Простейший расчет освещенности аквариума.

[Бошетунмай Б Бошетунмай]

Задача: не напрягаясь, между делом, рассчитать количество света, попадающего на определенные участки аквариума.

Примечание. Точные расчеты нам не нужны, чай не в космос запускаем, или, как говорят в армии: на скорость и дальность полета пули не влияет, значит, можно пренебречь. Нам достаточно знать порядок тех или иных величин, чтобы оперировать ими при анализе обстановки в аквариуме и выборе освещения.

Самый простой и понятный в практической аквариумистике способ подсчета освещенности аквариума - это отношение ватт/литр. Берем мощность лампы, делим ее на количество литров емкости и получаем нечто очень-очень условное. Мощность - это количество потребляемого электричества, и с количеством света эта величина связана весьма приблизительно. К примеру, спираль электронагревателя может иметь мощность 3 киловатта, а выделять при этом мизерное количество света или вообще его не выделять, ибо вся энергия идет на выделение тепла. КПД осветительных приборов может быть абсолютно разным, даже в пределах одной и той же группы источников света, не говоря уже о различиях между лампами накаливания, люминесцентными лампами и светодиодными светильниками.

Другой, с виду более продвинутый способ – подсчет количества света на литр, исходя из светового потока, выделяемого источником, выраженного в люменах. Казалось бы, вот он, более точный способ расчетов. Но… опять не то. Читаем на упаковке люминесцентной лампы: 1000 люмен, к примеру. Эта величина показывает количество света излучаемого всей поверхностью лампы, но на поверхность аквариума свет попадает не весь и попадает при этом под различными углами к воде. Тут включается в игру еще один осветительный прибор – отражатель. От его отсутствия или наличия значения искомых величин могут отличаться весьма значительно. Так что, световой поток во все стороны – тоже не для нас.

Логично приходим к третьему, самому подходящему способу расчета освещенности отдельных участков аквариума в люксах, т.е. расчета количества света, попадающего на единицу площади. Сделать это несложно. Для этого нам потребуется следующее:
1. линейка
2. калькулятор
3. данные о количестве света, выделяемого используемыми лампами в люменах. Как правило, указывается на упаковке, цоколе или колбе лампы.
4. несколько полезных цифр-коэффициентов, которые собраны из различных опубликованных источников. Цифры усреднены для удобства работы с ними.

- коэффициент передачи светового потока, который зависит от конструкции лампы и отражателя:
0,2 – отражатель отсутствует (крышка без светоотражателя)
0,33 – крышка со светоотражающей поверхностью
0,5 – отражатель специальный: полукруг, трапеция, парабола
0,6 – светодиоды без отражателя
0,8 – светодиоды с отражателями или оптикой

коэффициент рассеяния, корректирует количество света в зависимости от расстояния до объекта
0,0 м - 0,92
0,1 м – 0,79
0,2 м – 0,67
0,3 м – 0,56
0,4 м – 0,46
0,5 м – 0,40
0,6 м – 0,32
0,7 м – 0,27
0,8 м – 0,23


Итак, все необходимое для расчетов у нас есть. Попробуем на практике. Будем пользоваться следующей формулой

Количество света в люм Х К передачи
________________________________________ Х К рассеяния = осв. в люксах
Площадь аквариума в М2


1. Условие: - аквариум 0,6м.длина; 0,4м.ширина; (площадь - 0,24 метра) высота 0,45 метра;
- лампа люминесцентная 760 люмен со специальным отражателем (К = 0,5).
Надо вычислить количество света на дне аквариума. Измеряем расстояние от лампы до дна = 0,4 метра (К=0,46)


760 люм Х 0,5
_______________________ Х 0,46 = 728 люксов
0.24 м


2. Рассчитаем освещенность на дне десятилитрового креветкария известного производителя.
Лампа светодиодная 400 люмен без отражателя (К=0,6); площадь = 0,044 м; расстояние от светильника до дна 0,2 метра.(К=0,67)
Считаем:
(400х0,6):0,044 х 0,67=3655 люксов


3. Три светильника:
- светодиодный с отражателем (К=0,8) 1000 люмен
- Т8 без отражателя (К=0,2) 800 люмен
- Т8 со спец отражателем (К=0,5) 780 люмен
От светильника до дна - 35 см (0,35 м) К=0,51, площадь аквариума 0,6х0,3=0,18

(1000х0,8)+(800х0,2)+(780х0,5):0,18х0,51=3825 люксов

Пользуясь такими простейшими расчетами, мы можем понять для себя, какое приблизительно количество света попадает на ту или иную глубину нашего аквариума. Исходя из этого, можно делать выводы о необходимости увеличения или уменьшения количества света для решения поставленных задач. Опять же, в наших расчетах не учитываются некоторые условия, влияющие на конечный результат, но (см. Примечание) погрешности при этом для нас абсолютно не критичны, поэтому мы можем их с легким сердцем оставить в покое.

[Александр2014 А Александр2014]

Исходя из этого, можно делать выводы о необходимости увеличения или уменьшения количества света для решения поставленных задач.

Да, но для этого необходимо знать, сколько люксов требуют растения. Например, для люмен есть значения, от которых можно отталкиваться. А вот по люксам я такой информации не встречал. Было бы здорово, если бы Вы написали ориентировочные значения освещенности на дне, которые соответствуют слабой/средней/сильной освещенности аквариума.

