Про свет для новичков
Добавлено: 17 июн 2024, 11:21
Про свет для новичков
Это статья была написана мной для одной из групп в интернете по многочисленным просьбам.
Я пытался рассказать (и думаю у меня получилось) про свет максимально просто, без всяких заумных заморочек.
Эта статья является своего рода компиляцией других статей на форуме, но я считаю, что именно в разделе для новичков данная статья необходима.
Именно потому, что новички, как правило, не читают заумные статьи, им нужно что попроще.
Итак, начинаем...
И начнём с основных понятий.
Основные характеристики света
Источники света обычно оцениваются, основываясь на их световом потоке в люменах.
Люмен (Lm) - единица измерения потока или световой энергии, испускаемой источником света.
Ещё одна единица измерения.
Люкс (Lx) - мера освещённости. Освещённость относится к энергии света, которая достигает поверхности. Люкс равен Lm/m2. Люкс не может быть вычислен только от данных источника света. Дополнительная информация относительно геометрии освещения, рефлекторов, расстояний, пройденных сред (стеклянные покрытия, вода) должна быть принята во внимание.
Другие показатели описывают качество света, связанное с его визуальными характеристиками - цветовая температура и индекс цветопередачи (CRI).
Цветовая температура определена как температура, которую абсолютно черное тело должно иметь, чтобы испустить свет с тем же самым "цветом" как и рассматриваемый источник света. Более высокая цветовая температура означает более синий цвет, низкая температура, более красный цвет. Цветовая температура выражена в градусах Кельвина.
CRI показывает, как близко к их "истинному цвету" источник света может показывать объекты, освещенные им. "Совершенный" источник света имел бы CRI 100, меньшие значения означают, что цвета сдвинуты от их "истинного" оттенка и насыщения. Много людей знакомы с изменением цвета, который имеет место, когда кто-то купил одежду в магазине с искусственным освещением и затем понимает, что под естественным (солнечным) освещением цвета не совсем те же самые. Если бы магазин использовал лампы с высоким CRI , то искажение цвета было бы намного меньшее или не значимое вообще.
Цветовая температура и CRI - параметры, полностью основанные на характеристиках человеческого зрительного аппарата, и могут не нести абсолютно никакого значения, когда применяются в других контекстах.
Тут также необходимо добавить такую единицу измерения как Ватт.
Ватт – это единица мощности, которая измеряет энергию, потребляемую осветительными приборами. Раньше при покупке светильников люди ориентировались на мощность лампы накаливания. Для устаревших источников освещения, таких как лампы накаливания и люминесцентные лампы действовало правило, чем выше мощность, тем выше яркость. В лампе накаливания ток проходит через нить накаливания внутри колбы, генерируя тепло и яркость, но большая часть приходится на тепло, что нам не нужно. Это означает, что эффективность преобразования электрической энергии в световую для лампы накаливания очень низкая.
И тут мы приходим к понятию эффективности. Самая низкая у ламп накаливания. У люминесцентных ламп (ЛЛ) - порядка 70-80 Люмен на Ватт. Самая высокая на данный момент у светодиодов (СД). Средняя эффективность СД на данный момент равна 120 Лм на Ватт, Однако уже существуют СД с эффективностью 160 и даже 200 Лм на Ватт. Это значит, что каждый ватт, например, СД образно говоря "излучает" от 160 и до 200 люмен. То есть использовать СД энергетически выгодней для нас. СД потребляет 1 ватт, а отдаёт света, скажем, 160 Люмен. Лампам накаливания такое и не снилось!
И отсюда следует чисто для аквариумистов, использующих в прошлом ЛЛ и считающих свет в ваттах на литр, что 1 Вт/л, о котором все говорят, как о свете для форсированных травников, соответствуют примерно 80 Лм/л. Всё это шло от именно ЛЛ. Но поскольку эффективность СД светильников выше, чем у ЛЛ, то и оперировать в ваттах на литр не имеет смысла. И говорить нужно о потребности в свете в единицах Люмен на литр. Поскольку ватты это не световые единицы и электрические.
Примерное соотношение Лм/л для разных растений и разных видов аквариумов (в связи с требовательностью растений) можно достаточно условно определить как:
- нетребовательные к свету растения - 40-50 Лм/л,
- среднетребовательные растения - 50-60 Лм/л,
- требовательные растения, которым нужен сильный свет, СО2, УДО - 60-80 Лм/л.
