如何評估水草缸的照明(4):發光二極管(LED 燈炮)

作者:Vaughn Hopkins
編譯:Erich Sia



我在瀏覽 Ebay 時發現了一組五顆 1 瓦每個都是 350 mA(毫安培)的白色 LED(發光二極體)燈炮,
由於長久以來我就很想"校對"LED 燈泡在某特定缸子上的 PAR(光合作用有效能量)。
所以就訂購了十個總計 10 瓦的 LED 燈炮回來。
我不清楚這些燈泡能提供多少照明,
這也是我打算要測定的,
不要奢望這幾顆燈泡能夠點亮一個 200 公升的缸子,
不過 LED 燈炮根據廣告表明有 70 流明的輸出功率,
其實算是不錯了。
而我買的這些 LED 燈炮有一點兒偏黃,
比較像是 4000K 而不是 6000K 的色溫。


在經過了 30-40 小時的努力,
大部份的時間是花在釐清 PAR 資料的搜集,
我獲得了一些成果:

首先,
從 Ebay 所買回來的 350 mA 1 W 的 LED 燈泡,
顯然對於水草缸來說是足夠的,
特別是高度小於 40-45 公分的缸子。
需要一些數亮才辦得到,
不過如果 LED 燈炮夠便宜且容易安裝的話,
效果是不錯的。
我自己做的小小獨立散熱片都甚至不會令我感到溫暖,
所以任何的鋁板都能當作很好的散熱片。
而且是 12 伏特使用 350 mA。

其次,
我現在更明白哪種 LED 燈炮的配置才能在底床上獲得哪種 PAR 數值,
不論是 Ebay 的 1 瓦燈泡或 Cree CR-E 的 3 瓦燈泡。
事實上,
只要知道任何標準 LED 燈炮的流明值,
我們就能找出設計這些 LED 燈炮配置的方式,
以獲得所需的 PAR 數值。

下表示 Ebay 所買的 1 瓦 LED 燈炮在中心點和遠離離中心點的測量值:

下圖讓我們了解在不同距離的每一顆 LED 燈炮所貢獻的光照強度:

每一顆 LED 燈泡在底床的各個點上都貢獻了一些光線。
離正上方院遠的燈泡,
對於光線的貢獻就越少,
不過遠距的燈泡很多,
所以整體而言,
貢獻了很大一部份的 PAR。
舉例來說,
在 45 公分正方的板子上,
LED 燈泡以間隔 7.5 公分的方式排列,
最遠的那四顆 LED 燈泡所貢獻的 PAR 和正上方的那一顆 LED 燈泡是一樣的。
這是為用何單一條狀的 4 至 5 顆 LED 燈泡放在缸子的中央,
對於水族缸的照明來說並不好。

下圖是使用 Ebay 賣的 1 瓦 LED 燈泡所獲得的光合作用有效能量:
下圖則是 Cree XR-E 的 3 瓦 LED 燈泡所獲得的光合作用有效能量大約數值:

在經過幾個星期的思考,
並且尋找如何預測多顆 LED 燈泡在缸子上方,
能製造出多少數值的 PAR,
我終於找到一個好方法。
我用 PAR 測量儀器來蒐集資料,
搭配我的 Cree LED 燈具的 PAR 數值測量,
還有用 1 瓦 LED 燈泡在小方格內各種距離的測量。
針對 Cree XR-E 的 LED 燈泡,
我製作出下面的表格:

這是依據缸子上方的 LED 燈泡方格,
距離底床 25 或 50 公分。
讀者可以更改成其他的距離,
而我只考慮了燈泡間離 5 至 10 公分(2 至 4 英吋)的條件,
間距過小並不切實際,
間距過大則無法提供均勻的照明,
況且光照強度也不足。
方格的範圍要至少超過水族缸寬度的 1/2。
例如一個 37.85 公升的水族缸,
面積是 25x50 公分,
如果我們想在燈具下方 25 公分處的底床獲得 80 micromol 的 PAR,
我們可以使用彼此間隔 10 公分的 LED 燈泡,
或者說在 20x50 公分的長方格內安裝了 2x6 顆 LED 燈泡,
並使用了 600 mAMP 的 LED 燈泡。
 

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