Verbraucher
CoralCare

Sie bietet mehr als Licht,

denn es ist mehr als
ein Aquarium

Philips CoralCare LED Leuchte

 

Die einzigartigen Merkmale der CoralCare sind:


Breiter Spektralbereich - optimiert für Korallenwachstum und natürliches Erscheinungsbild des Riffs
Perfekte Lichtbalance - einzigartige homogene Lichtverteilung und Farbmischung
Geringer Energieverbrauch dank hocheffizienten LEDs

Einfach zu steuern – Durch die intelligente Kombination mehrerer LEDs mit unterschiedlichen Wellenlängen haben wir die Einrichtung des Controllers für den Benutzer vereinfacht. Der Benutzer braucht daher nur noch den gewünschten Farbpunkt und die Intensität auszuwählen, ohne weiter über die optimale Lichtqualität für das Korallenwachstum und eine weitere Verschönerung des Anblicks nachdenken zu müssen.
Wartungsarm - langlebiges, robustes Design und haltbares Material
Einfach zu installieren - Betriebsgerät in die Leuchte integriert, Aufhängeset enthalten, und Computerschnittstelle

Perfekte Lichtbalance

 

 

Wenn Sonnenlicht auf eine Wasseroberfläche auftrifft, werden so genannte Kaustikmuster auf den Meeresboden projiziert (siehe Abb. 1). Solche projizierten Muster treten auf, wenn das Licht stark kollimiert ist (wie von der Sonne oder einem engstrahlenden Spot) oder wenn die Lichtquelle sehr klein ist (wie eine LED). Große diffuse Lichtquellen wie ein bewölkter Himmel, herkömmliche Leuchtstoffröhren oder Licht über indirekte Beleuchtung erzeugen keine Kaustik.


Abb. 1 Kaustikeffekt durch auf den Meeresboden projiziertes Sonnenlicht.

Traditionell beruhte die Aquarienbeleuchtung auf zwei wichtigen Technologien:


Metall-Halogenid-Lampen (HID/HQI)
Metall-Halogenid-Lampen (HID/HQI) fanden häufig zum Beleuchten von Meerwasseraquarien Anwendung. Die einzelne, leistungsstarke Lichtquelle (bis 1000 W) erzeugt starke Kaustikeffekte, die der Dynamik in natürlichen Riffen entsprechen.

Leuchtstofflampen
T5-Röhren sind derzeit die am häufigsten verwendeten Lichtquellen. Die T5-Röhre ist eine homogene lineare Quelle, deren Kaustikeffekte vernachlässigbar sind.

Die meisten Aquarianer bevorzugen eine ausgewogene Lichtdynamik, die durch eine Kombination beider Technologien erreicht werden kann. (T5 gilt als zu flach/statisch und HID als zu dynamisch)

Abb. 2 Farbige Muster in einem Aquarium, erzeugt durch Kaustik und farbige LED-Lichtquellen.

Auf dem Weg zur LED-Beleuchtung

 

Für die Aquarienbeleuchtung bieten LEDs den Vorteil einer hohen Effizienz und der einfachen Möglichkeit zum Abstimmen des Spektralbereichs. Es können LEDs mit verschiedenen Wellenlängen kombiniert werden, um einen Spektralbereich zu schaffen, wie er von der traditionellen Beleuchtung her bekannt ist. Jedoch kann die Zusammenstellung aus farbigen Punktlichtquellen zu einem unruhigen, sich bewegenden Kaustikmuster im Aquarium führen, das mit dynamischen Farbmustern und farbigen Schatten einhergeht (siehe Abb. 2).

