Повышение освещённости аквариума.

[Dmitry Karpenko]

Допис від xendil

Все знают, растениям нужен синий и красный (660нм) цвета, зелёный им не нужен.

Спасибо, вы подняли очень важную тему. Так исторически сложилось, что у многие люди опираются на школьный курс, где нам показывали два графика поглощения хлорофиллов a и b, где один поглощает с пиком на 450нм, а второй - на 660, не так ли? Это крайне упрощенное представление, вплоть до потери смысла.

Давайте попробуем разобраться что к чему.

Начнем с самого простого. Излучение в промежутке 400-700нм называется фотосинтетически активной радиацией, то есть ФАР. Фотосинтез идёт (если упрощенно) по принципу один фотон - одна реакция. В листе растения нет демона Максвелла, чтобы сортировать фотоны на "кошерные" и нет. Все фотоны в промежутке ФАР идут в дело. Есть небольшие различия в реальных спектрах поглощения и они связаны в первую очередь со строением ткани листа. Однако в целом листовая пластинка в промежутке ФАР отражает вполне равномерно для всех длин волн. Это показывали даже любители-аквариумисты - см. исследования Константина Кучеренко на aqa. Важно помнить, что глаз человека имеет крайне крутую характеристику чувствительности в зависимости от длины волны излучения. Проще говоря, мы практически ничего, кроме зелено-желтого света, хорошо и не видим. Поэтому мы видим именно ту часть излучения, отражаемую листом, которую можем увидеть - то есть зеленую

Говоря проще, растение выглядит зеленым не потому, что оно каким-то чудом отражает зеленый свет, а потому что мы только этот свет и видим толком


Теперь откуда такая бешеная тяга к сине-красным излучателям для растений.
1. О синем, то есть 450нм. Это - наиболее продвинутый во всех смыслах светодиод. Его эффективность практически достигла теоретического максимума. Уже продаются светодиоды, которые имеют эффективность более 80% на токе 350мА. Подчеркну - это не лабораторные образцы, работающие на мизерных токах, это светодиод, который можно купить прямо сию минуту. Ввиду этого синим светом очень выгодно освещать растения.
2. О глубоком красном, то есть 660нм. Здесь сразу несколько причин, давайте по порядку.
2.1 Это - самый стабильный из всех светодиодов. То есть у него наименьшие потери излучения при росте температуры, наименьшее падение КПД с ростом тока. Также у него наибольший срок жизни из всех производимых светодиодов. Грубо говоря, если условия эксплуатации оптимальны, можно считать этот светодиод условно вечным.
2.2 В виду того, что реакция фотосинтеза идет по принципу один фотон - одна реакция, чем ниже энергия фотона, тем выгоднее использовать её для фотосинтеза. Энергия фотона падает пропорционально с ростом длины волны излучения. То есть, если 1Вт фотонов для длины волны 450нм даст нам 1 условную единицу количества реакций фотосинтеза, то 1Вт фотонов с длиной волны 660нм даст нам этих условных реакций в 660/450=1,47 раза больше. Поэтому КПД красных диодов может быть уже 80/1,47=54%, чтобы ими было выгодно освещать фотосинтетик. Реально так оно и есть. Лучшие 660нм светодиоды имеют примерно такой КПД.

Наверняка у вас возникнет вопрос - если синие диоды такие продвинутые, то зачем плодить такой ассорти - добавлять к ним еще и красные? Светить бы только синим - и никаких гвоздей! Тем более, что спектр светильников для моря имеет в своём составе настолько много синего, что остального излучения, считай и нет

А вот это - самое интересное
3. Морская вода работает, как светофильтр и уже на малой глубине (порядка 20м) от длинноволновой (то есть оранжево-красной) части спектра ничего не остается. Поэтому морские фотосинтетики (не считая тех, что растут исключительно на мелководье) за сотни миллионов лет эволюции приспособились использовать для фотосинтеза именно коротковолновую часть спектра. Поэтому их можно освещать _только_ синим светом, это не только не приводит к нарушениям в развитии, но зачастую позволяет кораллам выглядеть лучше, чем при попытке освещения их спектром с большим количеством длинноволнового излучения. Это было неоднократно показано в научных работах.
4. В то же время наземные и пресноводные (которые в большинстве своём на самом деле сухопутные растения, которые могут расти под водой) растения приспособлены именно к широкому спектру, то есть солнечному свету. Если освещать их только синим светом или только красным, мы зачастую получаем пороки развития растения.
5. Если растение освещать и синим и красным светом, то пороки развития отсутствуют. Однако в этом случае нередко мы сталкиваемся с тем, что вкусовые качества таких растений оказываются не такими хорошими, как у выращенных под полноспектральным светом.


