka żarówka diodowa generuje światło skumulowane wokół właściwie jednej długości fali i np taka biała dawałaby nam najwięcej światła w długości 550nm i podobnych, czyli zupełnie nie potrzebna by była taka żarówka, jeśli zależałoby nam na roślinach?
2) Wynikałoby z tego tak na prawdę, że zamiast np dwóch białych żarówek, które dałyby nam najlepsze doznania estetyczne, lepiej dać po jednej czerwonej i jednej niebieskiej ponieważ takie światła są lepiej przyswajalne ?
3) Czy można założyć, że porównując dwie żarówki o takiej samej mocy w Watach, zakładając że straty mocy mają podobne, lepiej dla roślin będzie, jeśli wybierzemy taką, która ma mniej lumenów?
4) W sumie lumeny są wyznacznikiem światła o długości 550nm, czyli im ich mniej, tym więcej dostajemy światła w barwach czerwona i niebieska? (porównując dwie świetlówki)

Wróć do „Rośliny”



Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 72 gości