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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

スペクトルメーター自作キット

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追記:2012/08/23 18:00
どうも売り切れたようです。残念。。。汗


これは何でしょう?

これは何?

答えは、スペクトロメーター(分光器)の光学ユニットの中身でした♪

回折イメージ

うひょ~買っちゃったんですぅ~♪

普通にネットで分光器を検索すると、Ocean OpticsStellarNetなど有名どころの製品は50万-100万は当たり前で、とても個人で所有できる代物ではありません(汗)
で、庶民的な廉価版が無いものかと、日々探索しているわけですが、なかなかコレ!ってモノが見つかりません。
この辺が一番現実的かな?とも思うのですが、ただスペクトルを測るだけで10万と言うのもちょっと。。。そこまで出すならもうちょっと出して放射照度、色温度、演色性なんかも測れるモノが欲しくなったり。。。

そんな悶々とした中、先月末に面白いモノを見つけました。
どこかの中古の払い下げユニットを利用した自作キット分光器なる怪しげなブツです。
でも光学ユニットはクロスチェルニーターナー方式の本格的な分光器が載ってます!
CCDは一応ソニー製の2047ピクセルで、回折格子も1800 l/mmが付いてて、理論上、下は300nmから上は800nmまで受光可能とあります。
海外通販ではありますが、なんと$50の送料入れても2万で買える代物でした(曝)

但し、あくまでも「自作キット」と言う部分がミソ。CCDへの波長の整列などアライメントを自分で調整しなければなりません。その上ソフトウェアとのキャリブレーションも。。。そんなん素人には無理でしょ。
でも、もしアライメント済みの完成品が欲しいなら倍の4万で売るとの事。それでも安い!
なのにチャレンジャーな僕は2万円のキットの方を購入してみました。ワイルドだろぉ?
(キットと言っても組み立て済みですが、光学ユニットの分解・調整が必要です)

で、いざ届いたは良いけど、案の定スペクトルは大雑把に出る程度で、波長とのマッチングはデタラメでした。まあ、判っては居ましたが、ちょっとは淡い期待してたのに。。。笑
ま、夏休みの自由研究だと思って、分光器のしくみを勉強するのも粋なもんでしょう♪
で、暇を見つけてはシコシコ。。。
幸い、BHの高精度分光強度計で測定したLEDデータが山のようにありますので、本来ならばレーザーダイオード等を使ってアライメントを取るところを、単波長のLEDで代用しつつ、下は400nmから上は500nmまで、ほぼ完璧にアライメントできました♪
問題は黄色が弱いのと赤以降がうまく出ないこと。。。製造元はフォーカスミラーの調整が原因って言うけど、何度やっても駄目。ま、どうせ海中スペクトルで赤は扱わないし、僕もあまりこだわらないので、パスしました(汗)

バイタルウェーブ・バイオレット測定中の様子♪

スペクトルメーター測定風景

シアン500nm以下を測る分にはバッチグー♪
一応、カッチョイイPC用ソフトウェアも付いてるし、それで2万なら結構な満足度です。
それに、LED素子の単波長を個別に測る分には十分重宝できそう♪

ちなみに黄色が弱いとか赤が出ないって言うのはこんな感じです。

スペクトル測定 - LED、電球、蛍光灯

これはLED電球と白熱電球と蛍光灯の合成イメージですが、どうしても黄色が凹むのと、どうも600nmを超えてからのデータが可笑しなことになってます。
ま、直す気はありませんけど(笑)

こないだ届いたMazarraのLED素子も測ってみました。

スペクトル測定 - Mazarra LED素子(400/420/430/500nm)

左から旧420nm(S35)、新420nm、新430nm、500nmです。
うむ。余は満足じゃ♪
あ、Mazarraの素子も近日紹介しますね。話がこじれてまとめるのが大変で。。。

で、さすがに普通に買ってすぐに使用できる代物じゃ無いし、完成品の精度も怪しいので、自信を持ってオススメできないので、今回は混乱を避けるため購入元の紹介は割愛しておきます。もしそれでも挑戦してみたい方はメールください。但し、アライメントやキャリブレーションの方法は僕も完璧には制覇できてないので、すべて自己解決でお願いします。
ま、市販の1/10以下で買えるスペクトロメーターですから、オモチャだと思って徹底的にいじり倒せば、十分楽しめると思います。

こちらのエントリーもどうぞ♪

光の測定いろいろ

この記事を含むタグの全記事リスト: eco-lamps KR93SP LEDうんちく スペクトル 測定器

え?
もう8月なの!?
ひぃぃぃ!!!

