Styggelsen med vita LED

[Blåbert]

Det jag nu tänker skriva är mina slutsatser efter en hel del läsande och efterforskningar under hösten. Jag är en rookie på saltvatten och belysning, men intresse, och en teknisk utbildning i ryggen gör att jag känner mig hyggligt kvalificerad att ta denna diskussion ändå.

Det har surrats ett tag på guiden om den möjliga styggelsen med vita LED. Jag tror jag var den som först refererade till den beryktade tråden på RC där detta ifrågasätts och det väckte en del huvudbry hos vissa LED-rävar och jag som nybörjare kan inte undgå att känna viss stolthet att bidra till den debatten. Ämnet har dock inte förärats en egen tråd ännu, utan diskuteras utspritt i ett antal olika trådar så jag tänkte ta och sammanfatta läget och ge min syn på det hela.

Först ett försök att i ord utan allt för invecklat resonemang försöka förklara några grundläggande begrepp som hör till ämnet:

• Svartkropp: eller svartkroppsemitter. Används för att definiera Kelvin. En kropp som inte reflekterar något ljus alls men som dock kommer att utstråla ljus när den värms upp. Den perfekta svartkroppen finns egentligen inte, men stjärnor kommer nära.
  
• Kelvin-tal: Färgtonen hos ett vitt ljus… Hur kan ett vitt ljus ha en färg undrar man då? Pja, egentligen avses här vilket spektra en fullspekrumemitter återger. Definitionen är det spektrum en svartkropp utstrålar vid en viss temperatur i Kelvin. För konstgjorda ljuskäller anges Kelvintal till det ögat uppfattar då de inte är perfekta svartkroppsemittrar utan har avvikelser i spektrat
  
• CRI: Color Rendation Index – ett mått på hur väl enpåstådd fullspekrumsemitters spektrum överensstämmer med en ideal svartkropp med samma Kelvintal. Anges i procent. En MH-lampa kommer ofta över 95% medan vita LED oftast ligger under 65%. Vissa kan komma så högt som 80%. Solen har mer eller mindre 100% CRI vid ca 6500 k.
  

Problemet som Vita LED beskylls för är att de egentligen inte är särskilt vita. De är egentligen blå med ett fosforöverdrag som gör att de emitterar någotsånär ett helt spektrum. Kruxet är att för LED-industrin så är akvariebranschen försvinnande liten, så tillverkare av akvariefixturer är hän visade till att hålla tillgodo med dioder som är utvecklade främst för allmänbelysning av industrier, hem, parkeringsplatser etc. Dessa applikationer är inte så beroende av den exakta sammansättningen av spektrat, mer vilken färgton totalen upplevs ha.

Som de flesta vet försvinner färger med rött först efter tilltagande djup. Kelvinskalan kommer inte att kunna vara helt tillämplig under vatten pga att hela spektrat inte är representerat. Eftersom våra koraller i stor utsträckning lever på ett djup där rött, orange och gult i stor utstäckning har försvunnit så är de anpassade för att ha sin fotosyntes avstämd för våglängder kortare än 500 nm, dvs grönt och framför allt blått.

Varför vill vi då över huvud taget ha vitt i våra akvarier då? Jo det är för att vi överlag vill ha fram andra färger än blått och grönt från organismer som reflekterar de längre våglängderna (tex en clownfisk) samt att vissa fluorescerande pigment hos koraller exiteras av längre våglängder – dock så behövs inte så hög ljusenergi, utan en liten peak rött och lite orange verkar kunna fungera för att få ett något sånär vitt intryck.

Nu till kärnpunkten. Vita LED har en BETYDANDE mängd gult i sig – våglängder som är relativt överflödiga både för fotosyntes och vår visuella uppfattning. Dock har de nackdelen att stenkorallerna inte gillar dem, och för att skydda sig bygger de på ett överskott av zoaxantheller som gör att de blir mörka och tråkiga i färgerna – vräker man på mycket så kan de till och med ta skada.

