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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



20167月22

AQUA SANRISE PLUS MMC SP UV強化実験

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「KRのUV素子は世界を救う・・・」
僕は常日頃、そう考えています。真顔で。
でも、今のところKRユーザーしか救えてない…

そんな折り、ちょうど手元にそそられる素材が召喚され、衝動は抑えきれないものに♪笑

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル!!!
その30cm用R30モデル!

じゃ、これに先日のKR用のUV素子を入れてみようぜ~♪ というのが今回の実験です。
でも、本採用品(400nm/425nm)は勿体ないので、不採用品(395nm/415nm)で試してみます(笑)

このように、R30モデルには400nm2ヶ420nm2ヶ搭載されています。

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化の換装対象LED素子

18素子中4素子がUV系と言うことは、UV素子率20%超えてます♪
でも、その割にスペクトルのUV域が弱いんだよね。。。

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化前のスペクトル

ホントは400nmと420nmが2ヶずつ、450nmと470nmが3ヶずつなのに、測定結果を見る限り、400nm/420nmが2ヶずつ、450nm/470nmが5ヶずつか!?
ってくらいの差があるように見えます(汗)
※実際、400nm+420nm=約40、450nm+470nm=約100のPPFD

では、作業に取りかかります。
こちらが換装前のSANRISEオリジナルのUV素子400nmと420nm。

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV素子換装前のLED基板

パッケージメーカーは不明ですが、Epiledsチップを使ったよくある3535素子です。

で、KR用UV素子に換装後の状態がこちら。

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV素子換装後のLED基板

おおぅ? 暗かったUV素子がそこそこ明るくなったような???

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化後の発光具合

念のためPPFDを測っておきました。
こちらが換装前。

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化前のPPFD@30cm

UV強化前は248 umol/m2/s @30cmありましたが。。。

げっ!?

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化後のPPFD@30cm

317 umol/m2/s @30cmも出てるやん!?

UV素子の換装だけなのに、PPFDが軽く20%オーバーしちゃいました♪汗
コレは期待大ですぜぇ~?

そして、スペクトル強度を測ったら どどーん!!!

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化後のスペクトル

一気にフルスペスーパークール・マリンブルーの世界へようこそ♪笑

マジかっ!!!

UV強度、何倍増えとんねん!!! 強化されすぎっ!!!
て言うか、今までのSANRISEが弱すぎたってことか!?汗

気になるスペクトルのビフォーアフター比較はこちら!

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化前後のスペクトル比較

ちょ、、、やった本人も激しく戸惑っております(汗)
ザックリ見ても、界王拳4倍です!
で、400nmと420nmを各20%まで下げたら、ようやく元のUV強度に近づきました(汗)

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化後のUV強度20%設定時のスペクトル比較

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル R30 UV強化後のUV強度20%設定時のスペクトル

* このスマホアプリは本家SANRISE用なので、スマホの表示スペクトルは異なります

とは言え、UV素子の出力が純粋に4倍差であるとは考えにくいです。
仮に、KR用UV素子が各600mW@350mAあるとして、じゃーSANRISEのUV素子が各150mW@350mAなのか?と言うと、いくら何でも今時そんなに弱い出力のUV素子がある訳がない。試しにSemiLEDsの最近のデータシートを見ても、最低ランクでさえ400mW@500mAから。@350mA換算でも300mW前後はあるはず。

これは、きちんと理屈を解明せねばなるまい!

まず考えられる要因が、KR用UV素子のガラスレンズ自体のビーム角です。

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル UV素子ビーム比較

通常、一般的な3535サイズ(Cree XP互換)のLED素子のビーム角が120-140°であるのに対し、KR用UV素子のビーム角はご覧の通り約100-110°でした。これは、スペクトラでビーム角がPPFDに与える変化を試せばすぐに理解できると思うけど、例えばビーム角120°→100°の変化は、PPFDの2倍引き上げに十分な変化なんです。

スペクトラによるビーム角とPPFDの計算例

また、例えば90°レンズに120°LEDを放り込んでも90°ビームになるだけですが、逆に120°レンズに90°LEDを放り込むとLEDの90°ビームが120°レンズによってさらに集光効果を受け80°程度のビームに収束します。そうなると、PPFDは軽く4倍です(笑)

AQUA SANRISE PLUS MMCスペシャル UV素子+レンズ ビーム比較

そういう考察を経ると、今回の界王拳4倍現象は、SANRISEのレンズが120°程度の広角レンズだから起き得た問題であることが見えてきます。もしSANRISEレンズがKR用UV素子の100-110°より狭角だった場合、スペクトルには界王拳2倍程度しか現れなかったでしょう。なぜか?
仮にSANRISEのレンズがリアルな90°だった場合、KR用UV素子の100-110°も、他のCree XP等の120-140°も、すべてSANRISEレンズにより90°に集光されます。と言う事は、UV以外のビーム角も120°→90°へ変換され2倍以上スペクトル強度が引き上げられます。よって、相対的に見ればUV強度は半分に下がる、と言う訳です。

