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Postby escamoteur » 10 Mar 2015 14:15
Hallo,

die meisten Düngeempfehlungen sind immer bei Beleutungen vom z-B- 0,5Watt/l angegeben. Da ich aber eine LED-Beleuchtung habe die ca. 30Lumen/l macht würde ich das gerne umrechnen.

Gruß
Tom
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Postby fischbock » 10 Mar 2015 16:05
Hallo Tom,

So etwas wie eine Formel oder Umrechnungstabelle wirst Du da nicht finden.

30 lm/l sind grundsätzlich aber schon recht ordentlich und sollten die Pflege der meisten Pflanzen, auch lichtbedürftigeren, ermöglichen.

Ganz grob liegst Du damit vielleicht im Bereich von 0,5-0,7 W/l (T5 mit Reflektor).
Gruß,

Dirk.
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Postby escamoteur » 10 Mar 2015 16:13
Vielen Dank Dirk. Das hat mir schon viel geholfen.
liebe Grüße
Tom
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Postby omega » 10 Mar 2015 21:08
Hi,

LED ist nicht gleich LED und 30lm/l sind nicht gleich 30lm/l. Bei dieser Beleuchtung z.B. gehen locker mal 20-30% vom Licht zusätzlich zu den bei LED üblichen 10% verloren.

Grüße, Markus
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Postby Stele » 11 Mar 2015 08:15
Hallo Markus,

kurze Nachfrage zu deinem Einwurf. Spielst du darauf an das bei der von dir gemeinten Lampe keine Optiken verwendet wurden und somit viel Licht am Becken vorbei geht? Oder woran machst du den Lichtverlust fest?

MFG Darius
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Postby escamoteur » 11 Mar 2015 09:33
Hallo Markus,

was meinst Du mit den 10% Verlust bei LEDs?

Meine Beleuchtung besteht aus 14 Cree XP-G R5 mit 120° Abstrahlwinkel direkt über der Abdeckscheibe. Da sollten keine größeren Verluste entstehen.


27349

Gruß
Thomas
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Postby omega » 11 Mar 2015 16:33
Hi,

Stele wrote:Spielst du darauf an das bei der von dir gemeinten Lampe keine Optiken verwendet wurden und somit viel Licht am Becken vorbei geht? Oder woran machst du den Lichtverlust fest?

bei der Leuchte strahlt recht viel Licht am Aq. vorbei, ja.

escamoteur wrote:was meinst Du mit den 10% Verlust bei LEDs?

Meine Beleuchtung besteht aus 14 Cree XP-G R5 mit 120° Abstrahlwinkel direkt über der Abdeckscheibe. Da sollten keine größeren Verluste entstehen.

Die 120° liegen bei der Halbwertsbreite. Zwischen 120° und 170-190° liegen noch ca. 12% des emittierten Lichts. Ich hab' die Lichtverteilungskurve einer Cree XLamp mal deswegen integriert.
Je näher die LED an der Wasseroberfläche, desto mehr Licht gelangt ins Wasser. Aber allein Deine Glasscheibe hält 8% des Lichts nur durch Reflektion zurück, und der Transmissionsgrad beträgt je nach Glasdicke 83-90% (Quelle: http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Glas_Optische-Eigenschaften-von-Glas_159083.html). Die Glasscheibe verbraucht demnach ca. 18% Licht, außer sie wäre optisch vergütet. Könnte man mal mit einem Luxmeter nachmessen.
In anderen Leuchten ist allerdings meist auch Glas oder Plexiglas oder ähnliches verbaut.

Grüße, Markus
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Postby escamoteur » 12 Mar 2015 09:07
Danke! D.h. auch für LED-Beleuchtungen wäre ein Reflektor zu überlegen.

Gibt es eigentlich schon Unterwasser-Luxmeter, damit man objektiv die Helligkeit im Becken messen kann?
Gruß Thomas
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Postby omega » 12 Mar 2015 11:30
Hallo Thomas,

escamoteur wrote:Gibt es eigentlich schon Unterwasser-Luxmeter, damit man objektiv die Helligkeit im Becken messen kann?

unter Wasser zu messen, halte ich für nicht notwendig, außer man möchte z.B. die Beleuchtungsstärke am Blatt kennen. Es reicht, die Beleuchtungsstärke an mehreren Stellen auf der Wasseroberläche - also in einem bestimmten Abstand zur Leuchte - zu messen, möchte man unterschiedliche Leuchten/Beleuchtungssysteme objektiv miteinander vergleichen (ich geh' jetzt einfach mal von dieser Motivation aus).

