AcquaPortal Forum Acquario Dolce e Acquario Marino - Visualizza un messaggio singolo - Traduzione - Light in the Reef Aquaria By Dmitry Karpenko, Vahe Ganapetyan - Advancedaquarist.com

DaveXLeo · 15-07-2013, 12:59

Come si può vedere, il divario nella gamma 480nm sia correttamente riempito (questo dispositivo utilizza LED blu della Cree). Inoltre, un piccolo picco nella gamma 660nm è disponibile. Tuttavia, eventuali lunghezze d'onda nel range 400 - 430nm, che potrebbero promuovere la fluorescenza di molti organismi marini, sono praticamente assenti.

Questa gamma è presente nella maggior parte delle plafoniere a LED. Fino a poco tempo, nessun LED di qualità adeguata erano disponibili sul mercato per la gamma 420nm. Per le poche offerte disponibili i prezzi erano piuttosto alti, con il tempo un tempo di vita breve e di scarsa efficienza. Allo stesso tempo, la radiazione totale richiesta in questo intervallo di lunghezze d'onda è abbastanza significativa, e aggiungendo il numero dei LED il costo totale del dispositivo sarebbe gravemente incrementato. Come risultato, i fabbricanti di plafoniere, installano una piccola frazione del numero richiesto di LED attinici puri. All'inizio del 2012 questa situazione ha il potenziale per cambiare rapidamente dopo l'introduzione dei LED 420nm efficienti e relativamente poco costosi [15]. Utilizzando questi LED di nuova generazione nella gamma di lunghezza d'onda attinica, è possibile creare un apparecchio a LED conveniente con spettro adeguato richiesto per la vasca di barriera.
Molti appassionati hanno cercato di utilizzare i LED a basso costo cinesi senza marchio nel campo attinico. Tuttavia, la loro efficienza è bassa e, di conseguenza, il cristallo deteriora rapidamente a causa del surriscaldamento. Peggio di tutto, questo deterioramento è difficile da stimare visivamente, dal momento che la sensibilità dell'occhio nella gamma 420nm è molto povera. Inoltre, la distribuzione spettrale di tali LED di bassa qualità può essere molto ampio (da 350nm nell'ultravioletto, e fino alla luce verde): queste lunghezze d'onda più lunghe incidono sulla visibilità della fluorescenza del corallo. Allo stesso tempo, la ricerca condotta dal Joint Research Center della Commissione europea [12] mostra che la luce UV con lunghezze d'onda più corte può causare fosforescenza sgradevole di piccole particelle sospese in acqua (Fig. 24).

Fig.24 Fosforescenza di piccole particelle in sospensione sotto illuminazione UV

Il diagramma contiene diversi grafici per la fosforescenza di particelle di dimensioni diverse. Siamo soprattutto interessati a particelle di dimensioni di circa 60 micron, che sono abbondanti in un acquario di barriera. Quando irradiato con lunghezze d'onda più corte di 370 - 380nm, questa fosforescenza può essere molto significativa.

Gli ampi diagrammi spettrali dei LED della generazione precedente, contenevano una porzione significativa di radiazioni a 370nm che ha causato notevole fosforescenza di particelle sospese in acquario, quindi molti dei costruttori LED fai da te hanno raccomandato l'uso pochissimi LED attinici puri.

Fortunatamente, l'ultima generazione di LED ha una larghezza di banda efficace di circa 30 nm [15], e utilizzando i LED nella gamma 400 - 430nm possiamo evitare la fosforescenza di particelle in sospensione, anche se il potere di radiazione totale può essere molto elevato.

Cercheremo ora di stimare la quantità di luce a lunghezze d'onda selezionate: 400 - 440nm, 440 - 480nm, 480 - 520nm e 520 - 700nm. Ciascun intervallo sarà conforme a un canale di colore in un apparecchio a LED e può essere ottenuto utilizzando un tipo o una combinazione di diversi tipi di LED.