120°レンズと90°レンズに於けるLEDビーム角の挙動の違い

上の図の意味は、ザックリと言えば、
120°レンズの中にそれよりも狭角なビーム角を持つLED素子がある場合そのLEDの放射照度のみ増加するが、いずれのLED素子よりもレンズ自体が狭角な場合、すべてのLED素子のビームはレンズのビーム角に支配され一様に揃う。
と言う意味になります(厳密にはレンズの光学特性により変化します)

実際に120°レンズ+100°LEDで80-90°ビームに収束しているのが判るでしょうか?

KR UV素子+レンズ ビーム比較

この集光効果は、界王拳2倍を容易く界王拳3倍に引き上げます(笑)

スペクトラによるビーム角とPPFDの計算例 (120°→90°)

さらに、実際に取り外したSANRISEのUV素子を直接積分球で測定して、KRのそれと波長強度を比較してみました。

SANRISE UV素子 再リフロー

SANRISE UV素子とKR UV素子のスペクトル強度比較

* KR用425nmの放射束に600mW@350mAを割り当てて計算しています

はい。実際にはSANRISEとKRのUV素子には2倍までの差異はなく、せいぜい1.3倍差どまりでした(但し、このKR用UV素子は不採用品)。400nmが300mW台後半、420nmが400mW台後半なら、比較的まともなUV強度の素子と言えますね。
よって、120°レンズ+100°LED=90°ビーム効果が残りの2.7倍差となり、正味4倍の界王拳を生み出したと言えそうです。

結論

今回のUV強化後のスペクトル強度の差異は、
UV素子の波長強度差1.3倍 + 素子とレンズのビーム効果2.7倍 = 界王拳4倍
によってもたらされた可能性が高いです。
∴ SANRISEのUV素子は、およそ400-500mW弱だろうと考えられます。
これは、他社に劣らず十分なUV強度であり、むしろ他社より強いかも知れません。

以上、検証終わり。

ただ、SANRISEは早く本当の90°レンズを作ることをお勧めします!
この記事を読めば光学レンズの重要性は身に染みて理解できたはずですし。
既に機能面は秀逸ですから、性能面でもRadionやHydraを凌駕しましょうよ♪笑

尚、最後に重要な補足をしておきます。
僕がたまに使う「界王拳」とは、漫画ドラゴンボールに出てくる技の名称です。その奥義を使うと、戦闘力が2倍にも3倍にも増えます(うろ覚え)。で、僕は身の回りの様々な事象に際して何かが倍増していく様を「界王拳○倍!」と表現することにしています。なぜか?
強さを誇張するにはちょうどいい尺度だからです♪笑

界王拳

* 画像は拾いもの

尚、必殺仕事人による制裁の際は○倍返しを愛用してます(爆)
・・・そろそろ続報いきますか。

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20167月12

Maxspect Razor 遂に自作基板♪笑

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先日、Razor 10000K 60Wへ白リフレクターを装着しましたが、その続きです。

あのままじゃPPFDが189 umol/m2/sしかないので、やはり最新15000Kモデルのように、旧13素子→新19素子みたいなパワーアップ術を施さないと、使用に耐える光量は得られないなぁ~と悶々とすること約2週間。。。
気がついたら、禁断の扉が開いてました(爆)

Maxspect Razor 自作LED基板(設計用)

2mmのアルミ板加工は、ご老体には堪えます(汗)

前にRazorのガラスレンズの投稿で、半ば冗談で発案したコレです(爆)

まさか、マジでコレをやる日がくるとは。。。苦笑

ただ、15000Kみたいに6ヶも白LEDは要らないので、とりあえず白LED率25%で設計することにしました (Razor 15000Kは白LED率32%、Hydraは23%)
その場合、Razorは1ユニットあたり13素子なので、3-4素子の白LEDが必要です。
そうすると、白chと青chに使える単波長LEDは残り9-10素子です。それで、KRのように各chともフルスペクトルを確保しようと思ったら、白chへのUV系+シアン系の補完と、青chのワイドバンドブルーの構築を、たった9-10素子で構成しなければなりません。

