Свет в аквариуме с растениями

[zimba]

Оригинал статьи на сайте http://aquaris.com.ua

Общие сведения об освещении в аквариуме с растениями


Ни для кого не секрет, что растения растут вследствие процесса под названием фотосинтез. В процессе фотосинтеза происходит образование органического вещества из углекислого газа, воды и питательных веществ под воздействием света. В аквариуме, растения имеют не только декоративную функцию, растения являются неотъемлемым звеном в цепочке азотного цикла – процесса переработки токсичных веществ из продуктов жизнедеятельности аквариумных обитателей в строительный материал для своего роста. Для хорошего роста растениям нужен свет, причем правильный свет с определенными характеристиками и в достаточном количестве. Со времен советской аквариумистики, когда аквариум больше напоминал зеленое болотце, произошел существенный технический прогресс, в том числе и в освещении. При выборе типа и мощности ламп необходимо помнить, что свет может оказаться для аквариума не только другом, но и злым врагом. В аквариуме света должно быть столько, сколько нужно и длительность светового дня (период работы светильников в аквариуме) тоже должна быть умеренной. При неподходящих условиях, излишек света может быть намного губительнее для аквариума, чем его недостаток. Частой ошибкой начинающих аквариумистов является слишком длинный световой день, вследствие желания подольше любоваться своим домашним водоёмом. Первый месяц после запуска рекомендуемая длительность светового дня 4-5часов! Наберитесь терпения. Через месяц Вы сможете увеличить световой день до 6-8 часов и дольше любоваться на красивый и здоровый подводный мир. Если Вы не переборете своё нетерпение, через месяц Ваш аквариум заполонят водоросли, на борьбу с которыми Вы потратите много времени и сил, вплоть до полного перезапуска аквариума и окажетесь на том же месте, с которого начинали.





Галогенные лампы и лампы накаливания




Лампа накаливания (ЛН) — электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (ТН, проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления ТН в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. ТН изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала — углеродного волокна.

В советские времена для освещения аквариумов в основном использовались обычные лампочки накаливания. Спектр света, излучаемого лампами накаливания, наиболее приближен к спектру солнца и является одним из самых подходящих для выращивания растений, как надводных, так и аквариумных.




Но не может быть всё так гладко. Без ложки дегтя никак. По понятным причинам, использование ламп накаливания в современных аквариумах полностью сошло на нет. Основной причиной тому есть чрезвычайно низкие показатели КПД и светоотдачи. Лампа накаливания 100Вт имеет КПД 2,6% - это означает, что 97% энергии уходит на выделение тепла. А светоотдача такой лампочки всего 17,5 Люмен/Ватт, а срок жизни лампы до 1000 часов. При такой производительности, для качественного выращивания растений в аквариуме, придется устанавливать большое количество ламп, которые в свою очередь со светом будут давать много тепла и нагревать воду. Летом температура воды в аквариумах и без дополнительного нагрева может достигать отметки 30-32°, а под такой батареей из ламп, в аквариуме будет уха. Использование в аквариумах нецелесообразно





Галогенные лампы – это новое поколение ламп накаливания.

Они более высокотехнологичны и значительно компактнее обычных ламп накаливания. Производительность галогенных лампы чуть выше, чем у обычных ламп накаливания и светоотдача достигает 28 Люмен/Ватт, а срок жизни лампы составляет 2000-4000 часов. При таких показателях, галогенные лампы также не очень подходят для использования в аквариумистике. Использование в аквариумах нецелесообразно







Люминесцентные лампы


Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений. Наиболее распространена ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора, заполненную парами ртути.

В современных аквариумах, люминесцентные лампы занимают лидирующие позиции по популярности. Длительный срок службы, высокая производительность и относительно не большая стоимость – вот те показатели, благодаря которым этот тип ламп стал таким популярным в аквариумистике. Популярность люминесцентных ламп обусловлена их преимуществами: значительно большей светоотдачей (люминесцентная лампа 23 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания), длительным сроком службы (до 20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания), рассеянным светом и светоотдачей до 100 Люмен/Ватт.

А теперь ложка дегтя! Несмотря на всю свою замечательность, в отличие от природного света и ламп накаливания, спектр люминесцентных ламп дискретен и только самые дорогие лампы имеют более-менее полный спектр, приближенный к солнечному свету.


