Lumens, Lux, PAR 및 PPFD: 수족관 구매자가 실제로 측정해야 하는 것

인간의 시각, 식물 과학, 전기 공학의 용어가 혼합되면 조명 사양이 혼란스러워집니다. 루멘, 럭스, PAR, PPFD, 와트 및 색온도는 서로 바꿔 사용할 수 없습니다. 각각은 다른 질문에 답합니다. 신뢰할 수 있는 수족관-조명 사양에는 어떤 양이 측정되었는지, 어디서 측정되었는지, 어떤 기기를 사용하여, 어떤 작동 조건에서 사용되었는지 명시해야 합니다.

루멘은 인간 눈의 감도에 따라 가중된 광속을 나타냅니다. Lux는 표면의 평방미터당 루멘을 나타냅니다. 국제조명위원회(International Commission on Illumination)는 표준 인간 시각-반응 기능에 대한 측광을 정의합니다. 이로 인해 루멘과 럭스는 인지된 밝기와 시야의 편안함을 설명하는 데 유용하지만 광합성과 관련된 모든 광자를 동일하게 계산하지는 않습니다. 청색 및 진{5}}적색 광자는 눈이 광명 조건에서 녹색 영역 주위에 가장 민감하기 때문에 루멘 값에 다르게 기여할 수 있습니다.

PAR은 광합성 활성 방사선을 의미하며 일반적으로 400~700나노미터의 파장을 포괄합니다. 수족관 실습에서 PAR 미터는 일반적으로 광합성 광자속 밀도(PPFD)를 초당 평방미터당 광자 마이크로몰 단위로 보고합니다. 엄밀히 말하면 PAR은 스펙트럼 영역이고 PPFD는 측정된 광자 밀도이지만 취미에서는 일반적으로 판독값을 PAR 값이라고 부릅니다. 이 측정은 럭스보다 광합성 유기체에 생물학적으로 더 관련이 있지만 여전히 완전한 스펙트럼 분포를 식별하거나 생물학적 결과를 보장하지는 않습니다.

PPFD 번호는 위치에서 분리되어서는 안 됩니다. 렌즈, 반사판, 디퓨저, 장착 높이, 버팀대, 하드스케이프, 식물 캐노피, 산호 구조 및 물의 투명도로 인해 빛이 고르지 않게 떨어집니다. 그리드를 만들고 표면, 중간{2}}수위, 식물이나 산호가 차지하는 높이를 측정합니다. 중앙, 앞, 뒤, 모서리를 기록합니다. 최소값, 최대값, 평균값, 균일성은 모두 중요합니다. 적당한 평균과 양호한 적용 범위를 갖는 설비는 인상적인 중앙 핫스팟과 약한 가장자리를 생성하는 설비보다 더 유용할 수 있습니다.

수중 측정에도 올바른 센서와 절차가 필요합니다. 공기 중에서만 보정된 양자 센서는 광학 인터페이스가 변경되기 때문에 물에 담그면 다르게 읽을 수 있습니다. 수중 양자 측정기 제조업체는 침수-효과 보정을 적용하거나 지정합니다. 센서는 수평을 이루고 의도한 방향으로 고정되어야 하며 손이나 도구로 인한 반사를 피하고 안정화되어야 합니다. 특히 협-파란색 ​​대역 또는 다중-채널 LED 설비에서 스펙트럼 응답과 보정이 알려지지 않은 한 다양한 센서의 측정을 완벽하게 교환할 수 있는 것으로 취급해서는 안 됩니다.

와트는 여전히 유용하지만 생물학적 출력보다는 에너지 및 열 평가에 사용됩니다. 대표적인 설정에서 실제 입력 전력을 측정합니다. 설비가 100와트로 광고되지만 전력 소비량이 훨씬 적은 경우 등급은 시스템 소비보다는 이론적인 LED 용량을 참조할 수 있습니다. 반대로, 높은 전력은 수중 PPFD가 높다는 것을 입증하지 못합니다. 드라이버 손실, 열 조절, 비효율적인 광학 장치 및 스펙트럼 선택이 모두 결과에 영향을 미칩니다. 라이트맵을 대체하는 것이 아닌 라이트맵과 함께 전력을 보고합니다.

색온도와 CRI는 식물이나 산호의 적합성에 대한 정보를 추가하는 것이 아니라 외관에 대한 정보를 추가합니다. 동일한 상관 색온도를 갖는 두 제품은 서로 다른 스펙트럼 전력 분포를 가질 수 있습니다. RGB 또는 RGBW 혼합은 다양한 채널 조합을 통해 유사해 보이는-백색광을 생성할 수도 있습니다. 전문적인 비교를 위해 스펙트럼 데이터, 명시된 거리에서의 수중 PPFD 지도, 실제 전력 및 테스트 중에 사용된 작동 설정을 요청하십시오.