Varför har det då i alla tider funkat med MH och lysrör i vita varianter? Jo en MH-lampa ligger mycket nära en svartkroppsemitter med sitt CRI, och har man bara hyggligt högt kelvintal så funkar det och man får rätt okej färgåtergivning för att man har med lite färg i alla våglängder. För Lysrör så gör tillverkarna skräddarsydda fosforbeläggningar som är väldigt avancerade, och titta på ett spektrum för tex AT Coral plus så överensstämmer det med vad jag beskrev ovan.

Jag nöjer mig med att inte presentera en väldig massa diagram och bilder inledningsvis, utan vi tar det eftersom beroende på vad som diskuteras. Allt finns dock i tråden på RC.

Avslutningsvis ett par påståenden som jag tror på men saknar fullständiga belägg på:

• Att ange ett Kelvintal för en LED-kombination som innehåller monokroma LEDar är fel per definition. Det kan endast anses vara en indikation på hur färgtonen upplevs.
  
• Likaså är det fel att prata om CRI eftersom ovan nämnda påstående gäller. Dock kan jag delvis hålla med om att tillägg av tex en röd diod till en uppsättning blå och gröna förbättrar CRI i en subjektiv mening.
  
• Att kombinera LED (utan vita dioder) med T5 kan vara en bra idé av flera skäl:
  
  • Vita T5or har inte problemet som vita LED har och påverkar således inte korallerna negativt
    
  • Man kan därför använda dem till att få en mer färgåtergivning i sin ljusbild med att använda bara ett par stycken men samtidigt åtnjuta fördelar i kostnad genom effektförbrukning och rörbyten.
    
  • Man ljusinfall från en lite bredare bas och kan undvika skuggpartier bättre
    

Som sagt, dett är mina tankar och för närvarande mina åsikter. Jag förstår att det är ett känsligt ämne, har man plöjt ned tusentals kronor på att köpa en LED-ramp vill man ju att den skall vara det bästa som finns, och det går säkert utmärkt att nå reultat med dem. Detta är en teoretisk diskussion, det är inte många som har kört tillräckligt länge med 100% LED för att påvisa någon skillnad. De enda som påstår sig ha ordetliga empiriska data är Pacific SUN. Jag tror på dem, men självklart skall man ta en tillverkars input med en nypa salt eller två - de vill ju sälja.

Personligen har jag dragit ned vit kanal på min PS Hyperion till 25% efter direkt råd av tillverkaren.

Ordet är fritt

[petnym]

• CRI: Color Rendation Index – ett mått på hur väl enpåstådd fullspekrumsemitters spektrum överensstämmer med en ideal svartkropp med samma Kelvintal. Anges i procent. En MH-lampa kommer ofta över 95% medan vita LED oftast ligger under 65%. Vissa kan komma så högt som 80%. Solen har mer eller mindre 100% CRI vid ca 6500 k.
  

Var har du hittat den definitionen? Den är tyvärr fel... CRI är endast ett mått på färgåtergivningen av 7st utvalda pastellfärger, dvs en approximerat värde som inte alls är kompatibelt med dagens LED och trifosfor-rör... Korrelationen mot färgåtergivningen är dässvärre obefintlig när man mäter på vita LED och bör enligt framstående experter inte användas för LED överhuvudtaget...

[Benighted]

Både Kelvin och CRI fungerar utmärkt även för LED:s, och CRI är just uppkommen för att korrigera för detta. Man måste inse att det finns två definitioner av kelvintal i belysningssammanhang, det ena är den rent fysiska representationen av elektromagnetisk strålning ifrån en kropp upphettad till ett visst kelvintal. Den andra och den som används i belysningssammanhang baserar sig på att våran syn är en representation av elektromagnetisk strålning i våra hjärnor, vi har tre olika receptorer som har olika känslighet för olika våglängder, dessa är blått, grönt och rött, när vi tittar på en svartkropp med en viss temperatur så kommer ett visst antal fotoner fångas av de olika receptorerna, dessa "räknar" egentligen bara hur många fotoner som varje typ av receptor tar emot och jämför dessa mot varandra och säger att det är en viss färg. Om man nu istället har tre monokroma ljuskällor röd, grön och blå som lyser på ögat och ger samma förhållande på antalet "räknade" fotoner i receptorerna så kommer hjärnan säga att det här är exakt samma färg, men det är det ju uppenbart inte, men genom att endast titta på ljuskällan kan vi inte på något sätt säga att det inte är en svartkropp. Därför kan man säga att en ljuskälla har en färgtemperatur trots att den inte har ett kontinuerligt spektrum.