Поскольку статья о свете в аквариуме с растениями, хочу обратить внимание, что растениям для роста не нужен весь спектр света. Для роста растениям нужна синяя и красная составляющие спектра. Больше всего нужна именно красная часть спектра, поэтому для растений рекомендуют лампы с более теплым светом 2700-4000К. В этих лампах преобладает красная составляющая, код спектра таких ламп 827, 830, 840. Но при таком освещении, весь аквариум будет иметь желтоватый оттенок. Для выравнивания спектра и усиления окраса рыб и растений, добавляют лампу с более холодным светом 6500К (преобладает синяя составляющая спектра), код спектра 865. Изменяя комбинации ламп с разными спектрами, можно подобрать оптимальный вариант освещения, чтобы и растениям для роста подходило, и в то же время радовало глаз. Для определения необходимой мощности и количества ламп в аквариуме, необходимо исходить из расчета 0,5-1Вт/литр



Различия в спектрах некоторых люминесцентных ламп фирмы Сильвания с разной цветовой температурой:




Несколько специализированных ламп:



Основные недостатки люминесцентных ламп – низкая проницаемость света через толщу воды. При высоте водяного столба более 50см резко теряется эффективность.

Преимущества – высокая производительность, длительный срок службы, возможность комбинировать лампы с разными спектрами для получения наиболее оптимального освещения.


Металлогалогенные лампы



Металлогалогенная лампа (МГЛ) — один из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. Отличается от других ГРЛ тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов. Металлогалогенные лампы не следует путать с галогенными лампами накаливания.

Металлогалогенные лампы способны излучать свет с относительной температурой горения в диапазоне от 2500К (жёлтый свет) до 20000К (синий свет) обладают высокой производительностью (до 100 Люмен/Ватт) и долгим сроком службы (до 15000 часов). Некоторые виды специальных ламп были созданы для излучения спектра, необходимого для растений (используются в теплицах, парниках и т. д.) или животных (используются в освещении аквариумов). Для определения необходимой мощности и количества ламп в аквариуме, необходимо исходить из расчета 0,5-1Вт/литр





Из недостатков этого типа ламп можно выделить сильное нагревание самих ламп и освещаемой поверхности. Для освещения аквариума, необходимо располагать светильник как минимум в 30см над поверхностью воды.



Основным преимуществом этого типа ламп является высокая производительность и проницаемость света через толщу воды. Если в Вашем аквариуме водяной столб более 60см, Вам нужно выбрать именно этот тип ламп.



Натриевые лампы высокого давления



Натриевая газоразрядная лампа (НЛ) - электрический источник света, светящимся телом которого служит газовый разряд в парах натрия. Поэтому преобладающим в спектре таких ламп является резонансное излучение натрия; лампы дают яркий оранжево-жёлтый свет. Эта специфическая особенность НЛ (монохроматичность излучения) вызывает при освещении ими неудовлетворительное качество цветопередачи. Для определения необходимой мощности и количества ламп в аквариуме, необходимо исходить из расчета 0,5-1Вт/литр.



Натриевая газоразрядная лампа высокого давления обладает массой преимуществ, которые делают этот тип ламп максимально подходящими для выращивания растений, как наземных, так и подводных. Лампа имеет сильную желто-красную составляющую спектра, которой так не хватает люминесцентным лампам:



Производительность ламп одна из наивысших среди всех газоразрядных ламп – до 160 Люмен/Ватт, цветовая температура около 2200К, длительный срок службы лампы – до 25000 часов!

Недостатками этих ламп являются низкий индекс цветопередачи и сильное нагревание, что при определенных условиях не производит негативного влияния на скорость роста и качество растений. При использовании данного типа ламп в аквариуме, желательно использовать лампы в комбинации с лампами, имеющими более сильную синюю составляющую спектра.


Светодиодные светильники



В наш век передовых технологий, всё идёт к оптимизации и экономии расхода электроэнергии. Светодиодная технология – это сверх экономичная технология. Цветные светодиоды имеют достаточно узкую спектральную характеристику, но светодиоды белого света имеют ровный полный спектр, подобный лампам накаливания.




На сегодняшний день, светодиодные светильники в аквариумах с растениями используются энтузиастами, интересующимися передовыми технологиями, больше из интереса, чем с целью сэкономить на электроэнергии. Разговоров об использовании светодиодов много и вопросы об их использовании в аквариумах возникают всё чаще и чаще. К сожалению, на данный момент, цена светильника с достаточной для выращивания растений мощностью не вмещается в бюджет рядового аквариумиста. Да и окупаться такой светильник будет лет 10. Мощность высокопроизводительного светодиодного прожектора приблизительно равна мощности одной люминесцентной лампы средней производительности.



