HomeOnderwerpenTechniekEerste ervaringen met de Cerianthus PAR-meter

Eerste ervaringen met de Cerianthus PAR-meter

par1par3Januari 2015. De Apogee Quantum meter van Cerianthus is binnen! Dit heugelijke feit heeft een voorgeschiedenis die terugvoert op de ALV van vorig jaar (2013). Daar deed ik het voorstel een goede hobby lichtmeter aan te schaffen om binnen de vereniging op uniforme wijze het fotosynthetisch relevante deel van het licht (PAR) te meten. Daarna hebben we in een klein clubje van Rien van Zwienen, Eddy Vos, Harry Luijt en ik verder over dit idee doorgepraat en een paar keer met het bestuur overlegd. Na ampel beraad besloot het bestuur dat een PAR meter een goede investering is voor onze vereniging. Onze sponsor Stunning Corals bleek bereid de meter van onze keuze met korting te leveren. Afgelopen ALV kon ik melden dat we de trotse bezitters zijn geworden van een PAR lichtmeter, om precies te zijn een MQ 200 van Apogee Instruments. Ik heb inmiddels voldoende tijd gehad om het apparaat uit te proberen en wil jullie graag deelgenoot maken van mijn bevindingen.

Uitpakken

Op youtube staan veel filmpjes met unboxing van nieuwe producten. Dat doen wij nu ook. In de doos zat de Quatum meter zelf met daaraan verbonden een waterdichte lichtsensor. Dit apparaat is opvallend klein, kleiner dan de gemiddelde telefoon. Verder zat er een datakabel bij, een USB memory stick met driver en programma om de meter uit te lezen.

Hoe werkt de meter?

De MQ 200 meet het fotosynthetisch relevante deel van het lichtspectrum (golflengte 400 tot 700nm). Dit deel van het licht wordt PAR (Photosyntetic Active Radiation) genoemd en wordt uitgedrukt als μmol m-2s-1. Deze meter benadert van de betaalbare meters de ideale responscurve als een van de beste (zie de heirnaast afgebeelde responsecurve). Er is echter een kleine correctie nodig voor blauw licht (tussen 400 en 450nm) en voor verrood licht (675 tot 700nm). De onderschatting van dit rode deel van het spectrum is voor onze hobby nauwelijks relevant, maar voor het blauwe deel is wel een correctie nodig. De correctiefactoren voor verschillende verlichtingstypen zijn door APOGEE ook opgenomen in de handleiding.

De meter heeft slechts vijf knoppen. Aan/uit, sample, mode en twee pijltjes. Als je hem aanzet en beschermkapje van de sensor haalt krijg je direct een waarde in het scherm te zien. Door op sample te drukken slaat de Apogee een meting op, welke je vervolgens met de pijltjestoetsen terug kan lezen. Met mode kan je 'sun' of 'electric' kiezen om de repons aan te passen aan de lichtbron. Uit een vergelijkend onderzoek van Dana Riddle in the Advanced Aquarist (februari 2013) komt naar voren dat we voor ons doel het beste voor 'sun' kunnen kiezen.

Metingen in mijn eigen aquarium

In maart dit jaar heb ik een nieuw en groter aquarium (160 x 80 x 70 cm, waterhoogte 65 cm) opgestart. Voor mij was dit het moment om over te stappen van T5 (ATI 39 watt aquablue special en blue plus) naar LED, voornamelijk om te besparen om elektrakosten, maar ook omdat ik de schittering die LED geeft, wel mooi levendig vind.

Mijn keuze is gevallen op een 300 watt Maxspect razor LED in de kleurtemperatuur 10.000K. De koralen lijken het ook goed te doen op de nieuwe verlichting. De meeste koralen groeiden de eerste maanden wat trager maar lijken nu minstens zo goed te groeien. Koralen die in mijn oude aquarium niet vol in het licht stonden, zoals mijn roze Stylophora, zijn nu ook intenser van kleur geworden. Verder is mij opgevallen dat de blauwe LED-lampen met name de groene fluorescerende kleuren in koralen sterker naar voren brengen dan onder de T5-verlichting. Wel zie ik dat de onderzijde van de koralen sneller wit wordt dan onder de T5-lampen. Dit komt waarschijnlijk doordat de LED-lampen meer gericht licht geven dat minder indirect kan weerkaatsen om de onderzijde van de koralen te bereiken.