LED-Beleuchtung ermöglicht - wenn sie gut entworfen ist - ein optimales Gleichgewicht zwischen Lichtdynamik, guter Farbmischung und einer homogenen Lichtverteilung. Während die dynamischen Kaustikmuster innerhalb des Aquariums bis zu einem gewissen Grad geschätzt werden (weil sie durch die Dynamik des Wassers verursacht werden), kann auch ein Teil des Lichts aus dem Aquarium austreten und unruhige Muster auf dem Boden in der Nähe erzeugen. Dieser Effekt ist sehr störend und tritt auf, wenn die LEDs ohne ein optisches System verwendet werden. Genauer gesagt tritt er auf, wenn Licht in einem Winkel von mehr als 63 Grad zur Vertikalen in das Wasser eintritt (siehe Abb. 3). Da Wasser einen relativ niedrigen Brechungsindex hat (in der Regel n = 1,34), wird das Licht bei diesen Winkeln nicht durch Totalreflexion reflektiert; es kann sich im Wasservolumen brechen und auf den Boden gelangen.

Abb. 3 Licht mit einem großen Winkel (> 63 Grad, gestrichelte Pfeile) zur Vertikalen kann aus den Seitenflächen des Aquariums austreten und unruhige Kaustikmuster auf den Boden projizieren. Licht mit einem kleineren Winkel bleibt aufgrund der Totalreflexion an den Seitenflächen des Aquariums (durchgezogenen Pfeile) innerhalb des Beckens.

Abb. 4 Scalloping im Aquarium (angegeben durch den gelben Pfeil) wird durch die Verwendung von kollimierten Lichtquellen mit einer scharfen Begrenzung des Lichtstrahls verursacht. Das stark gerichtete Licht erzeugt außerdem starke Kontraste auf den Objekten im Aquarium (roter Pfeil), d.h. die Objekte werden schlecht modelliert.
Um sicherzustellen, dass das gesamte Licht innerhalb des Wasservolumens bleibt, kann der Abstrahlungswinkel der Leuchte auf einen Wert unter 63 Grad zur Vertikalen begrenzt werden (z. B. indem jede LED mit Kollimatorlinsen versehen wird). Obwohl diese direktionale Beleuchtung effizienter ist (es bleibt mehr Licht innerhalb des Aquariums), hat sie auch einige Nachteile: Gerichtetes Licht erzeugt so genanntes "Scalloping" auf der Rückseite des Aquariums (abwechselnd helle und dunkle Lichtmuster) und führt zu einer unattraktiven Modellierung der Objekte im Aquarium (zu hoher Kontrast zwischen oberen und unteren Teilen eines Objekts einhergehend mit dem Verlust sichtbarer Formdetails in sowohl den hellen als auch den dunklen Bereichen des Objekts). Beide Effekte sind in Abbildung 4 dargestellt.
Auch das Wachstum der Korallen wird durch die Form des Lichtbündels beeinflusst. Die Unterschiede in der Lichtstärke führen nicht nur zu starken Kontrasten, sondern auch zu abweichenden Wachstumsgeschwindigkeiten. Wenn eine Koralle mit einem schmalen Lichtbündel beleuchtet wird, wächst sie in einer schmalen Struktur auf das Licht zu. Wird ein homogeneres Licht verwendet, so wachsen die meisten Korallenarten in einer eher baumartigen Struktur.

Abb. 5: Bild 5 zeigt eine Seriatopora Caliendrum, die mehrere Wochen unter eng gebündeltem Licht stand. Der obere Teil der Koralle weist ein gesundes Wachstum auf, während am unteren (inneren) Teil der Koralle etwas Nekrose zu erkennen ist (gelber Pfeil). Dies liegt daran, dass die innere Struktur der Koralle nicht genügend Licht abbekommen hat. Das wäre durch eine homogenere Lichtverteilung zu verhindern gewesen.

Die CoralCare Optik zielt darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen allen oben genannten Aspekten zu erreichen:


• Sie verhindert den direkten Blick auf die LEDs, wenn über einem Grenzwinkel von 63 Grad
• Sie verteilt das Licht jenseits des Grenzwinkels mithilfe eines Lichtstreuelements
• Sie macht es möglich, dass der größte Teil des Lichts mit Winkeln kleiner als dem Grenzwinkel ohne Streuung oder mit viel weniger Streuung passieren kann.

