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20157月08

Illimagic M-60C UVスペシャル計画

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今回は、4年落ちのIllumagic M-60Cを、UVスペシャルに生まれ変わらせます♪

Illumagic M-60C

Illimagic M-60C → UVスペシャル計画!

  • 光量(PAR) ノーマル比 170%オーバー!
  • UV出力 ノーマル比 1000%オーバー!
  • プリズムレンズ変更で色ムラ解消!

この当時のアクアLED製品としては、IllumagicのUV域の波長強度不足レベルは他社と大差ありませんでしたが、光量(PAR)は他社より圧倒的に弱かったことが知られています。例えば、M-60Sは 345 umol/m2/s @30cmしかありませんでした。他社はこの頃 500-600 umol/m2/s @30cmが一般的でした(当時のKRでも500オーバー)
そこで今回は、UV強化と併せて全体の光量アップも狙います。
また、Illumagic Blazeシリーズ特有の色ムラも解消してみます。

Illimagic M-60C 純正スペクトル(理論値)

まず、M-60Cの理論上のスペクトルはこんな感じです。

これは4年前に計算したものですが、当時はパープルLEDを420nmと勘違いして計算していたため、実際のUV域はこれよりさら更に弱くなることが後に判明しました。

Illimagic M-60C 純正LED素子の構成

こちらがM-60CのLEDユニットです。1ユニットあたり16素子で構成されています。

Illumagic M-60C:LED基板

各チャンネルのLED素子とドライブはこのような構成です。

ch. White ch. Blue ch. UV ch.
LED素子数 4素子 4×2=8素子 4素子
LED構成 Cree XP-G CW×3
Cree XP-G NW×1
Cree XP-E RoyalBlue×4
Cree XP-E Blue×4
SemiLEDs 405nm×2
Pink LED×2
公称ドライブ 3.5W 3.5W 1W

今回はUVチャンネルの4素子(上画像の赤丸)をすべてUV系LED素子に換装して、UV域の波長強度の確保を目指します。また、少しでも高効率・大光量の恩恵を得るために、もちろん400+420nmデュアルチップLED素子を使用します。

●UV 405nm×2 + ピンクLED×2 → 400+420nmデュアルチップLED×4

Illimagic M-60C 純正ドライブ電流の仕様

尚、ドライブ電流の実測値はこのようになっていました。

ch. ALL White ch. Blue ch. UV ch.
(1) (2)
LED素子数 16素子 4素子 4素子 4素子 4素子
ドライブ電流 3322 mA 1022 mA 934 mA 997 mA 369 mA

白チャンネル/青チャンネル共に約1000mAが流され、公称通りの3.5Wドライブと言えそうです。一方、UVチャンネルも公称通り約350mAの1Wドライブでした。
さて、この状況でUVチャンネルのLED素子を仮に全てUV系に換装したとしても、そもそもUVチャンネルは1W駆動なので光量アップ量はたかが知れています。従って、UVスペシャルを実現するためには、UVチャンネルも他のチャンネルと同様に3W駆動以上で回さないと意味がありません。ところがこの製品はこの状況で既に119Wを消費しており、純正の120Wアダプターでは既にリミットいっぱいでした。そこで、UVチャンネルのドライブ電流を増やした分だけ、他のチャンネルのドライブ電流を抑えることにしました。

●UVチャンネル 1W駆動 → UVチャンネル 3.4W駆動
●他チャンネル 3.5W駆動 → 他チャンネル 3.2W駆動

その結果がこちら。

ch. ALL White ch. Blue ch. UV ch.
(1) (2)
改造前 3322 mA 1022 mA 934 mA 997 mA 369 mA
改造後 3358 mA 824 mA 807 mA 819 mA 908 mA
変更% 101.1% 80.6% 86.4% 82.1% 246.1%

* ドライブ電流の変更方法は難易度が高いため割愛します
* 900mA流すには5W定格以上のUV素子が必要です(今回は6W定格を使用)