Nu kommer vi in på CRI, det är här det blir spännande, om vi nu tar ett ark som endast reflekterar ljus i områden 490-510nm, våra "monokroma" ljuskällor ligger på 445-465nm 530-550nm och 620-640nm vad kommer vi se när vi tittar på detta ark, ja det kommer vara svart, då inget av ljuskällorna lyser i det område där arket reflekterar ljus, allt absorberas alltså. Om man nu tar samma ark och tar ut det i svartkroppsstrålningen, så kommer vi se att det har en briljant nånstans i närheten av turkos. I det här fallet kan vi säga att för just detta arket har våran blandade monokroma ljuskälla en färg-renderering (ColorRendering, CR) på 0, ett annat ark reflekterar ljus i 530-550nm om man nu tar detta ark och placerer under våran "trippel-monokroma" lampa så kommer den att lysa upp fantastiskt fint i sin gröna färg, och den kommer ha ett CR på 100 för den ser exakt likadan ut under våran lampa som under svartkropps-lampan. Så i vissa fall är det helt omöjligt att särskilja med mänskliga ögon ljuskällorna åt, medan i andra fall är det extremt lätt, om man nu tar många olika ark som reflekterar olika färger under lamporna så kommer man att se att vissa färger matchar svartkroppen väl, andra inte, om man nu jämför alla dessa ark och tar ett medelvärde så får man just CRI, Color rendering index, det vill säga hur väl ljuskällan kommer representera objekt med olika färg jämfört med en svartkroppsstrålning. Nu vet jag inte det exakta antalet ark som det baserar sig på för CRI, men det är för få, för ljustillverkarna har matchat sina peakar så att de ger ett högt CRI utan att för dess skull vara färgkorrekt där-emellan..

Så Kelvin och CRI är komplement till varandra, och om en lampa har ett lågt CRI så vet man att vissa objekt inte kommer att representeras korrekt i det ljuset jämfört med om det vore upplyst med "solljus"... CRI säger ingenting om likheter mellan lampor dock, två lampor på 4000K och ett CRI på 60 kan visa ett objekt totalt olika, helt andra färger, eller t.o.m. att den ena visar den som svart och den andra som briljant orange.

Att högkelvin LED har svårt att ha högt CRI har en väldigt enkel förklaring det med, då bas LED:en i en vit lampa har ett blått sken, och ju högre kelvin man har i en lampa desto mera blått krävs, det gör att den smala blå monokroma färgspiken måste vara mycket högre än det som kommer ifrån fosforn (minns igen att det är "antalet fotoner" som är viktigt, en smal spets måste vara hög för att uppnå högt antal fotoner) de övriga färgerna som kommer ifrån fosforn kommer att ha en bred bas för varje receptor i ögat och därför kommer de att bli låga och breda. Detta gör att har man ett ark som matchar det blå spektrat, så kommer det lysa extremt starkt, tar man ett i det turkosa området så kommer det vara nästan svart, grönt blir mörkt grönt, gult blir ganska mörkt gult, rött blir mörkt osv... Om man istället har en LED med en färgtemperatur på 2700K, då krävs det bara lite blått, det gör att peaken i det blå kommer vara mycket lägre, samtidigt som fosforns effekter blir större, det betyder att de flesta färger är rätt lika det som man ser i solljus, ofta är det bara en dipp i det grön-blå området, annars matchar det vårat ögas känslighet rätt väl, och alltså blir det ett högre CRI...

Det man ska vara medveten om när man refererar till CIE modellen är att det är en modell för ljus hur vi ser det med vårat öga, och inte hur det är i den fysiska världen...

