محاسبه مقدار ال ای دی LED و نوع لنز مورد نیاز جهت نورپردازی آکواریوم آب شیرین
به در خواست یکی از مراجعه کنندگان گرامی سایت این محاسبه را قرار می دهم.
قبل از هر چیز باید متذکر شد که مقدار شار نوری مورد نیاز برای یک آکواریوم آب شیرین حدودا چند لوکس است،مقدار این شار نوری عموما برابر با شار نوری نور غیر مستقیم خورشید است.این مقدار چیزی بین 10000 تا 25000 لوکس می باشد.لذا ما بر اساس مقدار 10000 لوکس محاسبات خود را انجام می دهیم و در صورت نیاز به لوکس نوری بیشتر محاسبه را می توان با اعمال ضریب برای لوکس های نوری بالاتر تعمیم داد.
بسیاری از کسانی که آکواریوم ها را نورپردازی می کنند ،عموما از یک نوع لنز جهت نورپردازی آکواریوم توسط ال ای دی LED بهره می برند.این امر پسندیده است،لیکن با توجه به عمق آکواریوم تفاوت لوکس نوری سطح آب و کف آب بسیار زیاد خواهد بود.لذا پیشنهاد من بهره گیری از سه نوع لنز با سه زاویه متفاوت است.
به عکس زیر توجه کنید:
در این تصویر یک آکواریوم آب شیرین با عرض 45 ، طول 160 و ارتفاع 73 سانتی متر فرض شده است که منبع نور در 30 سانتی متری سطح آکواریوم نصب گردیده است.در این مثال سعی شده است ال ای دی LED ها با سه زاویه نور خروجی مورد استفاده قرار گیرند تا نوری یک دست تر در سطوح مختلف آکواریوم داشته باشیم.طبیعی است که نور زیادتر ناشی از لنز مخصوص سطوح پایین تر تاثیر منفی بر سطوح بالایی ندارد.
در این محاسبه رفلکشن ها صفر در نظر گرفته شده است تا با هر آکواریومی سازگار باشد.همین طور جهت محاسبه لوکس نوری متوسط مقدار لومن هر ال ای دی LED ضرب در بازده لنز و فاکتوری کثیفی لنز می شود و بر مساحت خروجی نور تقسیم می گردد.
ابتدا جهت محاسبه مقادیر لنز ها در نرم افزار AutoCad (جهت سرعت بخشیدن به محاسبات) خطوط نور را رسم می کنیم و از ابزار Dimension برای محاسبه زوایا بهره می بریم.سه خط نور به قسمت های بالای آکواریوم،میانه آکواریوم و کف آکواریوم رسم شده اند که مقدار لنز برآورد شده مقادیر 25 ، 37 و 74 درجه محاسبه می شود.از آنجا که لنزهای موجود در بازار چنین زوایایی را ندارند ، به جای آن ها از لنز های 30 ، 45 و 90 درجه بهره می بریم که خطوط تقریبی خروجی نور آن ها نیز رسم شده است.
برای محاسبه توان مورد نیاز ابتدا قطر دایره حاصله از هر لنز را در هر سطح اندازه گیری می کنیم.فرض می کنیم جایگذاری نهایی ما به گونه ای باشد که این ال ای دی ها بتوانند تمام 160 سانتی متر ما را روشن نمایند، لذا مساحت حدودی خروجی لنز 90 درجه در سطح بالایی حدودا 60 ضربدر 160 سانتی متر مربع و به قول دیگرحدودا یک متر مربع می باشد.لذا جهت حاصل شدن مقدار 10000 لوکس نور در این سطح با این لنز به حدود 10000 لومن نور نیاز داریم.
در سطح میانی لوکس ناشی از منبع نوری با لنز 90 درجه برابر است با 10000 ضربدر (30 (فاصله تا سطح آب) تقسیم بر 55 (فاصله تا سطح میانی زرد رنگ)) به توان دو که مساوی است با 2975 لوکس،لذا جهت تامین 7000 لوکس حدودی باقیمانده باید مقدار لومن مورد نیاز در سطح میانی را حساب کنیم.مساحت این سطح حدودا 45 در 160 سانتی متر و به عبارتی حدودا 0.72 متر مربع است که با احتساب 7000 لوکس مورد نیاز 5040 لومن خواهد بود
در کف آکواریوم ترکیبی از سه نور داریم.
نور سطح بالایی که در این عمق مقدار 10000 ضربدر (30 تقسیم بر 103) به توان 2 خواهد بود که 848 لوکس می باشد ، نور سطح میانی که مقدار آن 7000 ضربدر (55 تقسیم بر 103) به توان 2 خواهد بود که برابر است با 1995 لوکس ، که مجموع آن ها برابر با 2843 لوکس خواهد شد.لذا ما حدودا 7200 لوکس نوری کم داریم.مقدار لومن مورد نیاز در سطح کف (55 در 160 سانتی متر برابر بر 0.88 متر مربع) برابر است با 7200 ضربدر 0.88 = 6336 لومن
با بهره گیری از ال ای دی LED 105 لومن بر وات با ضریب بازده لنز 85 درصد و 80 درصد ضریب کاهش نور LFF مقدار لومن خروجی هر ال ای دی LED نهایتا حدود 72 لومن خواهیم داشت
لذا توان لنز 90 درجه 10000/72=138.9 وات ، توان لنز 45 درجه 5040/72 =70 وات ، توان لنز 30 درجه 7200/72=100 وفت برآورد می گردد.
روش دوم :
مساحت داخلی آکواریم = 1.6*0.73*2 (دو سطح طولی) + 0.45*0.73*2 (دو سطح عرضی) + کف (1.6*.45) جمعا برابر با 3.713 متر مربع ، لومن مورد نیاز برابر با مساحت ضربدر لوکس نوری مورد نیاز = 3.713 * 10000=37130 لومن
مقدار ال ای دی LED مورد نیاز = 37130/72 برابر با 515 وات ال ای دی LED
جایگذاری ال ای دی LED های روش اول نورپردازی آکواریوم:
بنا بر تصویر مذکور در سه سطح مورد بحث خروجی نور ال ای دی ها طولی به مقدار :
- 60 سانتی متر ال ای دی LED های دارای لنز 90 درجه
- 45 سانتی متر ال ای دی LED های دارای لنز 45 درجه
- 55 سانتی متر ال ای دی LED های دارای لنز 30 درجه
لذا می بایست ترجیحا از سه ردیف هیت سنک با سایز های:
- 160-60-60 تقریباً برابر 40 سانتی متر حدود 139 وات(که ترجیحا بهتر است برای داشتن نور یک دست تر طول بیشتر و وات بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.)
- 160-45-45 تقریباً برابر با 70 سانتی متر حدود 70 وات(که ترجیحا بهتر است برای داشتن نور یک دست تر طول بیشتر و وات بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.)
- 160-55-55تقریبا برابر با 50 سانتی متر حدود 100 وات (که ترجیحا بهتر است برای داشتن نور یک دست تر طول بیشتر و وات بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.)
در نهایت باید ذکر کرد که مقادیر فوق برای رسیدن به نور حداقل 10000 لوکس (حداقل نور غیر مستقیم خورشید) در تمام سطوح در بدترین حالت ممکن محاسبه شده است و طبیعی است می توان برای مقادیر مورد نیاز کمتر و یا بهره وری از ال ای دی LED با بازده نور بیشتر ضریب در آن اعمال نمود.