Om bleking te voorkomen ben ik ook voorzichtig begonnen met de LEDs op 70%. Dit heb ik recent opgevoerd naar 80%, wat natuurlijk nog steeds een zeer bescheiden energieverbruik van 240 watt oplevert, evenveel als het gezamenlijk wattage aan T5 boven mijn oude 4 keer kleinere aquarium (100 x 45 x 50 cm). Is het mogelijk om met zo weinig energieverbruik koralen van voldoende licht te voorzien voor een goede groei en kleur?

Met lichtmpar7etingen probeer ik daar een vinger achter te krijgen. Op het wateroppervlak recht onder een van de zes ledmodules gaf de meter een uitslag van 987 μmol m-2s-1, 20 cm lager is dit gedaald tot ongeveer 350 μmol m-2s-1 en op de bodem, 65 onder de lampen resteert 120 μmol m-2s-1. De LEDs hebben een stralingshoek van 900, helemaal bovenin achteraan en vooraan schijnt daarom bijna geen licht. Buiten dit bereik mat ik inderdaad een waarde dichtbij nul. Op het hoogste punt aan de achterkant van mijn rif (20 cm onder waterspiegel) was de gemeten waarde 100 μmol m-2 s-1 en helemaal in de hoeken op de bodem ongeveer 50 μmol m-2s-1. Op beschaduwde plekken bleek de waarde nog aanzienlijk lager. De meting zijn uitgevoerd terwijl zowel het witte als het blauwe kanaal op 70% stonden. In onderstaande foto van mijn aquarium zijn de meetwaarden weergegeven.

Wat zeggen deze waarden? De metingen vertellen mij dat in een aanzienlijk deel van het aquarium voldoende licht komt om de meeste steenkoralen te laten groeien (minimaal 100 μmol m-2s-1) en op de hogere delen van mijn rifje voldoende licht is om de meer licht behoefde soorten Acropora en Stylophora voldoende te belichten om een goede kleur te krijgen (minimaal 300 μmol m-2s-1). In de hoeken van het aquarium en onder het plateau valt echter zo weinig licht dat de meeste soorten hier zullen wegkwijnen, op enkele uitzondering na. De rode en blauwe oortjes (Discosoma sp.) doen het prima op deze plekken en vooral de blauwe oortjes breiden zich hier ook uit. Als is het hele aquarium van voor tot achter en links tot rechts voldoende wil verlichten voor steenkoralen zal ik nog wat verlichting bij moeten plaatsen. Al kan het iets hoger hangen van de lamp bij een hogere intensiteit nog wel helpen om het aquarium meer egaal te verlichten.

Dpar8at verder opviel was dat de meetwaarde constant fluctueert plus of min 10% van de vermelde meetwaarden, vooral onder water. Dit is een gevolg van het bewegende wateroppervlak. Als je de meter bovenwater stilhoudt krijg je wel een vrij constante waarde, maar hier kan een kleine verandering van de hoek van de sensor een groot verschil maken.

Lichtintensiteit versus energieverbruik

Met de MQ-200 heb ik metingen verricht op 16 cm onder de lamp bij variërende intensiteit van de witte en blauwe led lampen (kanaal A en B). Tegelijk heb ik het energieverbruik gemeten met een Voltcraft watt meter (energy check 3000). In onderstaande foto's is de meetopstelling te zien. Op advies van Riddle (2013) is de meter op stand "sun" gezet. De meetwaarden zijn gecorrigeerd conform de gebruiksaanwijzing. Dit komt neer op een correctie naar boven van 12,7% voor de blauwe leds en 7,5% voor de witte leds. Voor de witte leds is dit een gemiddelde van de correctiefactoren voor cool white en warm white leds, aangezien beide type in het witte kanaal aanwezig zijn.

