BBSちゃんぷる - 海水魚とサンゴ飼育の話題




1.[>][x] プロフィールTAKA LEDスペクトラについて 2011/3/30 13:10

エイジさん、
LEDスペクトラについて質問させてください。シミュレータで出てくるスペクトラムは、どういったLEDの配置でどのあたりで測定することを仮定したものなのでしょうか?例えば、60cmX15cmのアルミ板に12個のLEDを配置したとき、どのように配置すればシミュレータで出てくるスペクトラムが得られるのか教えてもらいたくて。
T5もそうですが、すべての蛍光管の色が交じるのは、結構光源から離れています。T5は線なのでLEDよりは難しくないかなとおもいますが、それでもある程度考えないと思うようなスペクトラムをサンゴに照射できません。
現在LEDのシステムランプを自作しようとしていますが、上記のことをどう考えればよいか迷っていまして、前に進んでいません。

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2.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/3/30 19:49

TAKAさん、

ご意見ありがとうございます。

残念ながらLEDの配置は考慮されていません。(その場合、座標入力も必要ですね)
現状では、全ての素子が点光源でミックスされたと仮定しての値です。

でも僕は、配置や構造の試行錯誤については、自作の楽しみの聖域、で良いと思います(笑)
あくまでもスペクトルシミュレータは波長のヒントです。それを如何に実体化するかは、自作者の自由ですし、楽しみですし、腕の見せ所ではないかと思います。

もし「組み立てるだけ」のキットが必要なら、僕はヒートシンクの熱計算やドライバの回路に至るまで、至れり尽くせりのシミュレート機能を用意しなければなりません。でもそんなもの作ったら企業から大枚徴収できます(汗)

「目的のスペクトルの実現には、どのLEDがいくつ必要かしら?」
ただそれを計算しているだけの地味なソフトです。LEDの自作で唯一見えない部分に光を当てて、自作者のストレスを解消したいがために作ったソフトです。それ以外の見える部分については、自作者がどうにかするだろう、と言うスタンスです(汗)
ご要望に沿えず申し訳ありません。

とは言え、3次元でスペクトルを合成するとなると、相当な取り組みになりますね。
ま、僕の頭じゃ無理かも(汗)

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3.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/3/31 01:56

エイジさん、
ご回答ありがとうございます。
エイジさんが自作されたシステムライトのLED配置は、何か参考になさったものがあったのでしょうか?既存製品なども参考になるかなと思いましたが、どれが参考になるのかよく分からなくて。
http://www.advancedaquarist.com/2010/5/aafeature2
上記の記事にメジャーどこのLEDシステムライトの実験結果ですが、やはり高さに対する結果はありません。

スポットライトでは、各LEDが近いのであまり配置は関係ないかもしれませんね。う〜ん、難しいですね。

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4.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/3/31 03:50

僕の自作機はすべて我流で、参考にした製品はありません。
て言うか、多分誰が考えても平均的に行き着く内容だと思いますよ。
ヒートシンク上の面積を均一に使用し、あとは左右対称に配置しただけです。

リンク先で言及されているのは、光の強度分布に関するもので、波長には触れられてませんよね。
単に光の強度を意識するだけなら、大層なシミュレートが無くても、発光面積とビーム角からおよそのイメージは掴めると思います。広いか狭いか、結局は円錐状になります。

スペクトルのブレンドは、配置したLEDの状態と、ビーム角(レンズ)、水面との距離から大体のイメージは付きます。LEDを極端に離して配置し、ビーム角を鋭くし、水面に近接すれば、そりゃあ波長は混ざりません。しかしそれは計算するまでも無く判ることです。冷静に配光を眺めれば、おのずと理想の配置条件も見えてくるでしょう。

LEDスペクトラでは、少なくとも合成スペクトルと全光束、中心の照度やPPFDが算定されます。あとは脳内でイメージした光強度分布へ配分すれば良いかと思います。中心の最大値が判っていますから、周囲はそれよりも低くなります。あとはビーム角がどうか、水面間の距離はどうか、そちらに左右される要因の方が、LEDの配置による影響よりも大きいでしょう。
そういう意味でも、3次元での厳密な光強度分布の計算はあまり重要ではありません。

TAKAさんの目的・狙いどころ次第ですが、LEDの配置云々よりも、レンズをどうするか考えることの方が、よっぽど光の分布に強く影響を及ぼします。あるいはレンズを設けないなら、多少配置を適当にしても、光は広角で混ざり合うと思います。
また、回路を分けてLEDを個別にドライブすることでも光強度や波長分布は変わります。

