あやしい水槽

海水魚 サンゴ 海藻  あやしい記事とピンボケ写真.そして誤字脱字...

08« 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.»10

このページの記事一覧

スポンサーサイト 

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。
スポンサー広告 *  TB: --  *  CM: --  * top △ 

水槽と照明 その4 メタハラの特性 

このところ,花粉症と寒暖の変化で体調がすぐれません.
おとといは夏みたいな気候だったり,今日はなんか肌寒かったし,
魚死んだりして,テンションさがりっぱなしです.

そういえばCO2の規制がうるさくなるようですけど,大体科学的に
CO2の増加は地球温暖化とは関係ないはずじゃなっかたのかな?
地球科学の某先生がそう言っていたのだけど.
昔,寒冷化って騒いでいたけどあれはどうなったのでしょうか.
また,ビジネスのネタにされているって訳でしょうね.



というわけで,いい加減あきれられているかも知れないですが,しつこく続けますよ.

メタハラの配光特性と発光スペクトル特性について検討してみました.
参考にしたのはランプネットワークさんのスーパークールです.
メタハラの特性について,色々Webページを探したのですがまじめに
配光特性と記載していたのはこの会社だけでした.
そのランプネットワークさんのラインナップからスーパークールを選択
した理由は,配光特性が点光源に近く解析しやすいことからです.
代表的な機種でもありますしね.
ここに乗せたデータはSC115のマリンブルーの特性です.

1.メタハラの配光特性
まず集光タイプと散光タイプそれぞれについて,水面30cmの高さに
設置した場合に,水深毎における照度を比較してみました.
照度の参考として,太陽光の照度も記載してあります.
なお,太陽光の照度は地表での照度です.実際には水中に入射する際や
水中で多少損失しますが,おおざっぱには十分参考になると思います.

クリックすると大きくなります.
SC配光特性a
メタハラの光の広がり角はそれぞれ30°と70°ですが,これは光の強度が半分に
なる角度で通常は定義されています.なので,ランプから出射される全ての光の
量はどちらも全光束9000Lm(ルーメン)とカタログに規定されてます.その内強度の1/2広がり
角内に出射される光束は集光タイプで1600Lm,散光タイプで4300Lmと計算しました.
この量はカタログに記載されている配光特性から照度(ルクス)×照射面積で計算できます.
この計算された光束を元に,海水で屈折される角度を考慮して,水深と照度の関係を
計算しました.集光タイプと散光タイプを比較すると,各水深で照度は約半分になるようです.

さらに太陽光が地表で検出される照度を比較のため,メタハラの照度と対応する高さを
記してみました.おおよそ,メタハラの光の強さがイメージできるかと思います.
他社のメタハラも配光特性が判れば比較しやすくなりますね.

2.メタハラの光スペクトル特性
光の各波長ごとの強度分布をプロットしてみました.このチャートはカタログのコピーでなく
自分でグラフを読み取り数値データとして読み取った上でグラフ化したものです.
こんなメンドクサイことをわざわざした理由は後に書きます.

人間が感じることの出来る波長域は400~750nmと言われています.
これは人によっても若干異なりますし,技術分野によっても定義が変わってきますので,
まあこのくらいということです.

メタハラスペクトルSCマリンブルーa
このスーパークールのマリンブルーの場合,420nmと490nmに強度のピークが
あります.あとは波長が長くなるに従い,強度が弱くなっていきます.
これから,このライトは青みが強いものだとイメージできます.

3.人間の比視感度特性
ところが,ここで言っている強度とは,実は人間が感じる明るさの強度とは全く異なります.
人間が最も強く感じる色は緑色です.緑色を1として短波長側にも長波長側にも
感じる強さは下のグラフのように低下します.一番強く感じる波長は555nmです.
(暗い場合にはもう少し短波長側にシフトします)

標準比視感度特性

メタハラの配光特性のところで使った光の単位Lm(ルーメン)もLx(ルクス)も
実はこの人間の比視感度で補正された単位なのです.
もう少し具体的に説明すると,
光をエネルギーとする単位はW(ワット)です.これは放射束と呼ばれます.
例えば,波長555nmで1mWの光をルーメンにすると,0.683Lm(ルーメン)になります.
波長600nmで1mWの光では0.431Lm(ルーメン)にしかなりません.