Edit: sen ska man vara väldigt medveten om att många ljuskällor inte egentligen går att matcha till ett kelvintal, där kommer färgade lampor, som actinic in, då de i princip helt saknar högre våglängder så går det inte att matcha in det i en svartkroppskurva, då fallerar hela modellen. Det bästa man kan göra då är att hitta vilket kelvintal som har peaken vid våglängden i fråga, och säga att det har den färgtemperaturen, med ett CRI på 10-20 som bäst. Men helt oanvändbart egentligen, skulle säga att om CRI är under 80 så börjar det bli ganska iffy med att relatera till färgtemp...

[petnym]

Varför vill vi då över huvud taget ha vitt i våra akvarier då? Jo det är för att vi överlag vill ha fram andra färger än blått och grönt från organismer som reflekterar de längre våglängderna (tex en clownfisk) samt att vissa fluorescerande pigment hos koraller exiteras av längre våglängder – dock så behövs inte så hög ljusenergi, utan en liten peak rött och lite orange verkar kunna fungera för att få ett något sånär vitt intryck.

Man kan helt riktigt skapa ett ljus som får gruset att se vitt ut genom att använda ett fåtal diskreta spektrala toppar, men läget blir ett helt annat när luset reflekteras från färgade objekt (tex fiskar och koraller). För att få en korrekt färgåtergivning av alla objekt oberoende av färg så behövs ett kontinuerligt spektrum, vita LED är ett enkelt sätt att uppnå detta.

[petnym]

Både Kelvin och CRI fungerar utmärkt även för LED:s, och CRI är just uppkommen för att korrigera för detta.

Det vore intressant att höra vad du har för belägg för detta...

jag känner iallafall att jag har experterna på min sida...

"The result of the three investigations show that there is a low to no correlation at all between the computed CRI and the visually determined differences in color. The TC comes to the following remark:

the CIE CRI is in general not applicable for a ranking on color rendition when white led sources are part of the observed illuminants.

The conclusion of the TC is a recommendation to develop a new color rendition index (or maybe a set of CRIs). In the beginning existing in parallel to the current one (which needs to give information obout the color comparison. Also this new CRI needs to be valid for all kinds of light sources."

källa: http://www.olino.org/us/articles/2009/11/30/a-close-look-at-the-color-rendering-index-cri-or-ra

[Blåbert]

Nu var inte syftet att diskutera behreppen, jag samanfattade andemeningen med dessa för att ge lite bakgrund. CRI är inte ett perfekt mått, det går att manipulera, men syftet med det är att beskriva överensstämmelsen med en svartkroppsemitter.

Men vi är överens om att det inte är tillämpligt på vita led, och vi vet samtidigt att en MH-lampa löser uppgiften. Alltså, det vi söker hos en vit ljuskälla är dessa egenskaper.

[Benighted]

Ja, en kanske otymplig skrivning av mig, samtidigt så skriver jag ju i princip exakt det som den artikeln säger längre ner i min text, så det är ju inte så att om man läser helheten så att man inte förstår hur det ligger till. Det jag menade var att CRI är till för att visa korrelationen mellan en ljuskälla jämfört med en svartkropp, ett lägre CRI visar generellt på en sämre spektrumkorrelation, men som jag även skrev i min text, precis som de skriver i artikeln så är det för få färger som används i CIE standarden, och jag håller med om allt i artikeln, men jag får stå med mitt hundhuvud och lida över min ofantliga okunskap

[Blåbert]

Man kan helt riktigt skapa ett ljus som får gruset att se vitt ut genom att använda ett fåtal diskreta spektrala toppar, men läget blir ett helt annat när luset reflekteras från färgade objekt (tex fiskar och koraller). För att få en korrekt färgåtergivning av alla objekt oberoende av färg så behövs ett kontinuerligt spektrum, vita LED är ett enkelt sätt att uppnå detta.

Det är därför jag förespråkar kompletterande T5

[Benighted]

Jag är som blåbert jag, T5 vitt + LED för extra färger är det bästa än så länge, tjatat om det i flera år, och hoppas kunna sluta tjata om det när de kommer med bättre lämpade fosfor för att få LED att ge ett mindre kamelpuckelutseende... så jag kan slänga ut de förbenade T5-orna...

