Лумени, лукс, PAR и PPFD: какво всъщност трябва да измерват купувачите на аквариуми

Спецификациите на осветлението стават объркващи, когато се смесват термини от човешкото зрение, науката за растенията и електротехниката. Лумени, луксове, PAR, PPFD, ватове и цветна температура не са взаимозаменяеми. Всеки отговаря на различен въпрос. Надеждна спецификация за-светлина на аквариума трябва да посочва кое количество е измерено, къде е измерено, с какъв инструмент и при какви работни условия.

Лумените описват светлинен поток, претеглен от чувствителността на човешкото око. Луксът описва лумени на квадратен метър на повърхността. Международната комисия по осветление дефинира фотометрията около стандартните функции за-човешка зрителна реакция. Това прави лумените и луксовете полезни за описване на възприеманата яркост и комфорт при гледане, но те не отчитат еднакво всички фотосинтетично релевантни фотони. Сините и тъмно-червените фотони могат да допринесат по различен начин за стойността на лумена, тъй като окото е най-чувствително около зелената област при фотопични условия.

PAR означава фотосинтетично активно лъчение, обикновено покриващо дължини на вълните от 400 до 700 нанометра. В аквариумната практика PAR метър обикновено отчита фотосинтетична плътност на фотонния поток или PPFD в микромола фотони на квадратен метър в секунда. Строго погледнато, PAR е спектралната област, а PPFD е измерената плътност на фотоните, въпреки че хобито обикновено нарича отчитането стойност на PAR. Това измерване е по-биологично релевантно за фотосинтезиращи организми, отколкото лукс, но все още не идентифицира пълното спектрално разпределение или гарантира биологичен резултат.

PPFD номерът никога не трябва да се отделя от местоположението. Светлината пада неравномерно поради лещи, рефлектори, дифузори, монтажна височина, скоби, твърд пейзаж, растителни сенници, коралова структура и прозрачност на водата. Създайте решетка и измерете повърхността, средната-вода и нивото, заето от растения или корали. Запис в центъра, отпред, отзад и ъглите. Минимумът, максимумът, средната стойност и еднаквостта са ценни. Приспособление с умерено средно и добро покритие може да бъде по-полезно от такова, което създава впечатляваща централна гореща точка и слаби ръбове.

Подводното измерване също изисква правилния сензор и процедура. Квантов сензор, калибриран само във въздуха, може да чете по различен начин, когато е потопен, защото оптичният интерфейс се променя. Производителите на подводни квантови измервателни уреди прилагат или определят корекции-ефекта на потапяне. Сензорът трябва да е нивелиран, да се държи в предвидената ориентация, да се пази от отражения, причинени от ръце или инструменти, и да се остави да се стабилизира. Измерванията от различни сензори не трябва да се третират като напълно взаимозаменяеми, освен ако не са известни техният спектрален отговор и калибриране, особено при тесно-лентови сини или много-канални LED тела.

Ватовете остават полезни, но за енергийна и топлинна оценка, а не за биологична продукция. Измерете действителната входна мощност при представителни настройки. Ако дадено осветително тяло се рекламира като 100 вата, но потребява значително по-малко, оценката може да се отнася за теоретичния капацитет на светодиода, а не за потреблението на системата. Обратно, високата електрическа мощност не доказва висока подводна PPFD. Загубите на драйвери, термичното дроселиране, неефективната оптика и спектралните избори влияят на резултата. Докладвайте мощността заедно със светлинна карта, а не като заместител на такава.

Цветовата температура и CRI добавят информация за външния вид, а не за пригодността на растенията или коралите сами по себе си. Два продукта с еднаква корелирана цветова температура могат да имат различно спектрално разпределение на мощността. Смесването на RGB или RGBW също може да създаде подобна-изглеждаща бяла светлина чрез различни комбинации от канали. За професионално сравнение поискайте спектрални данни, подводни PPFD карти на заявени разстояния, действителна мощност и работните настройки, използвани по време на теста.