白チャンネルと青チャンネルを少~しずつ削り、UVチャンネルを250%にアップ♪
これでトータルドライブ電流は換装前より微妙に増えましたが、消費電力は115Wに下がりました。何故って? それがデュアルチップの高効率の恩恵なのです♪

Illimagic M-60C レンズ交換

さらに、レンズも変更します。
Illumagicの純正レンズは、せっかくの高耐性75°シリコンレンズですが、暗くちゃ意味ないので、もう少しビーム角を絞ります。お得意のプリズム60°レンズへ変更です♪

Illumagic M-60C UVスペシャル:レンズ

また、純正の3mm厚ガラス板も、アクリル1mm板へ変更しました。
これは元々変更するつもりはなかったのですが、交換したレンズが微妙にガラス板と干渉して組立て不能になった(汗)ため、やむなく1mmのアクリル板に変更せざるを得なくなったというオチ。。。しかし、使用したアクリル板の全光線透過率93%が功を奏して、ガラスに比べて3%程度の光量アップに♪
5000Kハロゲンランプを用いたガラスとアクリルの透過率比較がこちら。

5000Kハロゲンを用いたガラスとアクリルの透過率比較

但し、アクリルだとUVがゴッソリ減衰しちゃうので、390nm以下のLED素子を採用したい場合には不向きですね。幸い今回は最短波長が400nmだったので許容しましたけど。

●75°シリコンレンズ → 60°プリズムレンズ
●3mm厚ガラス板(透過率90%) → 1mm厚アクリル板(透過率93%)

レンズ交換の結果、ビーム角はこうなりました。

Illumagic M-60C UVスペシャル:ビーム角

60°とは言え、拡散プリズムのお陰で実質の照射範囲は純正75°と大差ない結果に。
いや、ぶっちゃけ純正より広く照らせてます(笑)

Illimagic M-60C UVスペシャル スペクトル強度実測結果

そして、スペクトル&PAR強度の測定結果がこちら。

Illumagic M-60C UVスペシャル:スペクトル

上が換装前、下が換装後です。
白ch青ch共に少~しドライブ電流を削ったけど、集光レンズにより逆にPARアップ!
しかも純正とは比較にならないUV域の確保!!!
これが Illumagic Blazeシリーズ 世界初UVスペシャルだぜ~!!!

具体的なPARのビフォーアフターがこちら。

PAR@30cm
[umol/m2/s]
ALL White ch. Blue ch. UV ch.
ノーマル 312 97.6 206.8 19.2
UVスペシャル 534 104.2 265.3 193.0
アップ% 171.2% 106.8% 128.3% 1005.2%

なんと!? 全体のPAR増加率170%越え!
そしてUV域の増加率はなんと1000%越えっ!!!曝

YOU、Illumagicの潜在パワー引き出しちゃいなYO♪

ただ、元々のPARが300台なので、さすがに500オーバーが限界ですね。
これ以上を狙うなら、ACアダプターを180Wに変更して更にドライブ電流をアップかな。
そうすれば700オーバーくらい確保出来るかも?
あ、ファンも強化しないとね。

尚、換装前の光量はLED素子×2ヶ分暗いデータになってますのでご了承ください。元々、球切れの修理もあったからです(汗)
修理自体はCree XP-E Blue×2のリフロー換装にて完了しました。

あ、そう言えば国内でのIllumagicの修理対応は先月で終了しましたね。しかし、引き継ぎの国内サービスがまだ未定なので、もし修理や改造をご希望の方は一度僕までご連絡ください。LED素子の交換くらいならなんとかなりますし、最悪、専用パーツが必要な場合でも、Illumagicから取り寄せできるか交渉してみますので。

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20157月04

最新LEDシステムライト総括2015

この記事を含むタグの全記事リスト: LED LEDうんちく LEDライト スペクトル

すみません。アップするの忘れてました(汗)