[pegekin]

Jag är som blåbert jag, T5 vitt + LED för extra färger är det bästa än så länge, tjatat om det i flera år, och hoppas kunna sluta tjata om det när de kommer med bättre lämpade fosfor för att få LED att ge ett mindre kamelpuckelutseende... så jag kan slänga ut de förbenade T5-orna...

Vad har du själv för belysning (Led)? Och hur har du placerat t-5 -orna? Bild??

[Vidofner]

Kör du t5or till din hyperionramp Robert? Har funderat lite på det själv. Vad kör du för ramp så fall?

[Blåbert]

Kör du t5or till din hyperionramp Robert? Har funderat lite på det själv. Vad kör du för ramp så fall?

kör 2x54w med en lös GLO ballast och reflektorer - inte jättesnyggt, men mitt är inbyggt i ett skåp

[petnym]

Nu var inte syftet att diskutera behreppen, jag samanfattade andemeningen med dessa för att ge lite bakgrund.

Det är med begreppen man begriper, så betydelsen av begreppen skall inte underskattas. Problemet är att många tror att CRI och färgåtergivning är samma sak, och det är så det borde vara, men de som för länge sedan satte standarden visste inte hur framtiden såg ut... Om vi håller oss till begreppet färgåtergivning i denna tråden så blir till och med en fysiker som jag nöjd.

Jag är som blåbert jag, T5 vitt + LED för extra färger är det bästa än så länge, tjatat om det i flera år, och hoppas kunna sluta tjata om det när de kommer med bättre lämpade fosfor för att få LED att ge ett mindre kamelpuckelutseende... så jag kan slänga ut de förbenade T5-orna...

Ja det hade varit intressant med andra alternativa LED, med ett flackare och kontinuerligt spektrum.

[Mats_öland]

Bra skrivet blåbert Jag har led o t5 och tycker det blir trevilgare för mindre skuggor ,,

Jag ska utöka ljuset när ekonomin tilllåter så får bli mer led och t5..

blir ju win win både jag o korallerna nöjda !!

tack robert för en enklare förklaring !! ( har nog inte blivit visare när följt andra trådar bara snurrigare)

[LN21]

Ska lägga mina fem öre till debatten.

Har kört med vita LED sen sen februari 2012.

https://www.saltvattensguiden.se/forumet/showthread.php?35744-500-liters-och-helt-ny-inom-salt/page16

Ni kan ju kika i den tråden. Har haft en en säck människor hemma från Guieden som kan bedömma om korallerna såg/ser snygga ut eller ej.

Hade en förbrukning på strax under 3 KH om dan i slutet i 500 litaren.

Att korallerna skulle bli bruna under vita LED stämmer inte hemma hos mig, att korallerna på något sätt skulle "straffas" under vita LED stämmer inte hemma hos mig.

Har sedan några månader dessutom kompletterat mina nuvarnde ramper med 20K 3W LED. Kommer ju att ha en liten träff om några veckor där ja kan visa skillnaden med/utan 20K LED.

Denna korallen är nyinköpt och för skoj skull placerad rakt under (ca 20 cm) Vita 7K XML Cree led matade med 1,75 Amp samt blå Cree 450 nm (dubbla) matade med 700 mAmp.

PAR-värdet där den står är 450-470, alltså en väldans massa vitt ljus.

Vi kan väl se om en vecka eller så hur brun den blivit.

[LN21]

Denna Hystrixen har stått under samma ramp i 3 månader.

Visst kanske den skulle kunna ha längre tillväxt toppar men med tanke på att den var nästan död när ja la den där så växer den helt ok och har dessutom en helt ok färg.

Bilderna kunde varit bättre men den står nästan 80 cm in i karet:)

[LN21]

Lägger in den bild till på koraller under ovan nämnd ramp:)

Den gröna Montiporan(svagt höger i bild (den stora Montiporan)) var en liten pinne för 8-10 månder sedan.

Den har iallafall växt till 1 kilo under den tiden.