Но тут есть как минимум одно НО! Вообще-то, этих НО очень много, но я напишу про, пожалуй, самое главное.
Одним увеличением освещённости аквариума невозможно добиться ни хорошего роста, ни красивого габитуса. Вся система работает хорошо только в комплексе. А это значит, что увеличивая свет (энергию), аквариумист ОБЯЗАН дать растениям строительный материал для клеток - углерод (СО2), азот (нитраты), фосфор (фосфаты), калий, магний, кальций - для роста. И всякие "вкусняшки" - Микро - для красивого габитуса.
Я специально не буду влезать в дебри фотосинтеза и требования фотосинтеза к освещению. Это достаточно сложно для понимания, но я хочу остановиться на одном очень важном вопросе, в обсуждении которого сломано буквально 100500 копий и до сих пор те, кто не полностью в теме, спорят до хрипоты.
Я имею в виду спектр освещения. Или извечный вопрос аквариумистов-травников - "Какой спектр света нужен растениям?" Вопрос этот задают те, у кого в аквариуме стоит СД светильник с контроллером, позволяющим изменять яркость каналов (красный-синий-зелёный- белый разных оттенков) и создавать таким образом различный спектр своего светильника.
Начнём с того, что же такое понятие СПЕКТР. И именно спектр света.
Спектр света — это диапазон длин волн, создаваемых источником света. Обычно под этим понятием подразумевается распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.
Термин «свет» относится к части света, воспринимаемой человеческим глазом, — 380-740 нанометров (нм).
Ультрафиолетовые (100-400 нм), дальние (700-850 нм) и инфракрасные (700-1060 нм) длины волн называют излучением.
Фотосинтезу способствуют ультрафиолетовое излучение (260-380 нм), видимая часть спектра (380-740 нм), которая включает в себя PAR (400-700 нм), и дальнее красное излучение (700-850 нм).
Красный свет является одним из наиболее эффективных диапазонов волн, стимулирующих фотосинтез и рост биомассы растений.
Минимальное количество синего света требуется для поддержания нормального развития растений. Он оказывает отчетливое влияние на рост и цветение растений.
В сочетании с другими полосами спектра светового излучения, синий свет способствует компактности растений, развитию корней и выработке вторичных метаболитов.
С точки зрения стратегий освещения с регулируемым спектром, можно приравнять красный свет к двигателю вашего автомобиля, а синий свет это руль.
Теперь от теории перейдём к практике.
Самый лучший спектр у солнечного света. Там есть все длины волн.
Освещать аквариумные растения солнечным светом, в принципе, можно, но всё же нежелательно, если мы хотим дать свет, как самый главный компонент для роста растений, именно растениям, а не всем обитателям аквариума - водорослям, растениям и другим различным "фотосинтетикам". И если мы хотим выращивать исключительно растения, то освещать их нужно искусственным светом.
Теперь я выскажу мысль, которая многим покажется крамольной.
Нельзя сделать спектр под растения.
Нет какого-то предпочтительного для водных растений спектра!
Во-первых, разным растениям нужен разный спектр (или если говорить правильно, то растения в природе из солнечного света поглощают именно те длины волн, которые им нужны в данный момент их цикла развития).
Второе, растения из разных мест генетически предрасположены именно к таким "спектрам", которые доминируют в той местности, где они распространены. А поскольку спектр солнечного света на разных широтах разный - на экваторе один, на полюсах другой, то и сказать, что это именно то, что нужно нашим растениям, нельзя.
Третье, в наших аквариумах "сборная солянка" растений из самых разных мест, с требованиями по спектру самыми разными. Выбрать что-то одно невозможно. Можно что-то усреднённое.
Четвёртое, в разные периоды жизненного цикла растение нуждается в разном спектре. Например, при прорастании из семени растению нужны волны определённой длины, при наборе массы - дрогой, при цветении - третий и т.д. Причём всё это с особенностями для каждого вида.
Казалось бы, неразрешимая задача. Но!
Нужно стремиться дать растениям по возможности весь спектр, но поскольку у нас светодиоды ограниченного количества цветов, то с помощью цветовых каналов нужно сделать такой совокупный цвет, под которым аквариум будет выглядеть наиболее приятным исключительно для наших глаз. И ориентироваться исключительно на это. Растения получат свои фотоны света и возьмут те, что им нужны в данный период их жизни.