Het resultaat van de metingen heb ik in onderstaande grafiekjes gezet, met op de x-as het energieverbruik en op de y-as respectievelijk de PAR waarde (figuur 1) en de PAR/Watt (figuur 2). Figuur 1 is bedoeld om te laten zien hoe de lichtintensiteit van de blauwe leds, de witte leds en een combinatie van witte en blauwe leds varieert met het lichtverbruik. Figuur 3 laat de efficiëntie van de leds zien als functie energieverbruik.

Tot mijn verrassing blijkt de lichtintensiteit vrijwel lineair toe te nemen met het stroomverbruik (figuur 2). De efficiëntie blijkt dan ook vrijwel constant vanaf ca. 50watt stroomverbruik (figuur 3). Daaronder is de lamp minder efficiënt. Dit kan mede veroorzaakt worden door energieverlies in de voeding en de ventilator. De ventilator van de voeding sloeg af en toe aan tijdens de metingen, maar de ventilatoren in de lamp bleven stil. Door het grote oppervlak van het koelelement is bij de Maxpect razor niet vaak actieve koeling nodig.

Waarom verraste deze uitkomst mij? Het is bekend dat LED lampen vanaf een bepaald stroomverbruik minder efficiënt worden. Dit is de reden dat sommige LED bouwers 3 watt ledjes maar op 1 watt draaien. Op de website van Cree zijn de gegevens lichtsterkte bij verschillend verbruik op te zoeken voor individuele LEDS in de Maxpect razor. Hieruit volgt dat de gebruikte Cree XT-E leds bij 400 mA ca. 40% efficiënter zijn dan bij 1200 mA. Ik had dus verwacht dat de efficiënte af zou nemen naarmate ik de lamp dichter bij 100% (1300 mA op de Cree XT-E leds) zou instellen. Ik heb hier eigenlijk nog geen goede verklaring voor. Ik wil in de komende tijd meer dimbare aquariumlampen gaan testen of dit tot dezelfde resultaten leidt.

De witte leds (6,9 PAR/watt) bleken ongeveer 15% efficiënter dan de blauwe leds (6,0 PAR/watt). Dit was resultaat was wel weer in lijn met de verwachtingen. Bij blauwe lampen valt namelijk een groter deel van de straling buiten het photosynthetisch actieve deel van het lichtspectrum. Voor koraalgroei is het dus beter om voor LED verlichting met kleurtemperatuur van 10.000K dan voor een 16.000 K versie te kiezen.

Het totaal gemeten verbruik als de lamp op volle kracht straalt (100%) was 305 Watt lag dicht bij de door de fabrikant opgegeven waarde (300 Watt).

Hoe verder?

De komende maand wil ik bij een paar leden van Cerianthus hier in de buurt (De Bilt en omstreken) en bij het verenigingsaquarium nog wat testen uitvoeren. Daarna willen we meer leden de mogelijkheid geven om een lichtmeting bij hen thuis uit te laten uitvoeren. De leden van het clubje Rien, Harry, Ed, Maarten aangevuld met andere leden die hiervoor belangstelling hebben getoond of gaan tonen (ook wel werkgroep licht en waterchemie) zullen dan de metingen bij Cerianthusleden thuis gaan uitvoeren. Binnenkort volgt nadere info over hoe, wanneer en waar.

Het is de bedoeling de resultaten van de lichtmetingen in het verenigingsblad en op de website van Cerianthus te presenteren. Ik zal de meter ook naar de ledenavonden meenemen. Dus wie een beetje vervoerbare lamp wil testen. Dit kan tijdens de pauze op de verenigingsavond.

Verwijzing

Riddle, D. , 2013. PAR Measurements and LED? A Comparison of Three Meters and Lux to PAR Conversion Factors for LEDs. Advanced Aquarist.

Ga naar boven