L’insolazione cosulla superficie dell'oceano dipende dalla presenza di nuvole, posizione del sole, e di altri fattori. Per le nostre stime assumeremo una insolazione media mensile del 1789 J/cm2, sulla base di 3 mesi per le statistiche Fiji [20]. Assumendo un fotoperiodo di 12 ore, questo si traduce in 413 W/m2

Per integrazione della potenza di radiazione solare secondo Fig.3, otterremo la distribuzione del potere della luce visibile nel sub-range sopra per diverse profondità (Tabella 2):

Tabella 2 potenza luminosa media (in W per mq) per gli intervalli spettrali definiti durante il giorno

Anche se la tabella è basata sulla distribuzione spettrale naturalmente disponibile a profondità specificate, si noti che la gamma 400 - 500nm è la più necessaria, in quanto fornisce la migliore colorazione e fluorescenza nei coralli; e che la radiazione di lunghezza d'onda nella gamma dei 500 - 700nm è scarsamente utilizzata da organismi fotosintetici marini. Allo stesso tempo, l'occhio umano è molto sensibile alla gamma 520 - 600nm e quindi non occorre molta potenza di radiazione in tale intervallo: una quantità anche minima di illuminazione sarà sufficiente per l'occhio a percepire la vasca come illuminata. Nel frattempo, la supplementazione di LED 660nm può essere utile per gli organismi in acque poco profonde. Allo stesso tempo, questa lunghezza d'onda, in combinazione con la gamma 400 - 420nm, promuoverà la corretta resa del colore viola.

Come abbiamo mostrato, la gamma 400 - 480nm è più importante per organismi fotosintetici marini. Nel loro ambiente naturale i coralli sono sempre a 52 55W/m2 di potenza ottica nella gamma 400 - 440nm e 60 per 64W/m2 nell'intervallo 440 - 480nm.

Se solo queste lunghezze d'onda sono utilizzate nel dispositivo, utilizzando l'espressione empirica Watts/m2 = 0,21 * L [19], possiamo ottenere livelli di illuminazione tra 528 e 567 mmol • photons/m2/s. Come si è visto sopra, questo è sufficiente per una corretta crescita e la colorazione dei coralli fotosensibili.

Tuttavia, non è consigliabile utilizzare questo potere radiente tutto il tempo sopra l’acquario di barriera, ed i seguenti fattori devono essere considerati:
• Oltre alle lunghezze d'onda di cui sopra, per un migliore effetto visivo più appassionati potranno anche utilizzare i LED in altri campi. Con questi LED si contribuirà anche alla potenza ottica totale irradiata.
• UnapPotenza di radiazione superiore a 400μmol • photons/m2/s può essere troppo alta. La produzione di cromoproteine si ferma sotto di 100 mmol • photons/m2/s, cioè ad un livello di illuminazione 4 volte più piccolo.
• Molti acquariofili utilizzano i controller per imitare albe / tramonti e altri effetti, e la potenza irradiata può cambiare in modo significativo durante il giorno. La potenza media durante il fotoperiodo sarà inferiore alla potenza massima.
• organismi fotosintetici marini più efficienti utilizzano radiazioni con lunghezze d'onda intorno a 430nm, e questa gamma stimola anche la loro colorazione più intensa.

Noi crediamo che la massima potenza di radiazione più ragionevole dovrebbe essere di circa 45W/m2 per la gamma 400 - 440nm e circa 40W/m2 per la gamma 440 - 480nm. Nota: Qui e sopra citiamo potenza radiazione ottica piuttosto che la potenza elettrica consumata dai LED. Per determinare il numero di LED necessari in un dispositivo e la loro corrente nominale, questi dati devono essere convertiti in energia elettrica, che dipende dalla efficienza dei LED effettivamente utilizzata. Questi calcoli, la selezione di particolari LED e altre questioni riguardanti l'effettiva costruzione di un apparecchio a LED saranno prese in considerazione nel nostro prossimo articolo.

Se la vasca di barriera corallina è illuminata solo in questi intervalli di lunghezza d'onda per 12 ore, con brevi albe e tramonti specifiche per la zona equatoriale, otterremo una potenza media di radiazione di 400μmol • photons/m2/s, il che è sufficiente per la produzione ottimale di cromoproteine . Dal momento che la lampada è probabile che includa anche i LED in altre lunghezze d'onda, possiamo tranquillamente assumere che queste cifre comprendono un certo margine di potenza.