В следствие вышеописанных причин сейчас есть в целом три тенденции развития светокультуры для наземных фотосинтетиков.
Первая. Использовать сине-красный свет. Когда выращиваемое растение не даёт вкусовых проблем под таким светом. Отмечу, что при этом проблемы с витаминами никуда не деваются.
Вторая. Использовать белый свет. Как ни странно, но ввиду того, что белый светодиод - по сути синий с растянутым в длинноволновую часть спектра частью излучения, то несмотря на большие потери при преобразовании люминофором коротковолнового излучения в длинноволновое, выигрыш в энергии фотона позволяет говорить о том, что в целом потери у белого светодиода в эффективности фотосинтеза относительно первого варианта получаются небольшими. То есть, говоря проще, что красно-синими светить, что белыми - получим примерно одинаковое количество биомассы. Кстати, это было показано даже в отечественных работах - в частности в процессе исследований при подготовке светильника для российского модуля МКС.
При освещении белым светом мы получаем приемлемый вкус продуктов, но с витаминами проблемка решается не полностью.
Третья. Использовать полноспектральные светильники с управляемым спектром. В этом случае мы получаем прекрасные вкусовые качества продуктов и полный спектр витаминов. Также, если знать, как именно нужно управлять спектром на разных стадиях развития фотосинтетика, можно заставить его производить больше биомассы или больше витаминов или больше чего угодно вообще, что зависит от спектра света. Но - как именно освещать фотосинтетик для этого и каким спектром - работы только начинают проводиться, это - ноу-хау самых продвинутых компаний.

В завершение пару слов об этом моменте.

2. Белые диоды очень плохо светят в зоне красного (660нм), а полноспектральные красным светят хорошо и должны лучше подходить расстениям.

Чем дальше мы пытаемся с помощью люминофора утащить излучение синего диода в длинноволновую область, тем большие у нас потери преобразования. Поэтому переть излучение от 450нм до 660нм очень накладно. Сейчас только-только начинает появляться технология, которая позволяет это делать без потери смысла от процесса вообще. Помните коэффициент 1,47, который у нас получился выше? Чтобы подобное преобразование имело смысл с точки зрения эффективности фотосинтеза, потери на это преобразование не должны быть больше. До последнего времени они были значительно больше и такие светодиоды ничем иным, кроме как чистейшим обманом, нельзя было назвать. В прошлом году Lumileds представил светодиоды серии Sun plus, где эффективность этого преобразования была существенно повышена. Однако, даже для тех светодиодов затруднительно говорить о том, что это выгодно с энергетической точки зрения. Но - это выгодно с точки зрения вкусовых качеств продукта. То есть в рамках вышеописанного первого подхода эти диоды вполне имеют смысл. Но - подчеркну - именно эти светодиоды, никакие иные - не имеют ни малейшего смысла! То есть все остальные подобные, как были, так и остались откровенным обманом потребителя.

[oltrew]

Допис від Dmitry Karpenko

Важно помнить, что глаз человека имеет крайне крутую характеристику чувствительности в зависимости от длины волны излучения. Проще говоря, мы практически ничего, кроме зелено-желтого света, хорошо и не видим. Поэтому мы видим именно ту часть излучения, отражаемую листом, которую можем увидеть - то есть зеленую

Говоря проще, растение выглядит зеленым не потому, что оно каким-то чудом отражает зеленый свет, а потому что мы только этот свет и видим толком

Фигасе, это сообщение перевернуло мое мировоззрение! Мир оказывается ЗЕЛЕНЫЙ, а я даже не догадывался..

[Dmitry Karpenko]

Допис від oltrew

Фигасе, это сообщение перевернуло мое мировоззрение! Мир оказывается ЗЕЛЕНЫЙ, а я даже не догадывался..

Да, ровно так. Думаю, что вы видели график видности излучения для глаза человека, но так как для у вас это вызывает удивление, советую освежить данную информацию:

[bobus]

Dmitry Karpenko, думаю, что для весьма значительной части аквариумистов вопрос скорости увеличения биомассьі остро не стоит .
Теоретические изьіски ученьіх по спектру поглощения хлорофилла применять к вьібору спектра освещения не считаю оправданньім, ИМХО.
Задам , с вашего позволения еще два вопроса:
1. Пресловутьій "зеленьій" проникает сквозь листовую пластинку и достается нижнему ярусу листьев, наверно єто тоже важно ?
2. Под стандартньій бельім СД довольно плохо вьіглядят растения с красньіми листьями (именно вьіглядят, растут хорошо). И вроде приличньій CRI, а в R8 провал.
Именно по єтой причине собираюсь использовать RGBW СД. Естественно, уровень W - max, а с уровнями RGB прийдется поиграться. Но теоретически - все красиво.
Каково ваше мнение по єтому поводу ?

[Dmitry Karpenko]

Допис від bobus

1. Пресловутьій "зеленьій" проникает сквозь листовую пластинку и достается нижнему ярусу листьев, наверно єто тоже важно ?

Вы правы, хоть этот эффект и незначителен, но имеет место.

2. Под стандартньій бельім СД довольно плохо вьіглядят растения с красньіми листьями (именно вьіглядят, растут хорошо). И вроде приличньій CRI, а в R8 провал.

Снова я считаю, что вы правы. Хотя некоторые любители "естественного" внешнего вида растений с вами не согласятся

Именно по єтой причине собираюсь использовать RGBW СД. Естественно, уровень W - max, а с уровнями RGB прийдется поиграться. Но теоретически - все красиво.
Каково ваше мнение по єтому поводу ?