これは照明器具などの明るさを定量化するために,人間が感じる明るさを基準として比視感度を
使って補正しています.

サンゴや海藻,海草が光合成するための波長は400~500nm(青色)と600~700nm(赤色)
と言われています.

とりあえず参考はここでしょうか.
褐虫藻 wikipedia
サンゴは共生させている褐虫藻から光合成産物を供給されています.

クロロフィル wikipedia
褐虫藻がもつクロロフィル(葉緑体)が光を吸収してエネルギーに変換します.
その吸収波長は,このページ内の光の吸収のところを参照下さい.

光合成 wikipedia

サンゴの光合成について調べてはいますが,なかなかネット検索だけでは限界があります.

光合成全般に関してだったらここがイイです.
光合成の森
植物工場
お役所ですがこのページもオススメ.植物工場の話です.

ということで,人間にとっての明るさと,光合成に必要な明るさは全く異なるものです.
そこで,水槽に求められる照明の性能を,観賞用としての照明と,
サンゴや海藻,海藻を育てるための照明に区別して考える必要がありますね.

光の単位も用途に応じて使い分ける必要があります.
エネルギーとしては,
  放射束 W(ワット) 蛍光灯などのWは投入電力なのでそれとは違います.
照明用途だと,
  光束 Lm(ルーメン) 放射束を比視感度で補正したランプが発する量
  照度 Lx(ルクス) 光束を単位面積あたりで定義した光束
  光度(輝度) cd(カンデラ) 点光源からの光束を単位立体角あたりの光束 LEDはこれ
光合成では,
  光量子束密度 μmol・m^-2・s^-1 1秒1平方メートルあたりの光子の数
  放射照度 W・m^-2
などが使われるようです.

メタハラの光スペクトル特性をプロットした理由は,Lxから光量子束密度や
放射照度に単位変換するために,波長域を積分する必要があるためです.
次回はこのあたりを検討します.

今回ランプネットワークさんのデータを参照させてもらった訳ですが,
勝手にこんなことしてクレームがこないかな?
まっ,こんなマイナーブログみてないでしょう(^^

e/
にほんブログ村 観賞魚ブログ 海水魚へ

テーマ:海水魚

ジャンル:ペット

この記事に対するコメント

ワットやルクスなら分かるけど、ルーメン??カンデラ??
・・・みっ、耳からノーミソが流れてきた・・・^^;
私の場合、サンゴ水槽はないのでメタハラは使いませんが、照明は混泳水槽でも大事なもの。ちょっとは勉強しないといけませんなぁ・・・・^^。
【2009/06/15 20:02】
URL | のっち #SgurUJcg *編集*

のっちさん

メタハラが必須なのはspsくらいなので,
のっちさんのとこは環境も整いつつありますし,
転勤されて水槽も落ち着いたら,
ソフトコーラルを増やしてみたらいかがでしょう.

蛍光灯でも十分いけますよ~
【2009/06/15 21:43】
URL | ハナアレジー #- *編集*

ワット、ルーメン、ルクス、カンデラ、聞いたことはあるけれど、説明文見てもよく分かりません(笑)

メタハラも、150Wでいいかなと思っていたら、マリンルートワンで150Wと同じ値段で250Wが売っていたので、買っただけですし・・・

のっちさん同様、もっと勉強しなくちゃいけませんね^^;
【2009/06/15 23:08】
URL | ヒゲオヤジ #hWEpD.zo *編集*

ぐは~難しい。。メタハラ使っていない私としてはSCの散光、集光ときいてもハテ?という感じでしたが倍以上違うというところまでは判りました。蛍光灯派の私的には次の記事が楽しみですね。次回も凄く難しそうな気がしますがw
【2009/06/16 01:52】
URL | しかぱっち #- *編集*

ヒゲオヤジさん

明るさの単位の所の説明が手抜きでしたので,
次回もう少し丁寧に書いてみますね.