В случае со спектром поступаем так - строим спектр нашего светильника так, чтобы картинка нравилась нам самим, но с учётов силы света, длины светового дня, требований тех или иных растений. То есть, чтобы растения получали нужное им количество фотонов (энергии), а они (растения) уже выберут сами, что им нужно сейчас. Ну и поскольку у каждого глаза "свои" и видят все по-разному - одному нравятся "тёплые" тона, другим - "холодные", то учитываем и этот нюанс.
ВСЁ! Это будет самое правильное решение!
И ещё несколько постулатов, подтверждённых многими исследованиями.
Первый. Для нормального роста и хорошего внешнего вида, кроме всех остальных составляющих (пит.вещества, СО2 и т.д.), растению необходимо дать нужное ему количество фотонов в сутки (на протяжении всего светового дня) как можно более широкого спектра. Нужное количество фотонов (не меньше) - это именно то, что нужно растению в первую очередь. Достаточное количество света - энергии, а не спектр.
И второй постулат - увеличение количества света (фотонов, т.е. энергии) до запредельных величин не ведёт к более быстрому росту и к улучшению внешнего вида, потому что "возможности фотосинтеза" не безграничны и увеличив донельзя свет, вы будете просто зря растрачивать энергию и свои деньги! Всё хорошо в меру.
И в завершение.
Конечно, самые точные и верные расчёты по свету для растений правильно было бы делать не на основе люменов светильника, а на основе люксов, то есть того, сколько реально света поступает в аквариум или на основе некоторых других величин (например, PAR, PPFD, DLI). Но для таких расчётов нужны не самые дешёвые измерительные приборы, которыми ещё и пользоваться нужно уметь.
Поэтому, для того, чтобы и простой аквариумист мог примерно оценить свой свет, пользуйтесь тем, что я указал выше - количеством люменов ваших светильников. Исходя из пресловутого соотношения люмен на литр. И будет вам счастье! И что касается спектра - растениям нужен синий свет... и красный... и зеленый, и желтый, и оранжевый, и все остальные видимые длины волн, и это то, что называется "белым светом"!
Всем удачи!
Ваш Leo Angel
Это статья была написана мной для одной из групп в интернете по многочисленным просьбам.
Я пытался рассказать (и думаю у меня получилось) про свет максимально просто, без всяких заумных заморочек.
Эта статья является своего рода компиляцией других статей на форуме, но я считаю, что именно в разделе для новичков данная статья необходима.
Именно потому, что новички, как правило, не читают заумные статьи, им нужно что попроще.
Итак, начинаем...
И начнём с основных понятий.
Основные характеристики света
Источники света обычно оцениваются, основываясь на их световом потоке в люменах.
Люмен (Lm) - единица измерения потока или световой энергии, испускаемой источником света.
Ещё одна единица измерения.
Люкс (Lx) - мера освещённости. Освещённость относится к энергии света, которая достигает поверхности. Люкс равен Lm/m2. Люкс не может быть вычислен только от данных источника света. Дополнительная информация относительно геометрии освещения, рефлекторов, расстояний, пройденных сред (стеклянные покрытия, вода) должна быть принята во внимание.
Другие показатели описывают качество света, связанное с его визуальными характеристиками - цветовая температура и индекс цветопередачи (CRI).
Цветовая температура определена как температура, которую абсолютно черное тело должно иметь, чтобы испустить свет с тем же самым "цветом" как и рассматриваемый источник света. Более высокая цветовая температура означает более синий цвет, низкая температура, более красный цвет. Цветовая температура выражена в градусах Кельвина.
CRI показывает, как близко к их "истинному цвету" источник света может показывать объекты, освещенные им. "Совершенный" источник света имел бы CRI 100, меньшие значения означают, что цвета сдвинуты от их "истинного" оттенка и насыщения. Много людей знакомы с изменением цвета, который имеет место, когда кто-то купил одежду в магазине с искусственным освещением и затем понимает, что под естественным (солнечным) освещением цвета не совсем те же самые. Если бы магазин использовал лампы с высоким CRI , то искажение цвета было бы намного меньшее или не значимое вообще.
Цветовая температура и CRI - параметры, полностью основанные на характеристиках человеческого зрительного аппарата, и могут не нести абсолютно никакого значения, когда применяются в других контекстах.