物理的に無理じゃね?笑

そこで活躍するのが、この秘密兵器です。

Cree XML 4チップ直列タイプ

Cree XML 4チップ直列タイプ♪

これなら、見た目は1素子ですが、実質、白LED×4ヶ分として機能します♪

また、コレを使うことで、4素子直列回路×4ラインの判りやすい回路が組めます♪

Maxspect Razor LED基板回路変更

そう、実質16素子として設計することが可能になるのです♪
ま、15000Kの19素子には劣るけど、これでも白LED率が25%確保できるので、海水向けとしてはなかなか妥当な白LED数となります。
但し、ドライブ電圧が足りなくなるので、純正12Vの電源電圧を15Vへ変更する必要があります。幸い、Razor 60Wの電源ボックスの出力電圧は12-16V仕様なので、電源ボックスを分解して電圧調整ボリューム(V adj)を回せば容易に15Vへ調整可能です。もちろんテスターで見ながらの調整が必要です。あ、自己責任でお願いしますね(笑)
あと、厳密には白LED側の電圧がややドロップするので、並列回路側と電圧を揃えるために、白LED側へVF 1V程度の適当なダイオードを一つ咬ませてあります。詳細は割愛。

何と言ってもこの設計によるメリットは、白LEDに割くスペースが素子1ヶ分だけで済むので、他の12素子スペースはすべて単波長LED素子で埋め尽くすことができるってことです。これで、純正で物足りなかった波長を密に補完することが可能になる訳です♪

さらに、今回の目玉はもう一つ! むふふ♪
ガラスレンズを使うにしろ、リフレクターを使うにしろ、もうUVでレンズが焦げる心配はなくなりましたよね?
と、言う事は、、、!?

そう、これも入れちゃうぜぇ~?

ナイトライド370nm

ナイトライド最強370nm!!!

まーこのためにスペースを確保したとも言うけど(笑)
ついに実用強度のUV-A 370nmを有したシステムLEDライトの誕生となるかっ!?

ちなみに、LEDデザインが決定するまでは、LED素子の配列はコロコロ変わりますので、このようなネジ固定方式のアルミ板は非常に都合が良いのですが、このままじゃネジが干渉してレンズもリフレクターも装着不可能であることが判明しました(爆)

Maxspect Razor 設計用LED基板の組み込みテスト

設計が決まったら、もうひとつ本番用のアルミ板を作るか。。。手が痛いけど。。。泣

また、実質の素子数が増えたことで消費電力も少し増え、電源投入時は約68W、その後加熱による出力ダウンにより約62Wまで低下することが判明。そして、その時の天板温度は60℃オーバー。うーん。。。ファン足すか(笑)

12cm静音ファン追加

ちょうど、使ってなかった12cm薄型静音ファンがあったので、ボルトオン♪
これで天板温度は最高でも45℃(室温29℃時)止まり、15℃も下がりました♪
もちろん、加熱による出力ダウンもなし! 終始68Wのまま♪

だったら、、、もう少し出力アップできるんじゃね?爆

で、またまたドライブ回路を改造して、製品消費電力を73Wまでアップ♪汗

Razor改造最終消費電力

電源装置の定格が最大75Wなので、これ以上はアカン。。。汗

とりあえず、素子配列と素子構成が決定したので、本番用のボードに作り替えました。

Maxspect Razor 自作LED基板完成品の組み込み

ネジは使えないので、固まる放熱シリコンの出番です♪
固まるシリコン、久しぶりに使ったけど、やっぱり便利だぜぇ~?

特別にLEDデザインも公開しておきます。

Razor独自基板最終LEDデザイン

じゃんじゃん真似てください。ただ、波長強度が肝心ですけどね(汗)

そして、気になるスペクトルは、こうなりました。

Maxspect Razor 自作LED基板完成品のスペクトル結果

UV-A 370nmがガツンと効いたフルスペクトルですぜ♪
その370nmは、まさに超浅場の太陽に相応しく、白chに含めてあります。
しかもその白chは、Ra90オーバーの高演色性も実現!
アンバーが太いのも、4000KのCree XMLを使ったお陰です♪
そして、青chは定番のワイドバンドブルー♪

Razorだって、磨けばここまで光るんですね♪

ちょっと手間が掛かりすぎるけど(汗)

強いて言えば、370nmは最強ナイトライド、400nmはモンスター400nmを使ったけど、420nmがいまいち強い素子がなかったので、2ヶ使って誤魔化したくらいです(汗)
あぁ~・・・3535サイズの最強420nm、どこかに落ちてないかなぁ。。。

あ、あとね、Razorの白リフレクターは前面がアクリル板なんですが、370nmの透過率を見る限りほとんどロスしてないので、UV対応素材を使ってるようですね。前作がかなりの教訓になったのでしょう(汗)

ちなみに、最新Razor 15000Kとのスペクトル比較はこうなります。

スペクトル対決:Razor 15000K vs Razorフルスペクトル

どう? ヨダレ拭いてください(笑)
Razorフルスペクトル・アップグレードキット作ったら売れるかな?汗

さて、今回の改造では、光量の問題はどこまで解消されたのか!?
まずは、ガラスレンズでチビってみましょう♪笑

Maxspect Razor改+ガラスレンズのPPFDテスト

きたぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ!!!!!
はっぴゃくオーバー!!!!!