Практическата йерархия е проста. Използвайте лумени или лукс, за да обсъдите видимата-човешка яркост. Използвайте PPFD, за да картографирате доставката на фотони за фотосинтезиращи организми. Използвайте спектрометър, когато спектралният състав има значение. Използвайте ватове, за да оцените вложената енергия и топлинния товар. След това свържете тези измервания с наблюдения на формата на растенията, реакцията на коралите, поведението на рибите, водораслите, химията на водата и поддръжката. Нито един показател не може да замени цялата аквариумна система.

Интегралната дневна светлина или DLI може да добави още един полезен слой. DLI представлява натрупаните фотосинтетични фотони, доставени за един ден, така че комбинира PPFD с времето. Аквариум, получаващ висок пик за кратък интервал, може да има подобна дневна сума като аквариум, получаващ по-ниска светлина за по-дълго време. Равният DLI обаче не доказва еднакъв биологичен отговор, тъй като организмите могат да реагират различно на пикове, тъмни периоди, спектър, температура и наличност на въглерод. Използвайте DLI като инструмент за сравнение, а не като обещание за идентичен растеж.

Несигурността на измерването трябва да се докладва честно. Калибрирането на сензора, спектралното несъответствие, косинусовата реакция, корекцията на потапяне, позиционирането, движението на повърхността и повторяемостта влияят върху резултатите. Листът с търговски данни трябва да идентифицира дали стойностите са измерени, симулирани или типични. Ако карта е създадена от една производствена проба, маркирайте я съответно. За контрол на качеството изберете по-малък набор от повтарящи се точки на измерване и дефинирайте толеранси спрямо референтна единица. Това често е по-практично от пресъздаването на пълна лабораторна карта за всяка лампа.

Потребителите могат да изпълнят по-проста версия на същия метод. Фиксирайте височината на монтаж, оставете лампата да загрее, измерете или запишете настройките и вземете показания на отбелязаните места. Ако няма наличен PAR метър, последователни снимки и луксомер могат да помогнат за проследяване на относителните промени в същия спектър, но те не трябва да се представят като подводен PPFD. Ключът е да се избегне фалшива точност. Скромен набор от добре-документирани измервания е по-надежден от голям брой, копирани от друг резервоар, разстояние, сензор или канална програма.

Една добре-проектирана продуктова страница може да представи тези показатели на слоеве. Поставете на първо място предназначението, размерите, действителната мощност и тестваното покритие. Следвайте подводната PPFD карта и условията на измерване. След това предоставете спектъра и обяснение на контролите. Запазете лумени или луксове за визуално-сравняване на светлината, ако се измерват, но не ги поставяйте там, където потребителите ще ги сбъркат с растения или корали. Ясните етикети и условията на тестване са по-убедителни от необяснените числа, защото професионалните купувачи могат да ги възпроизведат, а потребителите могат да разберат техните ограничения.

ФАКТИЧЕСКА ОСНОВАНИЯ

[1] Инструменти Apogee. Аквариумни PAR/квантови измервателни уреди: PAR обхват, PPFD единици и подводни аквариумни измервания. https://www.apogeeinstruments.com/aquarium-par-meters/

[5] Международна комисия по осветление. Фотометрия-системата CIE за физическа фотометрия. https://www.cie.co.at/publications/photometry-cie-system-physical-photometry-2

[6] Инструменти Apogee. Подводна точност на квантовите сензори. https://www.apogeeinstruments.com/content/Accuracy-of-Apogee-Quantum-Sensors-Underwater.pdf

[7] Инструменти Apogee. Подводен квантов измервателен уред MQ-210X: бележки за-ефект на потапяне и спектрален-отговор. https://www.apogeeinstruments.com/mq-210x-квантов-метър-с-подводен-сензор/

[8] Министерство на енергетиката на САЩ. Възможности за научноизследователска и развойна дейност на твърдо -осветление: лумените се претеглят според човешката визуална реакция. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/01/f70/ssl-rd-opportunities2-jan2020.pdf