Отвлекусь на секунду
По стандартам в музеях и магазинах одежды требуются освещение с цветопередачей (CRI) не менее 90. На дорогах - не менее 70, в местах обитания ночных животных на трассах стандарты требуют CRI не менее 80. Для аквариумов правил нет, но очень желательно иметь светильник с высоким CRI, скажем, 90-95. Ноо не все светильники обладают таки высоким CRI.
Ватт – это единица мощности, которая измеряет энергию, потребляемую осветительными приборами. Раньше при покупке светильников люди ориентировались на мощность лампы накаливания. Для устаревших источников освещения, таких как лампы накаливания и люминесцентные лампы действовало правило, чем выше мощность, тем выше яркость. В лампе накаливания ток проходит через нить накаливания внутри колбы, генерируя тепло и яркость, но большая часть приходится на тепло, что нам не нужно. Это означает, что эффективность преобразования электрической энергии в световую для лампы накаливания очень низкая.
И тут мы приходим к понятию эффективности. Самая низкая у ламп накаливания. У люминесцентных ламп (ЛЛ) - порядка 70-80 Люмен на Ватт. Самая высокая на данный момент у светодиодов (СД). Средняя эффективность СД на данный момент равна 120 Лм на Ватт, Однако уже существуют СД с эффективностью 160 и даже 200 Лм на Ватт. Это значит, что каждый ватт, например, СД образно говоря "излучает" от 160 и до 200 люмен. То есть использовать СД энергетически выгодней для нас. СД потребляет 1 ватт, а отдаёт света, скажем, 160 Люмен. Лампам накаливания такое и не снилось!
И отсюда следует чисто для аквариумистов, использующих в прошлом ЛЛ и считающих свет в ваттах на литр, что 1 Вт/л, о котором все говорят, как о свете для форсированных травников, соответствуют примерно 80 Лм/л. Всё это шло от именно ЛЛ. Но поскольку эффективность СД светильников выше, чем у ЛЛ, то и оперировать в ваттах на литр не имеет смысла. И говорить нужно о потребности в свете в единицах Люмен на литр. Поскольку ватты это не световые единицы и электрические.
Примерное соотношение Лм/л для разных растений и разных видов аквариумов (в связи с требовательностью растений) можно достаточно условно определить как:
- нетребовательные к свету растения - 40-50 Лм/л,
- среднетребовательные растения - 50-60 Лм/л,
- требовательные растения, которым нужен сильный свет, СО2, УДО - 60-80 Лм/л.
Но тут есть как минимум одно НО! Вообще-то, этих НО очень много, но я напишу про, пожалуй, самое главное.
Одним увеличением освещённости аквариума невозможно добиться ни хорошего роста, ни красивого габитуса. Вся система работает хорошо только в комплексе. А это значит, что увеличивая свет (энергию), аквариумист ОБЯЗАН дать растениям строительный материал для клеток - углерод (СО2), азот (нитраты), фосфор (фосфаты), калий, магний, кальций - для роста. И всякие "вкусняшки" - Микро - для красивого габитуса.
Я специально не буду влезать в дебри фотосинтеза и требования фотосинтеза к освещению. Это достаточно сложно для понимания, но я хочу остановиться на одном очень важном вопросе, в обсуждении которого сломано буквально 100500 копий и до сих пор те, кто не полностью в теме, спорят до хрипоты.
Я имею в виду спектр освещения. Или извечный вопрос аквариумистов-травников - "Какой спектр света нужен растениям?" Вопрос этот задают те, у кого в аквариуме стоит СД светильник с контроллером, позволяющим изменять яркость каналов (красный-синий-зелёный- белый разных оттенков) и создавать таким образом различный спектр своего светильника.
Начнём с того, что же такое понятие СПЕКТР. И именно спектр света.
Спектр света — это диапазон длин волн, создаваемых источником света. Обычно под этим понятием подразумевается распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн.
Термин «свет» относится к части света, воспринимаемой человеческим глазом, — 380-740 нанометров (нм).
Ультрафиолетовые (100-400 нм), дальние (700-850 нм) и инфракрасные (700-1060 нм) длины волн называют излучением.
Фотосинтезу способствуют ультрафиолетовое излучение (260-380 нм), видимая часть спектра (380-740 нм), которая включает в себя PAR (400-700 нм), и дальнее красное излучение (700-850 нм).
Красный свет является одним из наиболее эффективных диапазонов волн, стимулирующих фотосинтез и рост биомассы растений.
Минимальное количество синего света требуется для поддержания нормального развития растений. Он оказывает отчетливое влияние на рост и цветение растений.