2015最新システムLEDライト特集のまとめです。

■今年の夏こそ!システムLEDライト特集♪ 目次

今回は、あくまでもサンゴ育成性能に重点を置いたため、操作方法や機能紹介を期待された方には物足りなかったかも知れません。その際はご期待に添えずすみませんでした。
足りない情報はユーザーさんブログや販売元サイトを参考にして下さい。

そして、今回各最新製品をお貸し下さったLSSBHに心よりお礼申し上げます。

以下、今回のレビュー全製品の分析データ比較です。

【実測値分析】 ビーム角/ブレンド/分布

ビーム角比較

* 右側のビームは判り易くコントラストを高めています

■レンズ特性評価

製品 公称値 表面処理 ブレンド 均一分布
Prime 80° フレネル
KR90DR 60°+70° プリズム
Hydra 80° フレネル
Radion G3 Pro 80° クリア
KR93SP 55°+75° プリズム+クリア

ビーム角、光の混ざり、光の均一な分布など、いずれの製品も問題はありませんでした。 ビームに関しては昔ほど意識する必要はなさそうですね。

【実測値分析】 スペクトル強度@45cm (84×60cm2 平均)

各製品の平均PAR@45cm(84×60cm2)を縦軸としたスペクトルグラフです。
判りやすく言うと、製品の45cm下の84×60cm2の面積に対して平均的にどれくらいのPAR強度のスペクトルが降り注いでいるか?、と言うことです。判りやすいかな?汗

●AI Prime

スペクトル Prime

PAR積分値 : 54.6 umol/m2/s

●eco-lamps KR90DR

スペクトル KR90DR

PAR積分値 : 73.0 umol/m2/s

●AI Hydra

スペクトル Hydra

PAR積分値 (Hydra 26) : 125.4 umol/m2/s
PAR積分値 (Hydra 52) : 210.9 umol/m2/s

●EcotechMarine Radion G3 Pro

スペクトル Radion G3 Pro

PAR積分値 : 249.9 umol/m2/s

●eco-lamps KR93SP

スペクトル KR93SP

PAR積分値 (KR93SP-24S) : 194.5 umol/m2/s
PAR積分値 (KR93SP-30S) : 217.3 umol/m2/s

●全製品スペクトルPAR強度比較

スペクトル強度(PAR)比較

PAR積分値 (= 平均PAR @45cm @84×60cm2)
Prime KR90DR-24S Hydra 26
Hydra 52
Radion G3 Pro KR93SP-24S
KR93SP-30S
54.6 73.0 125.4
210.9
249.9 194.5
217.3

* 単位:umol/m2/s

サンゴ照明のスペクトルについて

光合成の効率や色揚げは置いといて、「飼育が可能かどうか」だけで見れば、単純な青と白のLEDを足しただけの青白スペクトルでも結構な範囲のサンゴは飼育可能です。さらに深場のLPSあたりは青LEDだけでも多くは飼育が可能です。しかし、サンゴの持つ色素や蛍光などを維持しようと考えたり、さらなる色揚げを狙うには、それらに必要な波長と強度を有した製品を求めなければなりません。
しかし現状では、各社の製品のスペクトルには各社固有の特徴や傾向が見られます。そしてそれは、多くはサンゴの要求を満たすことを研究し尽くした集大成であるはずですが、実際は必ずしもそれだけで100%成り立っているわけではありません。むしろ一般的には、コストと妥協の折り合いから行き着いた形である場合の方が多いかも知れません。
例えば、一通りの波長のLED素子を搭載しつつも、しかしそれぞれの素子には電気的な制約(定格)があるため、5W駆動が可能な素子は5Wで回し、3Wが限界のモノは安全圏の2.5Wで回す、等の仕様を持っている場合、それは果たしてサンゴのため? コストの都合? と疑問に思うことでしょう。しかし、だからといってそれがコストだけを優先してサンゴの要求を蔑ろにしたという訳ではなく、ある程度の範囲のサンゴを対象に「必要最小限」を満たす仕様を確保した上でのコストとの折り合いであり、その許容範囲や条件をどこで線引きしたかの判断が各社で異なった故の結果だろうと僕は考えています。従って、もしコストに糸目を付けず、売価も無視して良いなら、恐らく各社のスペクトルはきっと似たところに落ち着くのでは?と思います。しかし、現実問題としてそれは非常に難しいでしょう。

