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懲りずに書いてみたりする結果オーライな日記



20127月31

光の測定いろいろ

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え?
もう8月なの!?
ひぃぃぃ!!!

と言う訳で、フルスペ夏の節電キャンペーンも本日いっぱいで終了です。
せっかくキャンペーン向けに太陽光を題材にした光講座でもしようと思ってたのに、、、
ホント、月日が経つのは年々加速してますね。あと20年もすれば僕も還暦ですし。。。

まあ、でもせっかくなので、最終日だけど光講座やっちゃいますか♪
じゃないと採り貯めたデータも無駄になるし(笑)

7/4は薄曇りでした。。。
って、いつの話やねん(曝)

7/4 某ビルの屋上から

とは言え、日差しは夏らしく強めだったので、太陽光をいろいろ測ってみました。

  • 照度 [lx]
  • PPFD(光合成光量子束密度) [umol/m2/s]
  • 放射照度 [W/m2]
  • UV(A+B) [mW/cm2]

の4パターンです。
いろいろな単位を計り知る事で、果たして何が見えてくるでしょうか?

この日は、多少薄く雲がかかってましたが、さすがは太陽光。強力です。

7/4の太陽光測定

ただ、もっと夏らしいデータが欲しくなったので、ピーカン日和を待つ事に。。。
そして、待ってる間に記憶喪失に。。。汗

そしてある日、ジリジリと照りつける太陽を見上げ、遂に思い出しました!
時は既に7/28 15:00ちょい前(曝)
あぁ、お昼ならもっと良いデータ採れたかなぁ。。。ま、いっか。

7/28の太陽光測定

せっかくなら10万ルクス採りたかったなぁ。。。
ん? なんか、紫外線高くない? 地球大丈夫?

PPFD計(光合成光量子束密度)はその名の通り光合成が対象となるので、波長範囲はおよそ400-700nmとなります。これは照度計の測定範囲ともほぼ一致していますが、照度計の感度特性が人間の目の比視感度を基準としているのに対して、PPFDは光合成の作用感度特性(光合成有効放射)を基準にしています。よって、得られる値はまったくの別物ですが、アクア向け照明の機器間の光量比較には双方ともある程度の目安にはなります。但し、照度とPPFDを直接的に比較することは無理ですし無意味です。
放射照度はピーカンの太陽光(基準太陽光)で1,000W/m2になるよう定義された単位だそうで、およそ太陽光の全スペクトルが対象となります(写真の日射計は特性上400~1,100nmまでが対象ですけど)
写真のUV計は280-320nmのUV-Bと320-400nmのUV-Aが対象で、個別に測定する事はできません。
それぞれの評価範囲と特性をグラフで表すとこんな感じです。

各測定器の評価範囲

照度は見ての通り緑がピークになっていて、仮に青や赤に強い光強度があってもほとんど値には影響しません。本当に「人間の目にとって明るいか暗いか」を目安にした単位です。
一方PPFDは、青と赤でやや感度が異なりますが、まあ、ある程度フラットに波長全域の光強度を積算した値が拾えると考えてOKです。ただ、僕のPPFD計は400-700nmが評価範囲なので、400nm以下や700nm以上の波長は測定値に含まれません。
そして、照度やPPFDのようなフィルターを持たないプレーンな値が拾えるのが放射照度計やUV計です。これらを足せば、およそ太陽光の全スペクトルの光強度を知る事ができるでしょう。ただ、放射照度はW/m2、UVはmW/cm2(μW/cm2)が主流なので、足す際は単位を揃える必要がありますけどね。

これらは測定の目的に合わせて使い分けると良いでしょう。

ついでにフルスペも測ってみました。

フルスペも測りましょう

まずは、いつもの30cm距離の測定結果はこんな感じ。

フルスペ24インチの光測定@30cm

太陽光と比べて、あまりに違うのが放射照度とUV。太陽光は紫外線や赤系の波長や赤外線が如何に多いのかがよく判りますね。それだけで10倍以上の差があるのですから。
フルスペは「UV大盛り♪」とよく言いますが、それはあくまでも400nmや420nmのピンポイントの波長の量であって、それ以下の本当の紫外線が大盛りな訳ではありません。UV計で見れば、写真のようにたかだか0.05mW/cm2に過ぎません。紫外線はほとんどゼロみたいなもんです。

ちなみに、もっと光量が欲しい場合は、水面距離20cmにするとまだまだ揚がります。

フルスペ24インチの光測定@20cm

ここまでくると、ようやく薄曇りの太陽光並みのPPFDがお目にかかれます(笑)
あくまでも太陽光(て言うか水深3-5M)のスペクトルを保持した上でこの光量を絞り出すのはなかなか至難の業なんですよ。美味しく味わって頂いてくださいね(笑)
ちなみに、付属のタンクブラケットで設置した場合は水面距離が15cm前後になるので、もっと上がると思います。サンゴの反応を注意深く観察して、適切な高さに調整してください。近づけすぎて白化させないように。。。

光源 照度
[lx]
PPFD
[umol/m2/s]
放射照度
[W/m2]
UV(A+B)
[mW/cm2]
太陽光 7/28 14:50 晴れ 88,500 1,789 844.0 5.18
7/04 14:39 薄曇り 53,600 1,181 616.0 2.27
KR93SP-24S @20cm 45,000 1,166 74.9 0.06
@30cm 35,260 758 48.6 0.05

さて、色々と測ってみましたが、それぞれの単位の概要はおよそ掴めたと思います。
結論としては、僕らがサンゴの光合成や蛍光タンパクを対象として色揚げを考えた場合、上記のどの単位を測定したとしても、その光源の光量は知る事ができますが、光源に含まれる波長分布を計り知る事はできません。あくまでもこれらは特定の波長範囲の総和量に過ぎないのですから。
よって、例えば「スギノキの色揚げに400-420nmの光強度が欲しい」等、目的の波長の光強度を知ろうとするなら、分光強度計などのスペクトロメーターに頼るしかありません。とは言え、それは個人では無理な話ですから、現状では光量やスペクトルデータを公開している製品だけが頼りです。それか、気まぐれで誰かさんがスペクトル測ってくるとか(笑)

フルスペとSCのスペクトル

はぁ。。。スーパークールのスペクトルって、ホント惚れ惚れしますよね。。。
こんなん、色揚がりしたくなくても揚がっちゃいますよ(曝)
言うならば、光量よりも色揚げ重視のメタハラと言えるでしょう。

一方、コーラルグロウ系のメタハラは、目立った色揚げ要素には欠けますが、メインの青に強いピークを持っていて、何より250Wでの光量は半端ないです。そのため、相対的に420nmのピークにもそれなりの光強度が発生します。堅実なランプですよ、まったく。

さて、フルスペですが。。。スペクトルはもはや完成されているので、強いて言うならば、やはり光量かな。ま、元々1W駆動なので既に考え得る目一杯の光量は確保されてはいますが、実はひとつだけ光量アップの可能性が残されています。それが、日亜の白色LED特許網です。それさえ切れたら、遠慮なく最強の白色LEDを搭載できるんですが(汗)
それで多分、今より20%くらいは明るくなるんじゃないかなぁ。。。

以上、節電キャンペーン企画「光講座」でした♪
・・・なんかの奴には立つかしら?

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