Для цели подкраски растений зеленого цвета именно зеленый светодиод подходит очень плохо, практически никак. Для этой цели лучше использовать бирюзовый светодиод.

[xendil]

Говоря проще, растение выглядит зеленым не потому, что оно каким-то чудом отражает зеленый свет, а потому что мы только этот свет и видим толком

Извините, но похоже на ерунду. Да человеческий, глаз более чувствителен к зеленому цвету, но не настолько же, чтобы видеть серые объекты сочно зелеными.
Белый лист мы видим белым, а не зеленым. Есть физические явлений когда мы видим вполне не искаженные цвета, например радуга. Я бы не сказал, что зеленый цвет выглядит в ней особо ярче других.

Dmitry Karpenko, зачастую в пресные аквасветильники к белым добавляют синие и красные ЛЕДы. Зачем добавляют красные я понимаю, его реально в белых ЛЕД мало и он реально важен для растений. Но зачем синие диоды? В белых его и так достаточно.

[Dmitry Karpenko]

Допис від xendil

Извините, но похоже на ерунду.

Вы просто поленились найти сообщение об измерениях показателя отражения для разных длин волн от Константина Кучеренко на aqa. Там всё просто для понимания, изложено очень популярно. Да, я специально не стал давать ссылку на тот пост, потому что это для меня лакмусовая бумажка - кто настолько ленив, чтобы вместо того, чтоб найти тот пост, начинает писать слова возражения, с тем вести диалог на данную тему не имеет смысла.

Я бы не сказал, что зеленый цвет выглядит в ней особо ярче других.

И не говорите. Если вам не совем понятен вышепоказанный график видности, может быть вам будет ближе та же самая информация в цифрах?

зачем синие диоды? В белых его и так достаточно.

Скорее всего от вульгарного непонимания что имеет смысл добавлять, а что нет. Мы в пресные светодиодные сборки никогда не ставили синий, а только голубой. Он необходим для закрытия провала в спектре белых светодиодов.

[xendil]

Да, я специально не стал давать ссылку на тот пост, потому что это для меня лакмусовая бумажка - кто настолько ленив, чтобы вместо того, чтоб найти тот пост, начинает писать слова возражения, с тем вести диалог на данную тему не имеет смысла.

Ваша ссылка звучала так: "см. исследования Константина Кучеренко на aqa". Вы полагаете, что по этой фразе можно что то найти и однозначно установить, что именно эту инфу вы имели в виду? Лично я рассматриваю ее как посыл в никуда.

И не говорите. Если вам не совем понятен вышепоказанный график видности, может быть вам будет ближе та же самая информация в цифрах?

Дело не в графике, и числах, а методе их измерения. Я не понимаю, как можно оцифровать с такой точностью, человеческое восприятие цвета.

Мы в пресные светодиодные сборки никогда не ставили синий, а только голубой.

А мы это кто?

[Dmitry Karpenko]

Допис від xendil

Лично я рассматриваю ее как посыл в никуда.

Вы активно присуствуете на том форуме и этого форумчанина точно знаете. Остальное - для вас - даже не минутное дело. Вы же программист, не так ли?

не понимаю, как можно оцифровать с такой точностью, человеческое восприятие цвета.

Гугл в помощь.

А мы это кто?

Мы - это вот кто.

[doctor]

Допис від Dmitry Karpenko

Но - подчеркну - именно эти светодиоды, никакие иные - не имеют ни малейшего смысла! То есть все остальные подобные, как были, так и остались откровенным обманом потребителя.

А теперь пожалуйста для безнадежно отставших. Можно ссылки на наиболее оптимальные , на Ваш взгляд светодиоды, для использования в пресноводном аквариуме.

[Dmitry Karpenko]

Допис від doctor

А теперь пожалуйста для безнадежно отставших. Можно ссылки на наиболее оптимальные , на Ваш взгляд светодиоды, для использования в пресноводном аквариуме.

Для начала прошу задать ваши критерии оптимальности. Я согласен с bobus, вопрос наибыстрейшего увеличения биомассы растений в аквариуме для большинства аквариумистов не стоит на первом месте.

[doctor]

В силу определенных обстоятельств, был трехлетний перерыв в аквариумистике. Сейчас намерен вернутся к любимому занятию. Позволить сейчас себе привычные 400 литров - немогу. Хочу создать небольшой, до 30л, аквариум с капризной травой. Жду от света - компактных растений с умеренной скоростью роста. Заранее благодарен.
Андрей.

[Dmitry Karpenko]

Допис від doctor

Хочу создать небольшой, до 30л, аквариум с капризной травой.

Отвечено голосом

[xendil]

Вы активно присуствуете на том форуме и этого форумчанина точно знаете. Остальное - для вас - даже не минутное дело. Вы же программист, не так ли?

И как это помогает в поиске?

[Dmitry Karpenko]

Допис від xendil

И как это помогает в поиске?

Если вам тяжко найти пост на форуме, то нет ничего проще, как написать человеку в личку. Полагаю, как _это_ сделать, не надо описывать?