僕はスペクトルに関して、現状のフルスペの特性がもっともサンゴに最適だと考えています。それは4年前から変わりません。また、僕はアクアリスト兼ダイバーでもあったため、あくまでも海中での発色と、自然下での健康な生育のための光環境の再現にはこだわりましたが、観賞向けに演色性を高める(赤光を当てて赤い色素を綺麗に魅せる)、と言う設計は適用しませんでした。なぜなら、生息域の海中と異なる光環境を与えれば、生理的な影響から少なからず色彩の維持にも悪影響を与え兼ねないからです。
従って、強いて挙げれば、製品選びの分岐点はそこにあるかも知れません。観賞性・演色性にこだわる(赤い色素を綺麗に見たい)なら、フルスペは向きません。ちなみにこの場合の演色性とは、純粋な色の発色に対しての話です。トゲサンゴの赤色を綺麗に見たいならその赤を発色させるための赤の波長が入った製品の方が当然赤く見えますよ、と言うものです(トゲの赤の色素の維持についてはまた別の話)。もちろん、蛍光タンパクの発色であればフルスペやDRがオールマイティな蛍光励起に向いてます。波長強度が特定の範囲に集中した製品だと、蛍光発色も偏りがちになりますからね。
ちなみに、同じ赤でも蛍光レッドにはブルー~シアン系の波長が必要ですので、赤を当てる演色とは切り離して考えてください。

そして最後にもっとも注意して欲しいのは、サンゴ照明は波長か?演色か?の単純な二択ではないと言うことです。この条件がもたらす結果をよく想定してください。

波長OK/演色OK : 蛍光タンパク形成OK、色素タンパク形成OK、観賞OK
波長OK/演色NG : 蛍光タンパク形成OK、色素タンパク形成OK、観賞NG
波長NG/演色OK : 初めは観賞OK、但し各色素が維持できずいずれ衰退

そう、演色性を満たす照明を選ぼうが選ばなかろうが、いずれにしても波長性能が伴っていないと意味がない、ということなのです。
また、赤を入れるにも限度があります。入れすぎは白化や褐色化(蛍光褪色)の元です。そして、一般赤630nmではなく深赤660nm入りを選んでください。サンゴは630nmはほとんど吸収しません(反射している)が、660nmはよく吸収します(クロロフィルのため)
もし、サンゴの蛍光レッドが褪せていく場合は、これらの赤を弱めてください(蛍光レッドの必然性を妨げない)。そのためにも赤には独立した調光機能が必須です。

結局、サンゴ水槽に何を求めるか? それ次第です。
●海中の光環境も含め、切り取った海を再現したいのか? (海の中での発色を再現)
●サンゴの潜在色を楽しみたいのか?(自然下での発色ではなく陸上で見た色を再現)
但し、後者はサンゴの生息域の光環境ではないため、色彩変化の覚悟は必要です。

【実測値分析】 PAR関連データ

■PAR/Watt & スペクトル グラフ

無断転載禁止 / Unauthorized reproduction prohibited.
Gebrauchen die Bilder ohne Genehmigung verboten.

