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...

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水槽と照明 その7 事例:TAKAさん編(1) 

大変お待たせしました(^^; >TAKAさん
ようやく出来ました.といってもまだ1条件だけですが・・・.

というわけで,US在住のアクアリストTAKAさんの照明解析を行ってみました.
水槽と照明の仕様ですが,
 水槽
  サイズ:120×45×53cm^3 海水の高さは51cm
  ガラス厚11mm
 灯具
  54W T5蛍光管 8本 各管に高性能反射鏡付き
光エネルギーは「えいや」で10W/本としました.
  ゆえに変換効率は18.5%.
 詳細な形状は前の記事を参照ください.

シミュレーションするにあたりもろもろ,
 屈折率
  海水:1.333
  ガラス:1.52(BK7のデータを使いました)
 海水の吸収
  波長 550nmの複素屈折率
 反射鏡の反射率
  95% 放物面(2次関数)で定義
 
比較するパラメータ
 (1)灯具の高さを 10cmと15cm
  灯具高さは蛍光管の中心を基準としました.
 (2)反射鏡の有無

とこんな感じです.

今回のデータは, 
 灯具高さ:10cm,反射鏡:有

先ず,解析に用いたモデルです.


次に光線追跡結果の二次元図
正面
Takasan_2DfrontH100WRef.jpg
側面
Takasan_2DsideH100WRef.jpg
蛍光管が8本もあるので,蛍光管1本あたり光線30本でみっちりです.
各管に反射鏡が付いていて,その形状もアクア機器らしくない
まともな形状をしているため,光が無駄なく水槽を照射しています.

モデルに強度分布をマッピングした図です.
Takasan_3DmapH100WRef.jpg
強度分布のスケールは統一してあります.
水槽上面を埋め尽くすように配置された蛍光灯のおかげで,特に深い所では
照明ムラがほとんどありません.

各深度での強度分布です.
こちらはスケールを統一しておらず,マップ内の最高強度を赤として
表示しています.

水面上10cm(蛍光管から24mm:反射鏡の下側)
Takasan_map24mm_H100WRef.jpg
ピーク放射照度:167W/m^2
全放射束: 74.4W



水深1cm(蛍光管から11cm)
Takasan_map110mm_H100WRef.jpg
ピーク放射照度:156W/m^2
全放射束: 60.5W



水深10cm(蛍光管から20cm)
Takasan_map200mm_H100WRef.jpg
ピーク放射照度:145W/m^2
全放射束: 59.0W



水深20cm(蛍光管から30cm)
Takasan_map300mm_H100WRef.jpg
ピーク放射照度:134W/m^2
全放射束: 58.1W



水深30cm(蛍光管から40cm)
Takasan_map400mm_H100WRef.jpg
ピーク放射照度:127W/m^2
全放射束: 57.3W



水深40cm(蛍光管から50cm)
Takasan_map500mm_H100WRef.jpg
ピーク放射照度:122W/m^2
全放射束: 56.4W


水深50cm(蛍光管から60cm)
Takasan_map598mm_H100WRef2.jpg
ピーク放射照度:117W/m^2
全放射束: 55.6W




水槽底までなんと55.6Wも到達していて,利用効率は55.6W/80Wで
70%近くあります.
海水の吸収や水面の揺らぎなど考慮しても多分50%以上はあるでしょう.
これは高性能な反射鏡形状によるものだと思われます.

T5蛍光管も,水槽上面の限られた面積の中で多数設置できるといった,
管径が細いというメリットが水槽環境では生かされていますね.

蛍光灯でもこの本数を使うとかなりなエネルギーを得られています.
水深の浅いところでは150W/m^2位の放射照度(エネルギー密度)が得られています.
太陽光のスペクトルに近いものとして考えた場合には,
太陽の光の真夏の直射日光の放射照度は440W/m^2くらいあるそうですので,
太陽光の1/3位の放射照度があります.
また,この値は光量子束密度に換算すると680μmol・m^-2・s^-1程度になります.
光量子束密度とPARは同程度の数値になると思うので参考に出来るかと思います.
ただし,これらは光波長分布を太陽光の波長分布と同様とした話ですので,
水槽用に青みが強いものですと数値は小さくなります.


設置高さ15cmと反射鏡無しの場合については後の記事に続きます.
もうちょっとお待ちください.

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