250Wのメタハラって電気代高そうですね.
【2009/06/16 21:07】
URL | ハナアレジー #- *編集*

しかぱっちさん

どのあたりが判り難かったか,ご指摘いただければ,
ご説明差し上げます(^^

蛍光灯ですが,反射板の依存度が高く,具体例がないと難しいので
もうちょっと調べさせてください.
【2009/06/16 21:10】
URL | ハナアレジー #- *編集*

ハナアレジーさん、
はじめまして、TAKAと言います。
いつも楽しくブログを拝見させてもらっています。

ご存知かもしれませんが、PAR(光合成有効放射)が光の中の光合成に必要な値になると思います。ご存知のように、海外ではLuxやLumenをあまり気にすることはなく、PAR値を気にしています。もちろん、光スペクトル特性は気にしています。
サンゴの光合成に必要なPAR値は意外に低く、T5蛍光灯といわれるものでも十二分にクリアできます。じゃー何が他に必要かと考えた場合、個人的(又は当たり前?)に考えているのは光の波長のバラエティーです。W数の高いMHを小数使用するより、W数は少なくても色んな色温度のランプを使用したほうがサンゴにとって良さそうな気がします。
あと、400Wで20000Kだと、必然的に他の波長の光も出力が高くなると考えますが、どうなんでしょうか?この場合、多灯しなくても良い結果が得られるかもしれません。
何か変な書き込みになってしまいましたが、是非ご意見お聞かせ下さい。
【2009/06/24 07:12】
URL | TAKA #- *編集*

いらっしゃいませ~
しかぱっちさんの処でよくお見受けしてました.
いつもハイレベルな会話をされてますね :-)
PARですが,本文の光の単位のところで書いてる光量子束密度と似たようなものですね.色々Webをみてみると混同しているケースもあるようです.単位は基本的に,μmol・m^-2・s^-1と同じです.
基本的な考え方は光合成に使われる可視光の範囲でのエネルギー値のようです.

光量子束密度と光合成有効放射の違いは,このページの光合成の作用スペクトルにあるように,
http://www.iwasaki.co.jp/product/applied_optics_field/plant_raising_system/
光量子つまりフォトンエネルギーで定義しているのか,光合成作用曲線を用いて補正しているのかの違いのようです.でもまあ,どちらも似たような傾向になっていますね.
この光合成作用は61種類の作物の平均曲線のようです.これは,1970年代に人間が感じる比視感度に対して定義されたらしいです.この北大の先生のページに詳しく書かれています.
http://homepage3.nifty.com/mjkishi/kenkyu/ecomodP-I.pdf リンクが抜けてました(^^;
(ただしここに書かれているPARは光量子束密度そのものだと思うのですか・・・)

サンゴの光合成に必要な波長に関してですが,よく判りません(^^;
本文に書いたクロロフィルによる光の吸収だけで考えると,クロロフィルは青色と赤色は吸収するものの,緑色はほとんど吸収しないようです.
緑色でも僅かに吸収した分は光合成をするようですが,光の利用効率から考えて,青色や赤色に比べて緑色は低効率のようです.
植物工場の例を見ても青と赤だけで成長するようですね.
もっともサンゴの場合には単に成長させることのみが目的でなく,発色を良くしたり,観賞が目的なので,色々な波長を照射する意義があるのかもしれません.
色んな波長の光を照射することが,どういった面で良いのか教えてくださいませんか?

400Wで20000Kの件ですが,確かに他の波長の強度も強くはなりますが,広い波長域で全体的に強度を得たい場合には,特定の波長のピークが強く立っていない特性のランプを選択するのがよいのではないでしょうか?
例えばランプネットワークさんのWebを参考にさせてもらうと,
http://www.lamp-network.co.jp/pdf/SC-115aqua_haikoh.pdf
一番上のマリンブルーが比較的特定波長のピークが低く,各色が出ていて,
対して,ディープブルーは青色に強いピークが立っていて,他の色がほとんど出ていません.
なので,広い波長域の光が欲しいならば,マリンブルーを複数台使うといい結果になるのでは
ないでしょうか.逆にディープブルーを複数台使っても緑や黄色,赤の強度は得られないですね.