これらのグラフは、コピーライト表記を消して無断転載していた人がいたので、目障りですが上記のように赤文字で注意書きを入れておきます。

■PAR分布 - ブルーバンド (380-500nm)

平均PAR
@45cm
(84×60cm2)
380
|
400
nm
400
|
420
nm
420
|
440
nm
440
|
460
nm
460
|
480
nm
480
|
500
nm
Prime 0.56 3.33 6.95 9.91 9.20 4.19
KR90DR-24S 0.16 4.07 14.83 16.54 16.14 10.66
Hydra 26 0.37 4.20 19.72 53.94 15.97 3.25
Hydra 52 0.69 10.84 26.97 80.70 28.22 5.69
Radion G3 Pro 3.26 16.48 40.44 71.84 35.48 13.81
KR93SP-24S 9.40 20.17 27.87 30.49 30.14 21.46
KR93SP-30S 10.87 25.70 35.92 36.14 30.18 21.37

* 1位 / 2位 (単位:umol/m2/s/nm)

■PAR分布 - 中域以降 (500-700nm)

平均PAR
@45cm
(84×60cm2)
500
|
550
nm
550
|
600
nm
600
|
650
nm
650
|
700
nm
380
|
700
nm
Prime 6.95 5.33 3.46 4.44 54.32
KR90DR-24S 6.87 2.03 1.06 0.36 72.72
Hydra 26 9.45 8.03 5.08 4.89 124.9
Hydra 52 17.20 15.39 10.84 13.10 209.64
Radion G3 Pro 24.34 18.26 12.06 12.92 248.89
KR93SP-24S 26.48 15.53 9.28 3.06 193.88
KR93SP-30S 27.08 16.39 9.56 3.10 216.31

* 1位 / 2位 (単位:umol/m2/s/nm)

各波長毎に見ると製品毎にPAR分布は個性がありますが、380-700nmのトータルPAR強度で見るとおよそ消費電力順になっています。ま、今回の製品はいずれもビーム角が大差ないので当然ですけど。
単純にPAR強度で選ぶならRadion G3 Proってことになります。
演色性(赤が綺麗に見える)で選ぶならPrime/Hydra/Radionです。
UV域の帯域と強度で選ぶなら断然フルスペです。
LPSならDRが最適ですが、中にはフルスペを白少なめ青多めで使われてる方も♪

■PAR効率/PAR総量

PARデータ
(84×60cm2)
Watt PAR/Watt効率 PAR総量
[umol/m2/s]
@84×60cm2
30cm 45cm 60cm 30cm 45cm 60cm
Prime 47W 231.9 191.8 149.4 10901 9013 7020
KR90DR-24S 45W 296.6 267.6 231.1 13347 12041 10398
Hydra 26 78W 310.1 265.3 199.2 24190 20695 15735
Hydra 52 125W 320.6 276.2 215.0 40394 34802 26877
Radion G3 Pro 163W 283.9 253.0 209.6 46554 41238 34170
KR93SP-24S 132W 272.7 243.5 203.7 36267 32137 26882
KR93SP-30S 152W 280.1 234.3 198.8 42862 35853 30221

* 1位 / 2位

PAR総量で見ると、やはり単純に消費電力順になっちゃいますね。
それにしてもHydraは効率良いなぁ。。。

■中心直下光量

中心直下光量 中心直下PAR
[umol/m2/s]
中心直下LUX(JIS)
[lx]
30cm 45cm 60cm 30cm 45cm 60cm
Prime 516 221 121 16608 7420 4066
KR90DR-24S 348 230 164 5946 4034 2942
Hydra 26 745 342 187 15964 7276 4018
Hydra 52 1064 519 297 26440 12342 6980
Radion G3 Pro 1114 622 408 28600 15820 10502
KR93SP-24S 810 505 324 24280 14594 9784
KR93SP-30S 778 504 357 21970 13732 9382

* 1位 / 2位

中心直下のPAR強度は、HydraやRadionのようなLED素子が密集したユニットを使った製品は一点に光エネルギーが集中するため当然大きくなり、フルスペのような筐体全体に等間隔でLED素子が配置された製品はさほど大きくはなりません。
照度は人に明るく見えるかどうかの指標なので、あまり意識する必要はありません。

以上、最新LEDシステムライト特集2015でした。
各製品とも、良いところも悪いところもバッチリ理解した上で、皆さんが目的に合った良いお買い物ができたら良いなぁ~と願っております!

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