考えるべきは配置も重要ですが、ビーム角、ドライブ、設置距離、色々と必要ですね。

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5.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/4/4 08:57

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ちょっぴり非常に簡単な計算してみました。
レンズ角60度、水面までの距離30cmだとすると、2つのLEDを最低でも17cm以内に収めないと十分なエリアに混ざった色が照射されないようです。これって私が思っていたよりも意外に近い距離でした。ビーム角、設置距離は、大体55-65度あたり、設置距離20-30cmが一般的な気がしますが、どうなんでしょうか?
どっちにしても要素が色々あるので難しいですね。

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6.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/4/4 15:24

実際にLED素子が2つだけと言うことはないと思うので、複数の素子を交互に配置することである程度は改善できますよ。

ところで、17cmの素子の間隔って、TAKAさんが必要としている構造的制限なのでしょうか?
そうでないなら単に詰めれば良いと思います。
現実的な傾向としては、2cmスター基板なら0.5〜1cm間隔くらいが妥当ではないかしら?

あと、60°/30cmが一般的と言うのは、どこの国?製品?の話でしょうか?
60°だとかなり高照度が得られると思うので、メリットとして水面からかなり離す事が出来ます。結果的に水中には均一な光分布が展開されます。しかも集光&遠方照射は、水中での照度の減衰率を緩やかにする効果が得られます(3/8のブログを参照のこと)
ただ、それを至近距離で当てれば、言うまでも無く水中ではムラになるでしょうね。
逆に広角な場合(レンズ無しとか)は、照度確保のため30cmでも良いと思いますが。

まあ、すべては先に書いた「自作の腕の見せ所」でしょう。
自分が必要とするスペクトルをシミュレータで算定し、その各LEDをどのように配置するか、レンズをどうするか、ドライブをどうするか、その試行錯誤も楽しいひと時です。
ただ、いずれにしてもシミュレータは必須でしょう?
これが無いと、どのLEDが何個いるのかさっぱり判りません。

もしかしたらTAKAさんの質問の意図を理解できてないかも知れないので、何か見当違いな内容でしたら、再度お尋ねください。

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7.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/4/5 02:11

エイジさんが作られたシミュレータを使用することを前提として話をしていますので、無では理想のライトは作れないと思っています。LeDioなどのスポットライトではなく、Maxspectのようなシステムライトの自作を考えています。ですので、使用LEDが2個ってことはないです(笑)。
私の勝手な解釈かもしれませんが、システムライトってその灯具の面積をくまなく照らすように作られていると思っています。例えば、30cmX120cmの大きさの灯具なら、この30cmX120cmのエリアは程なく照らされると。もちろん端っこの方は理想値とは異なりますが、大まかにそうかなと。

>あと、60°/30cmが一般的と言うのは、どこの国?製品?の話でしょうか?
「一般的」と使うべきでは無かったですね。大体見ていて、このあたりが良く使われる値かなあと。30cmは水面までというより、サンゴを置いている位置そんなものかなと。ちょっと値を固定しすぎ?もっと多くの選択肢を考えるべきかなあ。

>17cmの素子の間隔って、TAKAさんが必要としている構造的制限なのでしょうか?
いや、ただ60度角、30cmだと、どのぐらいLEDどうしをはなすことできるのかなって計算しただけです。

う〜ん、書いていて思ったのは、システムライトってスポットライトの集まりと見るべきなのかなあ。Maxspectとかだと、意外に各LEDが離れていますよね?15Wや30WのLEDを中心に3Wを近くに配置すべきなのかな?それともあれはあれで考えられた配置なのかなあ?
ちょっと上手く説明できてないかも。。。

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8.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/4/5 04:13

> システムライトってその灯具の面積をくまなく照らすように作られていると思っています。

極端にいじわるな至近距離にしない限り、照射範囲が灯具面積を下回ることはあり得ないです。
よって、その考察は当然の如く正しいです。

> 大体見ていて、このあたりが良く使われる値かなあと。

僕の知る限り、現時点でレンズを搭載したLEDライトはmax-sとKR92/KR93のみで、前者は標準で90°、後者は55°/75°のようです。
まあ、そもそもまだレンズ自体が一般的では無いので、あまり囚われる必要は無いですよ。
また、レンズの無い時代のLEDライトの多くは水面ギリギリでの設置が推奨されていたようですが、先にも書いたとおり、レンズがあれば水面から離すことが出来ます。水面上部のスペースの確保、ライトへの水跳ね・塩害・腐食の回避、横から眺めても発光部が眩しくない等、メリットは大きいです。