Grüße, Markus
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Postby thohenn » 12 Mar 2015 14:53
Hallo zusammen,

nachdem ich hier seit Jahren schweigend mitlese muss ich jetzt doch mal mal meine Überlegungen aufschreiben (Vorstellungsthread folgt dann beizeiten).

Mir hat die Lampe im obigen link recht gut gefallen, deswegen habe ich sie vor einiger Zeit nachgebaut. Sie ist so konstruiert, dass die LEDs nur einige cm über der Abdeckscheibe liegen. Dabei ist mir aufgefallen, dass das Aquarium mit Abdeckscheibe deutlich sichtbar dunkler ist als ohne und der Raum entsprechend deutlich heller.

Ich habe mir denn einige Gedanken zu Transmission, Winkelabhängigkeit und Totalreflexion gemacht. Bleiben wir bei der oben genannten Quelle. Die Transmission von 83-90% gilt ja nur für senkrecht einfallendes Licht. Das tut es in unserem Fall nur direkt unter der LED. Je höher aber der Einfallswinkel, desto mehr Licht wird reflektiert (und weniger gebrochen) und entsprechend weniger transmittiert. Im schlimmsten Fall bis hin zur Totalreflektion. Leider ist der Zusammenhang zwischen Einfallswinkel und Reflektionsanteil nichtlinear und mir auch nicht bekannt, weswegen eine direkte Integration über den Winkel erstmal nicht möglich ist. Aber ich versuche mal abzuschätzen:

Bleiben wir beim dem in der Quelle genannten Brechungsindex n_2 = 1.5 für Glas und approximieren Luft mit Vakuum (n_1 = 1). Der kritische Winkel theta* (Winkel zwischen Lichtstrahl und Normale der Abdeckscheibe), bei dem Totalreflektion beim Übergang von Glas zu Luft auftritt berechnet sich dann nach Snellius zu:

theta* = sin^{-1}(n_1 / n_2) = 41.8°

Gehen wir nun von einem Standard 54l Becken mit 30cm Tiefe aus, und dass die LED mittig, ca 5 cm über der Abdeckscheibe hängt. Dann ergibt sich für den Einfallswinkel theta_ 1 am Rand des Beckens

theta_1 = tan^{-1}(15cm / 5cm) = 71.5°

und für den Einfallswinkel theta_2 am Übergang Glas/Luft nach der Brechung am Übergang Luft/Glas:

theta_2 = sin^{-1} ( sin(71.5°) / 1.5 ) = 39.2°.

Damit sind wir meines Erachtens schon gefährlich Nahe an der Totalreflektion womit die Transmission im Randbereich des Beckens gegen Null gehen sollte. Dh die Aussage "Je näher die LED an der Wasseroberfläche, desto mehr Licht gelangt ins Wasser. " ist nicht ganz richtig (zumindest wenn noch eine Abdeckscheibe dazwischen ist). Es geht eher darum den optimalen Punkt zu finden, an dem sich Reflektion und Verlust durch 'nebenrausstrahlen' grade ausgleichen. Oder man lässt die Abdeckscheibe einfach weg.

Bitte korrigiert mich falls ich mich total verrannt hab.

Grüsse
Thomas
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Postby omega » 12 Mar 2015 17:41
Hallo Thomas,

thohenn wrote:Bleiben wir beim dem in der Quelle genannten Brechungsindex n_2 = 1.5 für Glas und approximieren Luft mit Vakuum (n_1 = 1). Der kritische Winkel theta* (Winkel zwischen Lichtstrahl und Normale der Abdeckscheibe), bei dem Totalreflektion beim Übergang von Glas zu Luft auftritt berechnet sich dann nach Snellius zu:

den Fehler hatte ich auch gemacht, bis mich Robert korrigierte (allerdings bzgl. Luft/Wasser): Du verwendest Gleichungen, die den Übergang des Lichts von Glas nach Luft beschreiben. Diese lassen sich z.B. auf Glasfaserleitungen anwenden.
Bei der Aquarienbeleuchtung allerdings handelt sich um den Übergang des Lichts von Luft auf Glas. Und da gelten andere Gesetzmäßigkeiten.
Guck mal von innen durch eine Fensterscheibe auf ein Objekt draußen, dessen Licht von draußen schräg in Deine Richtung auf die Schreibe fällt. Würde bei den z.B. 41.8° Totalreflektion eintreten, könnte man ab diesem Winkel nichts mehr sehen, was sich draußen befindet. Ist aber nicht so.
Beim Schnorcheln/Tauchen sieht man den Effekt der Totalreflektion von unten an der Wasseroberfläche dagegen sehr deutlich.