と言う訳で、フルスペ夏の節電キャンペーンも本日いっぱいで終了です。
せっかくキャンペーン向けに太陽光を題材にした光講座でもしようと思ってたのに、、、
ホント、月日が経つのは年々加速してますね。あと20年もすれば僕も還暦ですし。。。

まあ、でもせっかくなので、最終日だけど光講座やっちゃいますか♪
じゃないと採り貯めたデータも無駄になるし(笑)

7/4は薄曇りでした。。。
って、いつの話やねん(曝)

7/4 某ビルの屋上から

とは言え、日差しは夏らしく強めだったので、太陽光をいろいろ測ってみました。

  • 照度 [lx]
  • PPFD(光合成光量子束密度) [umol/m2/s]
  • 放射照度 [W/m2]
  • UV(A+B) [mW/cm2]

の4パターンです。
いろいろな単位を計り知る事で、果たして何が見えてくるでしょうか?

この日は、多少薄く雲がかかってましたが、さすがは太陽光。強力です。

7/4の太陽光測定

ただ、もっと夏らしいデータが欲しくなったので、ピーカン日和を待つ事に。。。
そして、待ってる間に記憶喪失に。。。汗

そしてある日、ジリジリと照りつける太陽を見上げ、遂に思い出しました!
時は既に7/28 15:00ちょい前(曝)
あぁ、お昼ならもっと良いデータ採れたかなぁ。。。ま、いっか。

7/28の太陽光測定

せっかくなら10万ルクス採りたかったなぁ。。。
ん? なんか、紫外線高くない? 地球大丈夫?

PPFD計(光合成光量子束密度)はその名の通り光合成が対象となるので、波長範囲はおよそ400-700nmとなります。これは照度計の測定範囲ともほぼ一致していますが、照度計の感度特性が人間の目の比視感度を基準としているのに対して、PPFDは光合成の作用感度特性(光合成有効放射)を基準にしています。よって、得られる値はまったくの別物ですが、アクア向け照明の機器間の光量比較には双方ともある程度の目安にはなります。但し、照度とPPFDを直接的に比較することは無理ですし無意味です。
放射照度はピーカンの太陽光(基準太陽光)で1,000W/m2になるよう定義された単位だそうで、およそ太陽光の全スペクトルが対象となります(写真の日射計は特性上400~1,100nmまでが対象ですけど)
写真のUV計は280-320nmのUV-Bと320-400nmのUV-Aが対象で、個別に測定する事はできません。
それぞれの評価範囲と特性をグラフで表すとこんな感じです。

各測定器の評価範囲

照度は見ての通り緑がピークになっていて、仮に青や赤に強い光強度があってもほとんど値には影響しません。本当に「人間の目にとって明るいか暗いか」を目安にした単位です。
一方PPFDは、青と赤でやや感度が異なりますが、まあ、ある程度フラットに波長全域の光強度を積算した値が拾えると考えてOKです。ただ、僕のPPFD計は400-700nmが評価範囲なので、400nm以下や700nm以上の波長は測定値に含まれません。
そして、照度やPPFDのようなフィルターを持たないプレーンな値が拾えるのが放射照度計やUV計です。これらを足せば、およそ太陽光の全スペクトルの光強度を知る事ができるでしょう。ただ、放射照度はW/m2、UVはmW/cm2(μW/cm2)が主流なので、足す際は単位を揃える必要がありますけどね。

これらは測定の目的に合わせて使い分けると良いでしょう。

ついでにフルスペも測ってみました。

フルスペも測りましょう

まずは、いつもの30cm距離の測定結果はこんな感じ。

フルスペ24インチの光測定@30cm

太陽光と比べて、あまりに違うのが放射照度とUV。太陽光は紫外線や赤系の波長や赤外線が如何に多いのかがよく判りますね。それだけで10倍以上の差があるのですから。
フルスペは「UV大盛り♪」とよく言いますが、それはあくまでも400nmや420nmのピンポイントの波長の量であって、それ以下の本当の紫外線が大盛りな訳ではありません。UV計で見れば、写真のようにたかだか0.05mW/cm2に過ぎません。紫外線はほとんどゼロみたいなもんです。

ちなみに、もっと光量が欲しい場合は、水面距離20cmにするとまだまだ揚がります。

フルスペ24インチの光測定@20cm

ここまでくると、ようやく薄曇りの太陽光並みのPPFDがお目にかかれます(笑)
あくまでも太陽光(て言うか水深3-5M)のスペクトルを保持した上でこの光量を絞り出すのはなかなか至難の業なんですよ。美味しく味わって頂いてくださいね(笑)
ちなみに、付属のタンクブラケットで設置した場合は水面距離が15cm前後になるので、もっと上がると思います。サンゴの反応を注意深く観察して、適切な高さに調整してください。近づけすぎて白化させないように。。。

光源 照度
[lx]
PPFD
[umol/m2/s]
放射照度
[W/m2]
UV(A+B)
[mW/cm2]
太陽光 7/28 14:50 晴れ 88,500 1,789 844.0 5.18
7/04 14:39 薄曇り 53,600 1,181 616.0 2.27
KR93SP-24S @20cm 45,000 1,166 74.9 0.06
@30cm 35,260 758 48.6 0.05