[Бошетунмай Б Бошетунмай]

Было бы здорово, если бы Вы написали ориентировочные значения освещенности на дне, которые соответствуют слабой/средней/сильной освещенности аквариума.

В литературе и сети можно найти информацию о необходимой освещенности для различных типов аквариумов и растений, к примеру вот эту табличку с ресурса Пространство акваскейпинга по некоторым растениям:
до 500 люкс:
Криптокарины узколистые (>50 люкс)
Криптокарины широколистные (<400 люкс)
Яванский мох(Vesicularia dubyana) (>400 люкс)
Семейство барклайевые (Barclayaceae) (<500 люкс)
от 500 до 1000 люкс:
Анубиасы(Anubias) (>600 люкс)
Эхинодорусы(Echinodorus) (>800 люкс)
Номафила(Nomaphila stricta) семейство акантовые (Acanthaceae)
Аир или Акорус(Acorus)
Апоногетон мадагаскарский(Aponogeton madagascariensis)
Легенандра (Lagenandra)
Апоногетоны(Aponogeton) (<1000 люкс)
от 1000 до 1500 люкс:
Бакопы(Bacopa)
Людвигия(Ludwigia) (<1200 люкс)
Лимнофила(Limnophila) (<1500 люкс)
Эгерия(Egeria)
Стрелолист(Sagittaria)
Ceratopterus thalictroides
Marsilea sp.
Nymphoides aquatica
от 1500 до 2000 люкс:
Гигрофила(Hygrophila) (>1500 люкс)
Валлиснерия(Vallinsneria) (>1700 люкс)
Перистолистник(Myriophyllum) (>1700 люкс)
Кринум(Crinum) (<2000 люкс)
от 2000 до 2500 люкс:
Оттелия(Ottelia) (<2500 люкс)

[Бошетунмай Б Бошетунмай]

и еще примерная табличка для общего представления, как просили:

500 Lx - слабый свет (криптокорины)
1000 Lx - умеренный свет (анубиасы)
1500 Lx - яркий свет (людвигия)
2500 Lx - очень яркий свет (кабомба)

[Бошетунмай Б Бошетунмай]

Для тех источников света, на которых не указан световой поток в люменах, можно пользоваться следующей таблицей:

Опять же, не следует воспринимать приведенные цифры, как точные значения, они лишь показывают порядок величин, вполне достаточный для наших расчетов.

[ll-vladimir-ll l ll-vladimir-ll]

коэффициент рассеяния, корректирует количество света в зависимости от расстояния до объекта

Бошетунмай, это именно для воды? Откуда такие цифры?

[Бошетунмай Б Бошетунмай]

это именно для воды? Откуда такие цифры?

Цифры именно для пресной воды. Проанализировал несколько различных источников. Цифры скачут в разные стороны, поэтому взял на себя усреднение величин для удобства пользования. Нужно помнить, что не учтены потери от угла падения света, от прозрачности среды и некоторых других условий. Если приведенные цифры не внушают доверия, можно самому набрать запрос в поисковике и выбрать подходящий источник информации по этому вопросу.
Если нужно точно измерить освещенность аквариума в определенном месте - лучший способ - это профессиональный отюстированный люксометр.
Если вам нужно спроектировать аквариум и его освещение под какие-то конкретные цели, либо понять, комфортно ли будет тому или иному растению в вашей банке, то по моему мнению, вышеприведенных расчетов будет вполне достаточно. Можно вполне смириться с некоторым упрощением.

[serg_42 s serg_42]

Теория - это конечно хорошо. Но и практика - оно тоже не лишнее :-):
Вот тут немного о результатах фактических измерений на различных глубинах: Зависимость люксов от расстояния в аквариуме
Вообще, ИМХО пересчет люменов в люксы - дело неблагодарное.
Я это понял, когда калибровал свой люксметр по 100-ваттной лампе накаливания. Сначала вообще ничего не мог понять (ну туго у меня с оптикой, впрочем как и с химией) :-):
Потом внимательно прочитал вот это ликбез: http://edufuture.biz/?title=%D0%9E%D1%8 ... 1%82%D1%8C , особенно там понравился пример решения задачи (лампочка над письменным столом) и всё встало на свои места.

[serg_42 s serg_42]

Просто из интереса сравнил расчет с реальной освещенностью:
Банка 18 литров.
Площадь дна = 0.17 х 0,37 = 0,0629 м2
Светодиодная лампа 12 Вт ("таблетка", цоколь GX53), 4000K, 930 лм. (Кп=0,6)
Расстояние от лампы до дна - 0,3 м (Кр = 0,56)
(930 * 0,6 * 0,56) / 0,0629 = 4968 лк

Фактическая (измеренная) освещённость на дне:
- под лампой - 9040 лк;
- рядом боковыми стенками - 4600 лк

[Бошетунмай Б Бошетунмай]

Фактическая (измеренная) освещённость на дне:- под лампой - 9040 лк;- рядом боковыми стенками - 4600 лк

Данные ваших измерений четко показывают, что светодиодная лампа имеет, все же, направленное, а не рассеянное излучение света. Сами посудите: при размерах дна всего 17 на 37 сантиметров источник света на расстоянии 30 см. дает в центре и на периферии результаты отличающиеся вдвое. Следовательно, возьмем коэффициент для светодиодного источника с отражателем - 0,8. Получим ~ 6624 лк (теория). Возьмем среднее от ваших измерений 9040 + 4600/2 = 6820 лк (практика). 6624 против 6820. Меня такая погрешность вполне устраивает.