Si noti inoltre che, anche se 400μmol • potenza di radiazione photons/m2/s è ottimale per la colorazione dei coralli, ad alta illuminazione richiede condizioni dell'acqua incontaminate in vasca. Potenza di radiazione 4 volte al di sotto di questo livello è già sufficiente per avviare la produzione di cromoproteine nei coralli. Si consiglia di iniziare lentamente, con i livelli di illuminazione iniziali vicino al limite inferiore di circa 100μmol • photons/m2/s. Entro alcuni mesi, è possibile aumentare gradualmente l'illuminazione, mentre si monitorano i parametri dell'acqua e la reazione dei coralli. Se il sistema è stabile e tutti i parametri sono nel range ottimale, la potenza ottica può essere aumentata gradualmente fino a 400μmol • photons/m2/s.

Come abbiamo visto, i parametri formali, come CRI e CCT non sono molto utili per determinare se una particolare lampada è adatta per un acquario di barriera. Allo stesso tempo, abbiamo bisogno di sottolineare ancora una volta che sufficiente potenza nella gamma di lunghezza d'onda 400 - 480nm è di fondamentale importanza. Se questa condizione è soddisfatta, gli altri parametri della lampada possono essere selezionati in base alle singole preferenze del proprietario (solo assicurarsi che la potenza totale irradiata non superi i valori raccomandati). Dobbiamo ammettere, purtroppo, che la maggior parte degli apparecchi di illuminazione disponibili in commercio oggi utilizzano solo la gamma 450 nm e al di sopra, mentre una gamma in definitiva importante tra 400 e 440nm di solito è lasciata fuori, o non è adeguatamente rappresentata.

References
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Color_vision
2. David H.Hubel, Eye, Brain and Vision. 256p., 1995, ISBN/ASIN: 0716760096
3. http://www.ecse.rpi.edu/~schubert/Li...le-Chapter.pdf
4. http://ies.jrc.ec.europa.eu/uploads/...R_22217_EN.pdf
5. http://rybafish.umclidet.com/zooksan...a-korallov.htm
6. http://afonin-59-bio.narod.ru/4_evol...es_13_algy.htm
7. http://medbiol.ru/medbiol/botanica/000a984c.htm
8. http://batrachos.com/node/442
9. http://reefcentral.com/forums/showpo...7&postcount=27
10. http://www.photo-mark.com/notes/2010...ancks-despair/
11. http://reefbuilders.com/2010/06/17/g...light-addicts/
12. http://ies.jrc.ec.europa.eu/uploads/...R_22217_EN.pdf - 26p.
13. R.W.Burnham, R.M.Hanes, C.J.Bartleson Color: A Guide to Basic Facts and Concepts. New York: John Wiley, 1953
14. Thai K. Van, William T Haller, and George Bowes Comparison of the Photosyntetic Characteristics of Three Submersed Aquatic Plants. www.plantphysiol.org/content/58/6/761.abstract
15. http://www.led-professional.com/prod...t-uv-led-chips
16. C.D'Angelo, J.Wiedenmann, Blue light and its importance for the colors of stony corals, Coral Magazine, Nov./Dec. 2011
17. How much electricity costs, and how they charge you
18. Ecotech Marine's Radion XR30w wins the 2011 Reef Builders LED showdown
19. http://www.onsetcomp.com/support/kno...nit-conversion
20. http://earthobservatory.nasa.gov/Fea...ance/page2.php
21. http://reefkeeping.com/issues/2002-0...ture/index.php
22. Leletkin V.A., Popova L.I., Light absorption by carotenoid peridinin in zooxanthellae cell and setting down of hermatypic coral to depth, Zh. Obshch. Biol. 2005 May-Jun;66 (3)