실제 계층 구조는 간단합니다. 루멘이나 럭스를 사용하여 인간의-가시적 밝기에 대해 논의합니다. PPFD를 사용하여 광합성 유기체에 대한 광자 전달을 매핑합니다. 스펙트럼 구성이 중요한 경우 분광계를 사용하십시오. 와트를 사용하여 에너지 입력과 열 부하를 평가합니다. 그런 다음 이러한 측정을 식물 형태, 산호 반응, 물고기 행동, 조류, 수질 화학 및 유지 관리 관찰과 연결합니다. 단일 지표가 전체 수족관 시스템을 대체할 수는 없습니다.

Daily light 일체형(DLI)은 또 다른 유용한 레이어를 추가할 수 있습니다. DLI는 하루 동안 전달된 축적된 광합성 광자를 나타내므로 PPFD와 시간을 결합합니다. 짧은 간격으로 높은 피크를 받는 수족관은 더 오랫동안 낮은 빛을 받는 수족관과 유사한 일일 총계를 가질 수 있습니다. 그러나 유기체가 피크, 암흑기, 스펙트럼, 온도 및 탄소 가용성에 다르게 반응할 수 있기 때문에 동일한 DLI는 동일한 생물학적 반응을 증명하지 않습니다. DLI를 동일한 성장을 약속하는 것이 아닌 비교 도구로 사용하십시오.

측정 불확도는 정직하게 보고되어야 합니다. 센서 교정, 스펙트럼 불일치, 코사인 반응, 침수 보정, 위치 지정, 표면 이동 및 반복성이 모두 결과에 영향을 미칩니다. 상업용 데이터 시트에서는 값이 측정되었는지, 시뮬레이션되었는지 또는 일반인지 식별해야 합니다. 하나의 생산 샘플로 지도를 만든 경우 그에 따라 라벨을 지정합니다. 품질 관리를 위해 더 작은 반복 가능한 측정 지점 세트를 선택하고 참조 단위에 대한 허용 오차를 정의하십시오. 이는 모든 램프에 대한 전체 실험실 지도를 다시 만드는 것보다 더 실용적인 경우가 많습니다.

소비자는 동일한 방법의 더 간단한 버전을 수행할 수 있습니다. 장착 높이를 고정하고, 램프를 예열하고, 설정을 측정하거나 기록하고, 표시된 위치에서 판독값을 읽습니다. PAR 측정기를 사용할 수 없는 경우 일관된 사진과 조도 측정기가 동일한 스펙트럼에서 상대적인 변화를 추적하는 데 도움이 될 수 있지만 수중 PPFD로 표시해서는 안 됩니다. 핵심은 잘못된 정밀도를 피하는 것입니다. 잘 문서화된 적당한 양의 측정값 세트가-다른 탱크, 거리, 센서 또는 채널 프로그램에서 복사한 대량의 측정값보다 더 신뢰할 수 있습니다.

잘 디자인된-제품 페이지는 이러한 측정항목을 레이어로 표시할 수 있습니다. 의도된 용도, 크기, 실제 전력 및 테스트된 적용 범위를 먼저 고려하십시오. 수중 PPFD 지도와 측정 조건을 따르세요. 그런 다음 스펙트럼과 컨트롤에 대한 설명을 제공합니다. 측정된 경우 시각적-조도 비교를 위해 루멘 또는 럭스를 유지하되 사용자가 식물이나 산호 목표로 착각할 수 있는 곳에 배치하지 마십시오. 명확한 라벨과 테스트 조건은 설명할 수 없는 숫자보다 전문 구매자가 이를 재현할 수 있고 소비자가 그 한계를 이해할 수 있기 때문에 더 설득력이 있습니다.

사실적 근거

[1] 최고점 악기. 수족관 PAR/양자 측정기: PAR 범위, PPFD 단위 및 수중 수족관 측정. https://www.apogeeinstruments.com/aquarium-par-meters/

[5] 국제조명위원회. 광도측정-물리적 광도측정의 CIE 시스템. https://www.cie.co.at/publications/photometry-cie-시스템-물리적-photometry-2

[6] 최고점 악기. 양자 센서의 수중 정확도. https://www.apogeeinstruments.com/content/Accuracy-of-Apogee-Quantum-센서-Underwater.pdf

[7] 최고점 악기. MQ-210X 수중 양자 측정기: 침수-효과 및 스펙트럼-응답 노트. https://www.apogeeinstruments.com/mq-210x-양자-미터-with-underwater-sensor/

[8] 미국 에너지부. 고체-상태 조명 R&D 기회: 루멘은 인간의 시각적 반응에 따라 가중치가 부여됩니다. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/01/f70/ssl-rd-opportunities2-jan2020.pdf