LEDライトがスポットの集合体なのかどうか、それも含めて自作者の自由な発想で良いと思います。
あとは、それが効果を成すかどうか、です。

参考までに、max-sは各素子が均一に並んでいますね。およそ2cm間隔です。
一方、Vertex SRシリーズは16素子の集合モジュール×nなので、スポットを必要数並べている状態に近いかも。レンズは無いけど。
どちらがどうなのか考えるのも、ひとつの醍醐味です。

例えばTAKAさんは、この両者の違いをどう捉えますか?

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9.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/4/5 12:34

>僕の知る限り、現時点でレンズを搭載したLEDライトはmax-sとKR92/KR93のみで、前者は標準で
>90°、後者は55°/75°のようです。
一番うれていると思われるAquaIlluminationもそうですし、他のLEDシステムライトも結構レンズが付いていると思います。max-sは結構売れているとおもいますが、KR92/93を使用している人は聞いたことないですねえ。

Vertexとmax-sの両方共効率が良いようには思えないので、比較自体考えたことなかったですねえ。う〜ん、どうだろVertexは16素子でひとつの光源とした感じで、max-sはもう少しワイドに満遍なくって感じでしょうかね。max-sは要するに各種色が混ざらないところが出てくるって感じかな。僕はエイジさんのシステムライトの配置がベストだと思っていますが、自分なりにもっと面白い配置がないか思案しています。

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10.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/4/9 04:46

ちょっとレンズ有り・無しのLEDシステムライトを調べてみました。
ハイエンド製品を作っているElosやSfiligoiがレンズなしとは少し驚きでした。Sfiligoiは少し他とは形態がことなりますが。。。
殆どの製品が、BlueとWhiteの組み合わせであって、他の色を使用していないことに改めてびっくりしました。何故なんでしょうね?不必要と結論付けているのか、そこまで頭が回らないのか。。。

レンズ有り
Marineland Reef LED Light Fixture
Orphek Power Reef PR156 LED Light Fixture
AquaIllumination LED
Acan Lighting LEDs
MaxSpect LED Lighting
Giesemann Quazar LED(未発売?)

レンズ無し
Blue Moon Aquatics LED
Ecoxotic Panorama LED System
Elos E-Lite LED Anodized Aluminum Fixture
Elos E-Lite XP Marine LED Anodized Aluminum Fixture
Vertex Illumina
Sfiligoi Glaxy

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11.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/4/11 01:56

3連の丸い基板を並べたタイプは必然的に専用のレンズが付きますね。
元々スポットランプ向けの基板やレンズですし。
ただ、それ以外のゼロから開発されたライトでのレンズ付きはまだ少ないと思います。
や、と言うか、LEDライト自体がまだまだ少ないですね。

Vertexは効率は良いと思いますよ。max-sもCreeタイプならまあまあかしら。
まあ、一長一短ですね。
Vertexは構造が簡単、スペクトルはまずまず、モジュールごとに点光源的、PCから制御可能、でも素子の変更不可、レンズなし、高すぎる(苦笑)。
max-sはスペクトルがあれだけど自分で変更可能、ライト全体的に光が均等に分布(同色なら)、レンズキットあり、筐体のクオリティが高い、でも価格はちょい高、プログラム不可。

リストありがとございます。
結構あるやんか!と思いきや、全世界を対象にしてこれだけって、やっぱりまだまだ少ないですね。
それにOEMとか構造的に時代錯誤なものを省くと、マシなものはほとんど残らないようです(汗)
そしてご指摘のように、どれもこれもスペクトルがショボくてまるで魅力を感じません。
まあ、LEDをアクアに転用するには、照明業界の人だけでもダメだし、電気の人だけでもダメです。スペクトルの人とLEDの人も交えて開発しないと。現状の多くは、アクアメーカーが一般照明の製造元に少し青を混ぜたものを作らせてそれをアクア用として販売してるだけなので、結果として巷には白と青を混ぜただけの製品が溢れています。アクアメーカー自身が照明・電気・スペクトル・LEDの頭脳を以って真剣に開発しないと、いつまで経っても本当の意味でのアクア用LEDは出てきませんね。

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12.[>][x] Shin Re: LEDスペクトラについて 2011/6/19 07:12