15-07-2013, 12:59	#3
DaveXLeo Discus Registrato: Oct 2010 Città: Roma Acquariofilo: Marino N° Acquari: 1 Età : 42 Messaggi: 2.692 Foto: 0 Albums: 0 Post "Grazie" / "Mi Piace" Grazie (Dati): Grazie (Ricev.): Mi piace (Dati): Mi piace (Ricev.): Mentioned: 86 Post(s) Feedback 0/0% Annunci Mercatino: 0 Vendo - Acquisto - Scambio	Come si può vedere, il divario nella gamma 480nm sia correttamente riempito (questo dispositivo utilizza LED blu della Cree). Inoltre, un piccolo picco nella gamma 660nm è disponibile. Tuttavia, eventuali lunghezze d'onda nel range 400 - 430nm, che potrebbero promuovere la fluorescenza di molti organismi marini, sono praticamente assenti. Questa gamma è presente nella maggior parte delle plafoniere a LED. Fino a poco tempo, nessun LED di qualità adeguata erano disponibili sul mercato per la gamma 420nm. Per le poche offerte disponibili i prezzi erano piuttosto alti, con il tempo un tempo di vita breve e di scarsa efficienza. Allo stesso tempo, la radiazione totale richiesta in questo intervallo di lunghezze d'onda è abbastanza significativa, e aggiungendo il numero dei LED il costo totale del dispositivo sarebbe gravemente incrementato. Come risultato, i fabbricanti di plafoniere, installano una piccola frazione del numero richiesto di LED attinici puri. All'inizio del 2012 questa situazione ha il potenziale per cambiare rapidamente dopo l'introduzione dei LED 420nm efficienti e relativamente poco costosi [15]. Utilizzando questi LED di nuova generazione nella gamma di lunghezza d'onda attinica, è possibile creare un apparecchio a LED conveniente con spettro adeguato richiesto per la vasca di barriera. Molti appassionati hanno cercato di utilizzare i LED a basso costo cinesi senza marchio nel campo attinico. Tuttavia, la loro efficienza è bassa e, di conseguenza, il cristallo deteriora rapidamente a causa del surriscaldamento. Peggio di tutto, questo deterioramento è difficile da stimare visivamente, dal momento che la sensibilità dell'occhio nella gamma 420nm è molto povera. Inoltre, la distribuzione spettrale di tali LED di bassa qualità può essere molto ampio (da 350nm nell'ultravioletto, e fino alla luce verde): queste lunghezze d'onda più lunghe incidono sulla visibilità della fluorescenza del corallo. Allo stesso tempo, la ricerca condotta dal Joint Research Center della Commissione europea [12] mostra che la luce UV con lunghezze d'onda più corte può causare fosforescenza sgradevole di piccole particelle sospese in acqua (Fig. 24). Fig.24 Fosforescenza di piccole particelle in sospensione sotto illuminazione UV Il diagramma contiene diversi grafici per la fosforescenza di particelle di dimensioni diverse. Siamo soprattutto interessati a particelle di dimensioni di circa 60 micron, che sono abbondanti in un acquario di barriera. Quando irradiato con lunghezze d'onda più corte di 370 - 380nm, questa fosforescenza può essere molto significativa. Gli ampi diagrammi spettrali dei LED della generazione precedente, contenevano una porzione significativa di radiazioni a 370nm che ha causato notevole fosforescenza di particelle sospese in acquario, quindi molti dei costruttori LED fai da te hanno raccomandato l'uso pochissimi LED attinici puri. Fortunatamente, l'ultima generazione di LED ha una larghezza di banda efficace di circa 30 nm [15], e utilizzando i LED nella gamma 400 - 430nm possiamo evitare la fosforescenza di particelle in sospensione, anche se il potere di radiazione totale può essere molto elevato. Cercheremo ora di stimare la quantità di luce a lunghezze d'onda selezionate: 400 - 440nm, 440 - 480nm, 480 - 520nm e 520 - 700nm. Ciascun intervallo sarà conforme a un canale di colore in un apparecchio a LED e può essere ottenuto utilizzando un tipo o una combinazione