でもよく見て。ど真ん中だけよ、眩しいのは(笑)
そりゃそうか。真ん中の1レンズの中に4素子入ってるんだから(笑)
これじゃ、光量ムラが激しくて実用に耐えないよねぇ。。。

じゃ、やっぱり白リフレクターを使うしかないか。

Maxspect Razor改+リフレクターのPPFDテスト

ま、前回の189 umol/m2/sと比べると、今回は228 umol/m2/sなので、約20%の光量アップが叶ったことになります♪
13素子→16素子だから、まーそんなもんか。
じゃ、19素子なら40-50%アップだから、PPFDで270-280くらいかな?
てことは、仮に15000Kの70Wを買っても、300は超えそうもないね。。。
どのみち浅場のSPSは厳しいかぁ。。。3ユニットの180Wモデルなら600いくけど。。。
と言う訳で、この辺でお開きです(笑)

その他、何かリクエストがあれば、お気軽にどうぞ。

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201510月23

max-s G2 60Wフルスペ化レビュー

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じゃじゃ~~ん!

Maxspect max-s G2 60W改・超浅場フルスペです!

Maxspect max-s G2 60W改(超浅場仕様)

160W機のフルスペ化は散々やってきましたが、今回は最小モデルの60W機です。

先日、いつものようにmax-sのフルスペ化の依頼品が届きました。
実は60W機の依頼は初めて。

Maxspect max-s G2 60W

全18素子中、9素子が死んでました。。。
ま、残りの素子もいつ切れるか判らないし、フルスペ化のためにも全交換になります。
依頼者さんのご希望は、根の頂上を照らすための超浅場スペクトルです♪

ビフォーアフター♪

Maxspect max-s G2 60W改(超浅場仕様) ビフォーアフター

60W機って、チャンネルがひとつしか無いんですね。18素子ストレートです。
だから、素子配列は比較的簡単です。
ただ、素子数が少なく3W駆動なので、できるだけ高効率・高出力の素子をチョイス!

  • Eplieds 400+425nmデュアルチップ (1023) - 450mW@350mA
  • Eplieds 475nm (1023) - 40lm@350mA
  • Eplieds 500nm (1023) - 90lm@350mA
  • Eplieds 475+500nmデュアルチップ (1023) - 65lm@350mA
  • Eplieds 590nm (1023) - 60lm@350mA
  • Eplieds 660nm (1023) - 250mW@350mA
  • Cree XT-E CoolWhite - 139lm@350mA
  • Cree XT-E NeutralWhite - 130lm@350mA

一部デュアルチップを使ったのは、400+425nmに関しては波長強度の確保のため、475nmと500nmに関しては波長ムラ軽減のためです。

各LED素子の発光色。

Maxspect max-s G2 60W改(超浅場仕様) LED発光状態

レンズキットも今回のために依頼者さんが新たに調達されました。13,000円ほど。
max-sはレンズキットが無いと光強度が弱いですからね。
それにしても、未だにオプションパーツが買えるってのは嬉しいですね!

Maxspect max-s G2 60W改(超浅場仕様) レンズキット装着

Maxspect max-s G2 60W改(超浅場仕様) レンズ発光状態

そして、気になるスペクトルですが、
まず、事前にすべてシングルチップで計算したスペクトルがこちら。

超浅場スペクトル・シミュレーション

そして、実際の完成品の実測スペクトルがこちら。

Maxspect max-s G2 60W改(超浅場仕様) 実測スペクトル

デュアルチップ素子の採用により、400-420nm帯のピーク強度は450nm並みを達成、475-500nm帯のピーク強度も450nmを大きく超えました。そのため、相対グラフにすると475-500nm帯以外が全体的に下がって見えると言う訳です。

とにかく、ご希望通り水深1-3M相当の超浅場フルスペクトルの完成です♪

■完成品の実測データ

簡易照度 23,120 lx @30cm
JIS照度 21,730 lx @30cm
PPFD 426 umol/m2/s @30cm
色温度 10900K
演色性 Ra85
製品消費電力 48-52W

3W駆動×18素子=60Wでも、最新LED素子への換装によって、ここまでの大光量に生まれ変わりました♪
1W駆動×42素子のフルスペ12インチ(50W)でも、PPFDは600ほどですからね。

引き続き、max-sフルスペ化をご希望の方は、メールでお気軽にご相談ください。
max-sに限りませんが。

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