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

側面

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．

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）

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）

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）

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）

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）

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）

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）

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．

e/