Как правильно расчитать необходимое и достаточное освещение для аквариума

На данный момент уже доказана эффективность полноспектрального освещения растений, по сравнению с узкоспектральным, для полноценного жизненного цикла растения на всём протяжении его жизни. Доказана необходимость зелёной части светового спектра для развития и жизнедеятельности растения в целом и фотосинтеза частей растения имеющих плотную структуру в частности.

Также обратите внимание на тот факт, что узкоспектральные источники освещения не оцениваются со стороны такой характеристики, как «световой поток». В то же время, «фотосинтетический спектр свечения» оценивается в таких единицах измерения, как «фотосинтетический фотонный поток» [суммарное число фотонов, излучаемых в секунду в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм и измеряется в мкмоль/с]. Правда, тут имеется «подводный камень», т.к. количество единиц энергии на фотон и число фотонов на единицу энергии варьирует от длины световой волны.

В связи с тем, что с момента разработки формул освещения в единицах потребления электроэнергии техника и технологии ушли далеко вперёд, использование таких формул зачастую оказывается некорректным, т.к. требует корректировки с учётом особенностей энергопотребления и обеспечения светового потока источниками света для которых эти формулы разрабатывались изначально и особенностей энергопотребления и обеспечения светового потока источниками света планируемых к использованию.

По этому, как учил Слава Юдаков, используем полноспектральные лампы и расчитываем необходимое их количество исходя из характеристик планируемых к использованию ламп и необходимого уровня светового потока:
л×h=x (Люмены)
lxhx_lm_legenda.png
lxhx_lm_tab1.png
lxhx_lm_tab2.png
Таблица 1 позволяет определить аквариум какого объёма можно нормально осветить с учётом величины светового потока и высоты аквариума.
Таблица 2 позволяет определить размер освещённого пятна на дне аквариума с учётом величины светового потока и высоты аквариума.

Это очень грубый подсчёт, не учитывающий всю геометрию каждой лампы и её светового пятна, но достаточный для нашего случая.
1. Расчитаем количество люменов для люминесцентной лампы по формуле де Вита
л×h=x, где
л — Объём аквариума, л
h — Высота аквариума, см
x — Минимально необходимое количество люменов при освещении аквариума люминесцентными лампами (min lm)
Учтём, что стандартная люминесцентная лампа имеет трубчатую форму и светит во все стороны «на 360°»
2. Рассчитаем минимально необходимое количество люменов при освещении аквариума люминесцентными лампами на один условный «угол разлёта света испускаемого люминесцентной лампой»: x÷360
3. Смотрим характеристики планируемой к покупке светодиодной лампы, в т.ч.:
— Световой поток, lm
— Угол светового потока, град.
4. Осуществляем пересчёт.

Посему нужно считать не ватты, а люмены? Это — более корректно, т.к. разные типы и поколения ламп на обеспечение освещения равного одному и тому же количеству люменов используют разное количество ватт.

Пример 1, для аквариума, с размерами (Д×Ш×В, см) 61,5×20×30
1.1. Необходимый для освещения этого аквариума световой поток рассчитываем по простейшей формуле: л×h=x, где
л — Объём аквариума, л
h — Высота аквариума, см
x — Минимально необходимое количество люменов
1.2. Дополнительно рассчитываем допустимый диапазон светового потока — x±30%, что составит (расчёты брутто):
[а1]min lm, lm — 1 107
[а2]min lm–30%, lm — 775
[а3]min lm+30%, lm — 1 439
Это — для люминесцентных трубок и КЛЛ.

Для ЛЕД-ламп нужно ввести коэффициент пересчёта, который (расчёты брутто) имеет вид (для трубчатых ламп):
Количество люменов рассчитанное для ЛЛ ÷ 360 (угол освещения поверхностей ЛЛ в градусах) × Величину угла освещения поверхности выбранной ЛЕД-лампой.

Угол светимости, °360270240220180160120100
[а1]min lm, lm1 107830738677554492369308
[а2]min lm–30%, lm775581517474387344258215
[а3]min lm+30%, lm1 4391 079959879720640480400

1.3. Подсчитываем необходимое количество выбранных ламп, разделив соответствующее «рассчитанное количество люменов для аквариума» на «количество люменов испускаемых планируемыми к использованию лампами».

Пример 2, расчёт для аквариумов объёмом в 40 и 70 литров и высотой 40 см, соответственно:
2.1. 40×40=1600 и 70×40=2800;
2.2. 1600÷360=4,444444444444444 и 2800÷360=7,777777777777778
2.3. смотрим характеристики планируемой к покупке или имеющейся в наличии лампы лм и угол;
2.4.1 и 2.4.2 проводим расчёты по данным этой лампы.

В таблице приведены расчёты для указанных в примере 2 аквариумах в люменах при использовании любых ламп, с учётом ряда величин угла светового потока освещаемого конкретной выбранной вами лампой. Для ламп имеющих другую величину угла светового потока расчёты проводятся аналогично.

расчёт для объёма, л
4070
4070
угол светового потока, °люменов на угол светового потока, lmдиапазон вариативности, min lm
n–30%n+30%n–30%n+30%
1
97
360
270
240
120
110
100
38
4,4447,778
431,111754,444
1600,0002800,000
1200,0002100,000
1066,6671866,667
533,333933,333
488,889855,556
444,444777,778
168,889295,556
3,1115,7785,44410,111
301,778560,444528,111980,778
1120,0002080,0001960,0003640,000
840,0001560,0001470,0002730,000
746,6671386,6671306,6672426,667
373,333693,333653,3331213,333
342,222635,556598,8891112,222
311,111577,778544,4441011,111
118,222219,556206,889384,222

Важно:
1. Если рассматриваемая лампа имеет величину угла светового потока меньше 97°, то для расчёта используются данные по углу в 97°, т.к. это максимальная величина эффективного угла светового потока для освещения аквариумных растений в воде.
2. Таблица наглядно демонстрирует (для освещения аквариумных растений в воде) эффективность использования ламп у которых величина угла светового потока не превышает 120°, т.к. всё что освещается за пределами эффективного угла светового потока [const, 97°10’0” ≈ 97°] «пропадает втуне», т.е. не достигает освещаемого объекта (аквариумных растений в воде).