В сочетании с другими полосами спектра светового излучения, синий свет способствует компактности растений, развитию корней и выработке вторичных метаболитов.
С точки зрения стратегий освещения с регулируемым спектром, можно приравнять красный свет к двигателю вашего автомобиля, а синий свет это руль.
Теперь от теории перейдём к практике.
Самый лучший спектр у солнечного света. Там есть все длины волн.
Освещать аквариумные растения солнечным светом, в принципе, можно, но всё же нежелательно, если мы хотим дать свет, как самый главный компонент для роста растений, именно растениям, а не всем обитателям аквариума - водорослям, растениям и другим различным "фотосинтетикам". И если мы хотим выращивать исключительно растения, то освещать их нужно искусственным светом.
Теперь я выскажу мысль, которая многим покажется крамольной.
Нельзя сделать спектр под растения.
Нет какого-то предпочтительного для водных растений спектра!
Во-первых, разным растениям нужен разный спектр (или если говорить правильно, то растения в природе из солнечного света поглощают именно те длины волн, которые им нужны в данный момент их цикла развития).
Второе, растения из разных мест генетически предрасположены именно к таким "спектрам", которые доминируют в той местности, где они распространены. А поскольку спектр солнечного света на разных широтах разный - на экваторе один, на полюсах другой, то и сказать, что это именно то, что нужно нашим растениям, нельзя.
Третье, в наших аквариумах "сборная солянка" растений из самых разных мест, с требованиями по спектру самыми разными. Выбрать что-то одно невозможно. Можно что-то усреднённое.
Четвёртое, в разные периоды жизненного цикла растение нуждается в разном спектре. Например, при прорастании из семени растению нужны волны определённой длины, при наборе массы - дрогой, при цветении - третий и т.д. Причём всё это с особенностями для каждого вида.
Казалось бы, неразрешимая задача. Но!
Нужно стремиться дать растениям по возможности весь спектр, но поскольку у нас светодиоды ограниченного количества цветов, то с помощью цветовых каналов нужно сделать такой совокупный цвет, под которым аквариум будет выглядеть наиболее приятным исключительно для наших глаз. И ориентироваться исключительно на это. Растения получат свои фотоны света и возьмут те, что им нужны в данный период их жизни.
В случае со спектром поступаем так - строим спектр нашего светильника так, чтобы картинка нравилась нам самим, но с учётов силы света, длины светового дня, требований тех или иных растений. То есть, чтобы растения получали нужное им количество фотонов (энергии), а они (растения) уже выберут сами, что им нужно сейчас. Ну и поскольку у каждого глаза "свои" и видят все по-разному - одному нравятся "тёплые" тона, другим - "холодные", то учитываем и этот нюанс.
ВСЁ! Это будет самое правильное решение!
И ещё несколько постулатов, подтверждённых многими исследованиями.
Первый. Для нормального роста и хорошего внешнего вида, кроме всех остальных составляющих (пит.вещества, СО2 и т.д.), растению необходимо дать нужное ему количество фотонов в сутки (на протяжении всего светового дня) как можно более широкого спектра. Нужное количество фотонов (не меньше) - это именно то, что нужно растению в первую очередь. Достаточное количество света - энергии, а не спектр.
И второй постулат - увеличение количества света (фотонов, т.е. энергии) до запредельных величин не ведёт к более быстрому росту и к улучшению внешнего вида, потому что "возможности фотосинтеза" не безграничны и увеличив донельзя свет, вы будете просто зря растрачивать энергию и свои деньги! Всё хорошо в меру.
И в завершение.
Конечно, самые точные и верные расчёты по свету для растений правильно было бы делать не на основе люменов светильника, а на основе люксов, то есть того, сколько реально света поступает в аквариум или на основе некоторых других величин (например, PAR, PPFD, DLI). Но для таких расчётов нужны не самые дешёвые измерительные приборы, которыми ещё и пользоваться нужно уметь.
Поэтому, для того, чтобы и простой аквариумист мог примерно оценить свой свет, пользуйтесь тем, что я указал выше - количеством люменов ваших светильников. Исходя из пресловутого соотношения люмен на литр. И будет вам счастье! И что касается спектра - растениям нужен синий свет... и красный... и зеленый, и желтый, и оранжевый, и все остальные видимые длины волн, и это то, что называется "белым светом"!
Всем удачи!
Ваш Leo Angel