Преимущества: Хорошая спектральная характеристика, безопасность за счет работы на низких напряжениях, не сильный нагрев, компактность решения.

Недостатки: Высокая стоимость.





Отражатели

Не зависимо от того, какой тип ламп Вы решите ставить в свой аквариум, всегда есть возможность повысить их эффективность освещения добавлением отражателей. Как видно на изображении ниже, без использования отражателей, свет от ламп распространяется во все стороны, и часть его рассеивается бессмысленно. После добавления отражателя, весь свет от ламп направлен в аквариум и даже визуально заметено значительное повышение яркости освещения. Отражатели – это наиболее быстрый и простой способ повысить эффективность освещения.


Разновидности отражателей и их эффективность

В аквариумах используется несколько основных форм профиля отражателей:

Трапеция

Прирост уровня освещенности в аквариуме до 30%

Парабола

Прирост уровня освещенности в аквариуме до 40%


Двойная парабола

Прирост уровня освещенности в аквариуме до 50%

Кроме формы отражателя, большую роль играет отражательные свойства материала, из которого сделан отражатель. Самым эффективным материалом из наиболее распространенных является аннодированый алюминий. При замерах в одинаковых условиях отражателя из зеркальной нержавейки и аннодированого алюминия, были получены следующие результаты:

Отражатель в форме трапеции из зеркальной нержавейки – повышение освещения на 27%
Отражатель в форме трапеции из анодированного алюминия – повышение освещения на 76%


С уважением, Евгений
Оригинал статьи на сайте http://aquaris.com.ua

[zimba]

К сожалению, из-за большой аварии на площадке хостера, изображения в статье временно недоступны.

[zimba]

Ура! Статья снова в нормальном виде!

Кстати, в процессе написания статьи обратил внимание на спектры люминесцентных ламп разной цветовой температуры от сильвании. Интересно, что красная часть спектра у ламп 827-865 абсолютно одинаковая. Отсюда вопрос, стоит ли заморачиваться с лампами, которые желтят? При этом, судя по всему, просто лишая себя весьма полезной синей части спектра?

[Скиталец]

Сообщение от zimbabwa

красная часть спектра у ламп 827-865 абсолютно одинаковая.

zimbabwa, Вы не ошиблись в данном высказывании?

[zimba]

Скиталец, Ну))) очень похожие.

[Starcomputer]

Сообщение от zimbabwa

Интересно, что красная часть спектра у ламп 827-865 абсолютно одинаковая. Отсюда вопрос, стоит ли заморачиваться с лампами, которые желтят? При этом, судя по всему, просто лишая себя весьма полезной синей части спектра?

Не стоит. Тем более что на этих типах ламп мы и так лишаем растения практически всей полезной части спектра. Пики поглощения приходятся на 650 нм (хлорофилл b) и 670 нм (хлорофилл a). Указанные лампы практически не светят в данных диапазонах (см. спектрограммы).

Сообщение от zimbabwa

Кажись, кениец делал какие-то измерения....

Нет Их делал Петр (Fishman_TV) в теме Сравнение эфективности различных отражателей (эксперимент в картинках)

Сообщение от AlexNimnul

по натриевой лампе можете добавить рисунок со спектром?

Это для ламп высокого давления. Добавив синий, можно использовать для травы.

Для ламп низкого давления это монохроматический теплый желтый свет.


Т.е. свет бесполезный для растений.

[Fly]

Сообщение от Starcomputer

.....Их делал Петр (Fishman_TV) в теме Сравнение эфективности различных отражателей (эксперимент в картинках) ......

У Петра присутствуют ошибки в измерениях. Тенденции правильные, но измерения сделаны с ошибками. Цифры использовать нельзя.