di diversi tipi di LED. L’insolazione cosulla superficie dell'oceano dipende dalla presenza di nuvole, posizione del sole, e di altri fattori. Per le nostre stime assumeremo una insolazione media mensile del 1789 J/cm2, sulla base di 3 mesi per le statistiche Fiji [20]. Assumendo un fotoperiodo di 12 ore, questo si traduce in 413 W/m2 Per integrazione della potenza di radiazione solare secondo Fig.3, otterremo la distribuzione del potere della luce visibile nel sub-range sopra per diverse profondità (Tabella 2): Tabella 2 potenza luminosa media (in W per mq) per gli intervalli spettrali definiti durante il giorno Anche se la tabella è basata sulla distribuzione spettrale naturalmente disponibile a profondità specificate, si noti che la gamma 400 - 500nm è la più necessaria, in quanto fornisce la migliore colorazione e fluorescenza nei coralli; e che la radiazione di lunghezza d'onda nella gamma dei 500 - 700nm è scarsamente utilizzata da organismi fotosintetici marini. Allo stesso tempo, l'occhio umano è molto sensibile alla gamma 520 - 600nm e quindi non occorre molta potenza di radiazione in tale intervallo: una quantità anche minima di illuminazione sarà sufficiente per l'occhio a percepire la vasca come illuminata. Nel frattempo, la supplementazione di LED 660nm può essere utile per gli organismi in acque poco profonde. Allo stesso tempo, questa lunghezza d'onda, in combinazione con la gamma 400 - 420nm, promuoverà la corretta resa del colore viola. Come abbiamo mostrato, la gamma 400 - 480nm è più importante per organismi fotosintetici marini. Nel loro ambiente naturale i coralli sono sempre a 52 55W/m2 di potenza ottica nella gamma 400 - 440nm e 60 per 64W/m2 nell'intervallo 440 - 480nm. Se solo queste lunghezze d'onda sono utilizzate nel dispositivo, utilizzando l'espressione empirica Watts/m2 = 0,21 * L [19], possiamo ottenere livelli di illuminazione tra 528 e 567 mmol • photons/m2/s. Come si è visto sopra, questo è sufficiente per una corretta crescita e la colorazione dei coralli fotosensibili. Tuttavia, non è consigliabile utilizzare questo potere radiente tutto il tempo sopra l’acquario di barriera, ed i seguenti fattori devono essere considerati: • Oltre alle lunghezze d'onda di cui sopra, per un migliore effetto visivo più appassionati potranno anche utilizzare i LED in altri campi. Con questi LED si contribuirà anche alla potenza ottica totale irradiata. • UnapPotenza di radiazione superiore a 400μmol • photons/m2/s può essere troppo alta. La produzione di cromoproteine si ferma sotto di 100 mmol • photons/m2/s, cioè ad un livello di illuminazione 4 volte più piccolo. • Molti acquariofili utilizzano i controller per imitare albe / tramonti e altri effetti, e la potenza irradiata può cambiare in modo significativo durante il giorno. La potenza media durante il fotoperiodo sarà inferiore alla potenza massima. • organismi fotosintetici marini più efficienti utilizzano radiazioni con lunghezze d'onda intorno a 430nm, e questa gamma stimola anche la loro colorazione più intensa. Noi crediamo che la massima potenza di radiazione più ragionevole dovrebbe essere di circa 45W/m2 per la gamma 400 - 440nm e circa 40W/m2 per la gamma 440 - 480nm. Nota: Qui e sopra citiamo potenza radiazione ottica piuttosto che la potenza elettrica consumata dai LED. Per determinare il numero di LED necessari in un dispositivo e la loro corrente nominale, questi dati devono essere convertiti in energia elettrica, che dipende dalla efficienza dei LED effettivamente utilizzata. Questi calcoli, la selezione di particolari LED e altre questioni riguardanti l'effettiva costruzione di un apparecchio a LED saranno prese in considerazione nel nostro prossimo articolo. Se la vasca di barriera corallina è illuminata