Robert hat den Reflektionsgrad bzgl. Luf->Wasser aus den fresnelschen Formeln hergeleitet: http://www.hereinspaziert.de/Mythen/Beleuchtungsdauer.htm
Hier gibt keine Totalreflektion.

Grüße, Markus
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Postby Wuestenrose » 12 Mar 2015 17:56
'N Abend...

thohenn wrote:Die Transmission von 83-90% gilt ja nur für senkrecht einfallendes Licht.

Nö. Für senkrecht einfallendes Licht steht dort: "... bei senkrechtem Lichteinfall wird etwa 8% des Lichtes an den Grenzflächen reflektiert. ". Ich finde die Angaben dort etwas schwammig oder mißverständlich formuliert. Unter Vernachlässigung der Dämpfung des Glases (kann man, denke ich, bei dünnen Scheiben) sieht die Transmission bei anderen Einfallswinkeln als 0 ° so aus. Das ist zwar für PMMA mit η = 1,49 gerechnet, aber bei Glas mit η = 1,5 sieht das (fast) identisch aus.

Im schlimmsten Fall bis hin zur Totalreflektion.

Totalreflektion gibt es nur beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium, nicht aber umgekehrt. Lassen wir den Grenzfall δ = 90 ° außer acht, gibt es bei der Transmission von Licht durch Glas keine Totalreflektion.

Edit: Markus war schneller.

Grüße
Robert
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Postby thohenn » 12 Mar 2015 18:55
Hallo zusammen,

Ihr habt Recht beim Übergang Luft/Glas kann es nicht zur Totalreflektion kommen. Aber das Licht muss ja auch aus der Scheibe wieder raus. Da ist der Übergang vom optisch dichteren zum dünneren Medium (siehe Skizze).

27364

Trotzdem Markus Beispiel mit Tauchen und Fenstern ist recht einleuchtend. Mich würde interessieren wo mein Denkfehler ist.
Nach Roberts Kurve haben wir bei 70° Einfallswinkel 70% Transmission, was nicht so gravierend ist wie ich anfangs vermutet habe, aber auch nicht komplett vernachlässigbar.
Ich hab mal ungefähr auf der Höhe der LEDs ein Foto gemacht auf dem man im markierten Bereich die Reflektion sieht (die untere Schraube des Regals existiert nicht hinter der Scheibe). Bin mir aber weder sicher ob das die gleichen Bedingungen sind, weil andere Richtung des Lichts, noch ob die Reflexion auch von der hinteren Seitenscheibe kommen kann.

27363

Grüsse
Thomas

@Robert: Wie bekomm ich die griechischen Buchstaben hier rein?
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Postby Wuestenrose » 12 Mar 2015 20:59
'N Abend...

thohenn wrote:Aber das Licht muss ja auch aus der Scheibe wieder raus.

Rechne Dir mal aus, welchen Winkel der Lichtstrahl beim Eintritt ins Glas haben müsste, damit es beim Austritt zur Totalreflektion kommt :wink: ...

@Robert: Wie bekomm ich die griechischen Buchstaben hier rein?

Hab ich aus der Zeichentabelle hier reinkopiert.

Grüße
Robert
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Postby omega » 12 Mar 2015 22:57
Hallo Thomas,

thohenn wrote:Nach Roberts Kurve haben wir bei 70° Einfallswinkel 70% Transmission, was nicht so gravierend ist wie ich anfangs vermutet habe, aber auch nicht komplett vernachlässigbar.

weil ich meine LED-Leuchte rel. hoch hängen wollte und wegen Blendung sind bei ihr Reflektoren verbaut. Mit einem Wirkungsgrad von 89% bzw. 93% bringen diese auch noch den Lichtanteil außerhalb des FWHM (120°) der LED nach unten Richtung Aq., und dabei in einem max. Winkel, bei dem Reflektionsverluste keine nennenswerte Rolle spielen (30° bzw. 40°).

Die verspiegelten Reflektoren blenden gar nicht. Bei denen sieht man am Tag nicht, ob die LED überhaupt an ist. Dazu muß man schon auf die Wasseroberfläche oder tief unten rein gucken. Die weißen, die ich erst nicht verwenden wollte, blenden dagegen schon, aber wenigstens nur nach unten und nicht zur Seite und bei weitem nicht so stark wie eine blanke LED.

Andere LED-Leuchten - auch DIY - streuen erheblich mehr Licht durch die Gegend. Von deren angegebenen 80-150lm/W bleiben effektiv eher nur 68-127lm/W oder noch weit weniger übrig, die im Aq. ankommen.

Grüße, Markus
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