в теме про отражатели полная каша. Данные по разным источникам отличаются в разы. Мне кажется это из-за разных систем(методик) измерения.
в целом (мои наблюдения и сбор сведений по сети) отражатель(трапеция, парабола на 1 лампу) увеличивает световой поток на 50-110%. Ближе к 70%. Итого 2 лампы с отражателями равны 3м без них при примерно одинаковой занимаемой площади в светильнике.
Учитывая, что отражатели тоже стоят денег экономика получается интересная.
Цена 2х отражателей примерно равна цене лампы +ЭПРА )) итого раз поставив отражатели (купив их вместо 3й лампы с ЭПРА) мы сразу начинаем экономить денежку на электроэнергии и износе ламп (отражатели почти не изнашиваются)

Сообщение от zimbabwa
Интересно, что красная часть спектра у ламп 827-865 абсолютно одинаковая. Отсюда вопрос, стоит ли заморачиваться с лампами, которые желтят? При этом, судя по всему, просто лишая себя весьма полезной синей части спектра?

чуть не так. Там приведенная характеристика. Не абсолютная. Т.е. Выделен ПИК и к нему приведены остальные данные.
т.е у 827 лампы пик(мощность) красного имеет 5Вт (условно), а пик синего 0,5Вт, а у 865 пик красного 2вт, а пик синего 1,5Вт. На картинке выглядит как буд-то синий равен красному.
где-то (наверно в даташите) я видел эти характеристики абсолютными. Так у 827 и 865 расположение линий одинаково по шкале частот, а вот высота пиков красного разная (у 827 выше, у 865 ниже), синего, естественно, наоборот.

[zimba]

Сообщение от Fly

Цена 2х отражателей примерно равна цене лампы +ЭПРА )) итого раз поставив отражатели (купив их вместо 3й лампы с ЭПРА) мы сразу начинаем экономить денежку на электроэнергии и износе ламп (отражатели почти не изнашиваются)

А еще, в плюсы отражателей в этой ситуации можно добавить отсутствие дополнительного нагревания при повышении освещенности

[Nata_FishKa]

Сообщение от zimbabwa

При этом, судя по всему, просто лишая себя весьма полезной синей части спектра?

Синий цвет провоцирует очень активный рост водорослей.

[Hippo]

Сообщение от Nata_FishKa

Синий цвет провоцирует очень активный рост водорослей.

"В общем, что касается ламп для выращивания растений, то большинство из них имеют красноватый оттенок, но такой свет хорошо используют для фотосинтеза только наземные растения. Но кроме него, при фотосинтезе также используется и голубой свет. По правде говоря, когда только красный свет освещает растения, они будут в плохом состоянии. Голубой свет важен и в другом смысле. Когда растения освещены только красным светом, стебли растений сильно вытягиваются и выглядят некрасиво. Когда же есть и голубой свет, стебли и листья растений становятся намного лучше. Кроме того, красный свет очень быстро затухает под водой, а голубой наоборот хорошо проникает на глубину. По этой причине, считается что для фотосинтеза под водой растения в основном используют голубую часть спектра света." (Длина волны света и фотосинтез растений, ADA)

"Обычно считают что фотосинтезу наземных растений способствует красный свет. Но на самом деле для фотосинтеза используется и голубой свет. Кроме того, голубой свет имеет и другую важную функцию. Если растение освещать только красным светом, стебель вытягивается и растение становится некрасивым. Когда освещение имеет синий спектр стебель и листья становятся красивыми. Более того, под водой красный свет быстро затухает, а синий нет. По этой причине считается что водные растения для фотосинтеза используют преимущественно синий свет." Источник

[Anov]

Сообщение от Nata_FishKa

Синий цвет провоцирует очень активный рост водорослей.

Все несколько еще более сложно:

Сообщение от Starcomputer

...
3. Спектр.
Растения поглощают в основном в сине-фиолетовой (400-500) нм и желто-красной (600-750) нм областях:


При этом разные пигменты поглощаю по разному:

Ну а то, что они не поглощают, они отражают, и именно этим обуславливается ЦВЕТ растения.
...

[Nata_FishKa]

Anov,
Спасибо, учту!

[Hippo]

Евгений, спасибо за хорошую статью.

Не плохо бы в раздел Отражатели добавить основные типы (профили) отражателей и численные значения их эффективности.

[zimba]

Hippo, спасибо. Это планируется... просто, про отражатели впопыхах дописывал, чтобы выложить статейку. С позволения форумчан, возьму информацию. Кажись, кениец делал какие-то измерения.... там упоминались порабола, профиль iglu и трапеция.

[Cotick]

Сообщение от Hippo

Не плохо бы в раздел Отражатели добавить основные типы (профили) отражателей и численные значения их эффективности.

Эта работа уже давно проделана на Укропе: http://ukrop.info/index.htm?file=htt...eneral/map.htm Освещение / Использование рефлекторов