Die Grundidee besteht darin, dass die Projektion von Kaustikmustern auf den Boden verringert oder vollständig ausgeschlossen werden kann, indem Licht mit einem großen Winkel blockiert wird. Da jedoch Licht mit großem Winkel benötigt wird, um Scalloping und schlechte Modellierung zu vermeiden, wird das Licht zunächst gestreut, um eine größere virtuelle Quelle zu schaffen. Es stammt somit von einer großen Quelle und erzeugt verschwommene Projektionen, die weniger auffällig sind als scharf abgegrenzte Kaustikmuster.

Komponentendetails

 

Auf das CoralCare LED-Array wird ein einzigartiger (zum Patent angemeldete) beschichteter Lichtleiter (siehe Abb. 6) aufgesetzt, um den erforderlichen Grenzwinkel zur Reduzierung der Kaustikeffekte zu realisieren. Über dem Grenzwinkel wird das Licht durch einen Lichtleiter aufgefangen und anschließend durch eine weiße Beschichtung auf dem Lichtleiter in alle Richtungen gestreut.

Abb. 6

Die entstehende Lichtverteilung ist in den nachstehenden Abbildungen dargestellt


Abb. 7.1

Abb. 7.2

Abb. 7.3

Abbildung 7.1 zeigt das direkte Licht von der LED mit einem durch den optischen Lichtleiter geschaffenen Grenzwinkel von 63 Grad.

 

Abbildung 7.2 zeigt das diffus reflektierte Licht, das aus dem Lichtleiter kommt.

 

Abbildung 7.3 zeigt die Summe von sowohl dem direkten als auch dem diffus reflektierten Licht, wie dies im CoralCare Produkt der Fall ist.


Disco-Effekt


Das Ausmaß des Disco-Effekts (farbige Schatten) wird durch die Optik deutlich reduziert.
Alles Licht (von jeder einzelnen LED und Farbe) mit einem Winkel > 63 wird in den Lichtleiter eingekoppelt. Innerhalb dieses Lichtleiters werden alle Farben gemischt und in einem diffusen, breiten Muster neu verteilt. Dieses Licht wird zu dem direkten Licht (mit Winkeln < 63 Grad) addiert (hinzugefügt), wodurch sich eine Quelle mit einer homogeneren Farbverteilung ergibt.


Glasplatte


Nach verschiedenen Praxistests wurde der Kaustikeffekt im Aquarium noch als zu dynamisch angesehen. Wie oben erwähnt, kann der Kaustikeffekt durch Vergrößern der Lichtquellenabmessungen reduziert werden. Die Abmessungen der virtuellen Lichtquelle können vergrößert werden, indem ein mittels abrasiver Strahltechnik in die Glasdeckplatte eingearbeiteter Diffusor vor der Quelle angeordnet wird.TDer Materialabtrag von der Abdeckplatte wird so abgestimmt, dass das Licht nur geringfügig gestreut wird, um die Abmessungen der Lichtquelle zu vergrößern, ohne (i) die optische Effizienz und (ii) die Strahlbegrenzung zu beeinträchtigen, die erforderlich ist, um störende Kaustik außerhalb des Aquariums zu unterdrücken.

 

Vorteile der CoralCare Optik:

• Erhebliche Reduzierung des Kaustikeffekts außerhalb des Aquariums (Abstrahlwinkel > 63 Grad)
• Licht mit einem Abstrahlwinkel > 63 Grad wird im Lichtleiter eingefangen und zu einer breiten diffusen Lichtverteilung gestreut, die keine Kaustik erzeugt.
• Kein optischer Lichtverlust < 63 Grad zwischen Quelle und Ziel.
• Deutliche Verbesserung der Farbmischung des LED-Moduls (siehe Abb. 8)
• Der Lichtleiter vergrößert die Abmessungen der Quelle, was zu ausgewogenen Kaustikeffekten führt.

Die gewählte Architektur führt zu einem optimalen Gleichgewicht zwischen Effizienz, gleichmäßiger Lichtverteilung im Aquarium, Farbhomogenität und dem richtigen Maß an Lichtdynamik.

Abb. 8: CoralCare Produkt