TAKAさんに教わってきました、Shinといいます、Eijiさんはじめまして。米国からです。
いや皆さんすごいですね、細かい!自分も細かいと思ってましたが、まだまだです。
既製品がCoolWhiteとRoyalBlueなので、そのまま12発ずつ使って自作して喜んでたんですが、スペクトラムの点からいくと、足りない色がいっぱいあるみたいですね。自分の90ガロン用のライトをLEDで自作し直そうと考えています。122(幅) x 46(奥行) x 64(高) センチです。

率直におたずねねしますが、Eijiさんだったら予算を考えなくていいと仮定したとき、どんな一体型LEDライトを設計しますか?

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13.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/6/19 07:58

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Shinさん、おはよございます。遠いとこはるばるようこそ♪

既製品、せめてロイヤルやめて普通のブルーにすれば良いんですが、なにを血迷ったか、単に「深い青」を強調したいようで、そのような組み合わせがブルームしているようです(苦笑)
そもそも白LEDのチップ(光源)がロイヤルだと言うことを知らない可能性もありますが。。。

さて、僕が予算無視したら大変なことになります。それが今使ってる太陽光LEDシステムなので(汗)

万人向けで現実的な材料調達でいくならば、シャープの銭型Hi colorをベースに、UVとシアンを強化しますね。UVは放射束・耐性共に文句無しのLedEnginで固め、シアンは可能ならLumiledsで500nmに近いbinで固めます。これで擬似太陽光スペクトルが完成です♪
Shinさん用なら、1200なので、銭型7W×10ヶ+UV×4+シアン×6=67W+12W+18W=97W。
これを2〜3台並べたいところです。

■LED List
LedEngin UV LZ1-00UA05 ×4
Philips Lumileds Cyan LXML-PE01 ×6
Sharp CRI90White GW5BNC15L12 ×10
----------------------------------------
■Total Flux
Luminous Flux : 4702 lm
Radiant Flux : 21.33 W
PPFD (PAR) : 92.71 µmol s⁻¹
----------------------------------------
■Spec by 90゜ & 30cm
Illuminance : 16630 lx
PPFD (PAR) : 327.9 µmol m⁻² s⁻¹

より完璧を期すなら、青を足したり、可能なら420nmも足したいところです。
こばやしさんが製作中のスペクトルくらいになれば最高ですね♪
http://blog.livedoor.jp/koba54382001/archives/cat_60266312.html

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14.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/6/19 08:03

訂正

LEDリストにある銭型は3.6Wデータを流用したものなので、型番が違いました。
銭型6.7W 6500Kの型番は GW5BNF15L10 です。

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15.[>][x] Shin Re: LEDスペクトラについて 2011/6/20 08:52

早速のお答えありがとうございます。ちょっと調べてみましたが、UVは浅場のミドリイシにとても有効みたいですね。
ゼニガタ、LedEngin等は手が届くかどうかわかりませんが、非常に参考になります。
CreeXPのRoyalBlueとCoolWhiteが12発ずつもう手元にありますので(汗)、これにWarmWhite、UVとCreeのブルーを足す方向で組み合わせを考えます。

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16.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/12/14 10:29

LEDスペクトラについてどこに質問すればよいか分からなかったので、あえて掲示板に書きました。

LEDスペクトラのCree XP-Gは1Wと表示されていますが、これは1W駆動という意味でいいのでしょうか?もし、3W駆動させたいのなら、単純に3倍すればLx/PAR値が計算できるのでしょう?それとも下にあるデータシートのP10にある、Foward CurrentとRelative Luninaous Fluxのグラフから求めなければいけないのでしょうか?

http://www.cree.com/products/pdf/XLampXP-E.pdf

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17.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/12/14 19:22

お待たせ。

単純に3倍しちゃイカンです。
データシートの電流・光束特性グラフから目的の電流時の光束変動率を読み取って、定格値に掛けてください。

仮に、1W時(350mA)139lmで、3W時(700mA)の変化率が180%なら、139×1.8≒250lmになります。

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18.[>][x] プロフィールTAKA Re: LEDスペクトラについて 2011/12/15 01:26

PAR値も同じ変化率で計算できると考えてよいですか?

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19.[>][x] プロフィール管理者エイジ Re: LEDスペクトラについて 2011/12/16 21:02

すみません。漏れてた。

> PAR値も同じ変化率で計算できると考えてよいですか?

よいと思います♪

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