20000Kですが,この色温度の指標はあまり詳しくないのですが,太陽光に近いとされる6500K近傍の白色のほうが色んな波長が含まれていると思うのですが,どうでしょうか?
20000Kだと青みが強すぎて,他の色の成分が弱いように思います.

ちょっと,問いかけに答えられているか不安ですが,おかしな所があったら,
またコメントして下さい.
【2009/06/24 23:12】
URL | ハナアレジー #SFo5/nok *編集*

ハナアレジーさん、
ご丁寧なお返事ありがとうございます。大変参考になります。
>色んな波長の光を照射することが,どういった面で良いのか教えてくださいませんか?
どの波長の光がサンゴの色揚げに関係するか分かりませんよね。それで、ある波長の光が多いよりも、他の波長が多種混ざったほうが良いのでは、と考えました。例えば、20000Kのランプだと470nmあたりの波長は強いですが、他の赤などの波長の強さは弱いですよね。でも20000Kと10000Kをあわせると、両方の波長が出てよいかと。
RCのSPSフォーラムを見ていると、なんとなく400Wの20000K RadiumかT5蛍光灯で10000K、14000K、20000KのコンビネーションでSPSの色が良い感じに仕上がっている気がしています。
確かに、250W 14000KのPhoenixで良い色を維持している人もいますが、全体的には少ない気がしています。
個人的は、ハナアレジーさんが仰っているスーパークールの色んな球の多灯がベストだと考えています。
【2009/06/25 00:26】
URL | TAKA #- *編集*

TAKAさん

コメントありがとうございます.
>>他の波長が多種混ざったほうが良いのでは、と考えました。
そういうことでしたか.となるとやはりどの波長がサンゴの褐虫藻に作用するのか調べたいところですよね.
ランプの色の指標とされている色温度も,結局いくつかの色が合わさった結果の色を示しているので,やはりスペクトル特性からどのピークが立っているか知りたい所ですが,メーカもあまり公表しないので検討のしようがないですね.海外でも同様なのでしょうか.

サンゴの光合成について調べていて,面白いページを見つけました.
検索結果の最初の方に出てきたので既にご存知かもしれませんが,
ご参考まで.
(1)http://subtropics.sakura.ne.jp/files/h13coral/h13_sango_2_03.pdf サンゴの白化機構に関する研究 -ストレスによる褐虫藻の形態変化:高温と光の相乗効果-
(2)http://www2u.biglobe.ne.jp/~DIY-REEF/coralree.htm
モデル珊瑚礁におけるCO2循環機構に関する研究の抜粋
2番目の本文を読んでみたいです.
【2009/06/25 20:39】
URL | ハナアレジー #SFo5/nok *編集*

大変貴重な情報ありがとうございます!かなり面白く読ませていただきました。
海外でのメタハラランプのスペクトル特性ですが、以下のようなサイトが存在します。かなり使えますよ。
http://www.reeflightinginfo.arvixe.com/selectcolortemp.php
【2009/06/26 08:26】
URL | TAKA #- *編集*

TAKAさん

このサイトすごいですね.いいことを教えて頂きました.ありがとうございます.
さすがアメリカの懐の深さを感じます.

このサイトで勉強をさせてもらいますネ.
【2009/06/26 21:35】
URL | ハナアレジー #- *編集*

ハナアレジーさん、
日本ではあまり話題に上りませんが、安定器とランプの相性があるのですね。例えば、USHIOのランプはM80の電子安定器に合うように作られていると聞きました。安定期との相性が悪いと、メーカーが謳っている特性が出ない場合があるとか。
今後とも色々教えて下さい!
【2009/06/27 02:57】
URL | TAKA #- *編集*

コメントの投稿















管理者にだけ表示を許可する

トラックバック

トラックバックURL
→http://allergy4416.blog54.fc2.com/tb.php/63-cb4739e1
この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。