solo in questi intervalli di lunghezza d'onda per 12 ore, con brevi albe e tramonti specifiche per la zona equatoriale, otterremo una potenza media di radiazione di 400μmol • photons/m2/s, il che è sufficiente per la produzione ottimale di cromoproteine . Dal momento che la lampada è probabile che includa anche i LED in altre lunghezze d'onda, possiamo tranquillamente assumere che queste cifre comprendono un certo margine di potenza. Si noti inoltre che, anche se 400μmol • potenza di radiazione photons/m2/s è ottimale per la colorazione dei coralli, ad alta illuminazione richiede condizioni dell'acqua incontaminate in vasca. Potenza di radiazione 4 volte al di sotto di questo livello è già sufficiente per avviare la produzione di cromoproteine nei coralli. Si consiglia di iniziare lentamente, con i livelli di illuminazione iniziali vicino al limite inferiore di circa 100μmol • photons/m2/s. Entro alcuni mesi, è possibile aumentare gradualmente l'illuminazione, mentre si monitorano i parametri dell'acqua e la reazione dei coralli. Se il sistema è stabile e tutti i parametri sono nel range ottimale, la potenza ottica può essere aumentata gradualmente fino a 400μmol • photons/m2/s. Come abbiamo visto, i parametri formali, come CRI e CCT non sono molto utili per determinare se una particolare lampada è adatta per un acquario di barriera. Allo stesso tempo, abbiamo bisogno di sottolineare ancora una volta che sufficiente potenza nella gamma di lunghezza d'onda 400 - 480nm è di fondamentale importanza. Se questa condizione è soddisfatta, gli altri parametri della lampada possono essere selezionati in base alle singole preferenze del proprietario (solo assicurarsi che la potenza totale irradiata non superi i valori raccomandati). Dobbiamo ammettere, purtroppo, che la maggior parte degli apparecchi di illuminazione disponibili in commercio oggi utilizzano solo la gamma 450 nm e al di sopra, mentre una gamma in definitiva importante tra 400 e 440nm di solito è lasciata fuori, o non è adeguatamente rappresentata. References 1. http://en.wikipedia.org/wiki/Color_vision 2. David H.Hubel, Eye, Brain and Vision. 256p., 1995, ISBN/ASIN: 0716760096 3. http://www.ecse.rpi.edu/~schubert/Li...le-Chapter.pdf 4. http://ies.jrc.ec.europa.eu/uploads/...R_22217_EN.pdf 5. http://rybafish.umclidet.com/zooksan...a-korallov.htm 6. http://afonin-59-bio.narod.ru/4_evol...es_13_algy.htm 7. http://medbiol.ru/medbiol/botanica/000a984c.htm 8. http://batrachos.com/node/442 9. http://reefcentral.com/forums/showpo...7&postcount=27 10. http://www.photo-mark.com/notes/2010...ancks-despair/ 11. http://reefbuilders.com/2010/06/17/g...light-addicts/ 12. http://ies.jrc.ec.europa.eu/uploads/...R_22217_EN.pdf - 26p. 13. R.W.Burnham, R.M.Hanes, C.J.Bartleson Color: A Guide to Basic Facts and Concepts. New York: John Wiley, 1953 14. Thai K. Van, William T Haller, and George Bowes Comparison of the Photosyntetic Characteristics of Three Submersed Aquatic Plants. www.plantphysiol.org/content/58/6/761.abstract 15. http://www.led-professional.com/prod...t-uv-led-chips 16. C.D'Angelo, J.Wiedenmann, Blue light and its importance for the colors of stony corals, Coral Magazine, Nov./Dec. 2011 17. How much electricity costs, and how they charge you 18. Ecotech Marine's Radion XR30w wins the 2011 Reef Builders LED showdown 19. http://www.onsetcomp.com/support/kno...nit-conversion 20. http://earthobservatory.nasa.gov/Fea...ance/page2.php 21. http://reefkeeping.com/issues/2002-0...ture/index.php 22. Leletkin V.A., Popova L.I., Light absorption by carotenoid peridinin in zooxanthellae cell and setting down of hermatypic coral to depth, Zh. Obshch. Biol. 2005 May-Jun;66 (3) __________________ Davide Ultima modifica di DaveXLeo; 24-10-2013 alle ore 14:15.