さて、色々と測ってみましたが、それぞれの単位の概要はおよそ掴めたと思います。
結論としては、僕らがサンゴの光合成や蛍光タンパクを対象として色揚げを考えた場合、上記のどの単位を測定したとしても、その光源の光量は知る事ができますが、光源に含まれる波長分布を計り知る事はできません。あくまでもこれらは特定の波長範囲の総和量に過ぎないのですから。
よって、例えば「スギノキの色揚げに400-420nmの光強度が欲しい」等、目的の波長の光強度を知ろうとするなら、分光強度計などのスペクトロメーターに頼るしかありません。とは言え、それは個人では無理な話ですから、現状では光量やスペクトルデータを公開している製品だけが頼りです。それか、気まぐれで誰かさんがスペクトル測ってくるとか(笑)

フルスペとSCのスペクトル

はぁ。。。スーパークールのスペクトルって、ホント惚れ惚れしますよね。。。
こんなん、色揚がりしたくなくても揚がっちゃいますよ(曝)
言うならば、光量よりも色揚げ重視のメタハラと言えるでしょう。

一方、コーラルグロウ系のメタハラは、目立った色揚げ要素には欠けますが、メインの青に強いピークを持っていて、何より250Wでの光量は半端ないです。そのため、相対的に420nmのピークにもそれなりの光強度が発生します。堅実なランプですよ、まったく。

さて、フルスペですが。。。スペクトルはもはや完成されているので、強いて言うならば、やはり光量かな。ま、元々1W駆動なので既に考え得る目一杯の光量は確保されてはいますが、実はひとつだけ光量アップの可能性が残されています。それが、日亜の白色LED特許網です。それさえ切れたら、遠慮なく最強の白色LEDを搭載できるんですが(汗)
それで多分、今より20%くらいは明るくなるんじゃないかなぁ。。。

以上、節電キャンペーン企画「光講座」でした♪
・・・なんかの奴には立つかしら?

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超高演色白色LEDの実測スペクトル

この記事を含むタグの全記事リスト: LEDうんちく スペクトル 太陽光LED 測定器

なんかねぇ、もうすっかり電車も上手に乗れちゃうよねぇ♪
一番の進歩は、みどりの窓口で指定席の窓側席をお願いした時!
今までは青二才が窓側席お願いしても「無いです」って即答で拒否られたけど、
今は貫禄がにじみ出ちゃって向こうから窓側席献上してくるぜぇ?(どんな偏見)

と言う訳で、ちょっとまた用事があってBHへお邪魔してきました。
やることが多くて今回もお忍びな遠征だったけど(汗)

またまた面白いアイテムに遭遇しただぜぇ?

スペクトロメーター

右はいつもの高級車並み高精度分光光度計ですが、左は今回のニューフェイス♪
こちらは高級車よりゼロが1ヶ少ない廉価版。とは言え軽くフルスペ5台分(曝)
そして一番の売りはパソコンソフトが多機能でいろんな事ができちゃうこと♪

スペクトロメーターでの測定データ

高級車はただエクセル用のCSVデータ吐き出すだけ(右図)だけど、廉価版はパソコン画面を見ながらリアルタイムに色度や色温度なんかもバンバン表示可能♪(左図)
ただ難点は、感度が超シビアで使いにくいこと。。。
ちょっと角度がズレただけでズバッとガバッと暴れちゃうぜぇ?
だからあくまで簡易ツールの域を出ないぜぇ?
フルスペ5台分なのにだぜぇ?笑

で、これらを駆使して、またまた暴露系ネタをガンガン発掘してきました♪
でも急に出すとショックが大きいので今日は平和なネタからいきます(笑)

気になる気になる超高演色白色LEDの実測スペクトルが遂に!!!
とくとご覧あれ!!!

超高演色白色LEDのスペクトル比較

UVチップ+RGB蛍光体で知られるCCSや小泉ダウンライトのLED素子は過去にも何度か紹介してきましたが、小泉のは今回初めてスペクトルを測りました。
そしてビックリ!?
光源が微妙に400nmじゃない! 420nmか?
しかもRGB蛍光体3色がお行儀良すぎ!!!
LEDらしからぬ他に類を見ない唯一のスペクトル!!!
これ、完璧に疑似太陽光じゃんっ♪

しかーし!

  • 3発3W製品で約15,000円(一般LEDの10倍以上)
  • 発光効率30-40lm/W(一般LEDは100-140lm/W)
  • 蛍光体寿命短し(特に400nmの場合)
  • 入手性悪し

と言う訳で、CCSも含め、UV+RGB蛍光体による白色LEDは、未だ色々と欠点が多く、とてもアクア用途に多灯できる代物では無いのだ。一時は僕も頑張った(笑)が、結局今のフルスペのように多色LED合成によるフルスペクトルが結局南極一番メリットが多いと言う結論に行き着いたのだった。。。ただ唯一、光の混ざりに関しては単色白色LEDには敵わないけど、まあ、今後の課題だぜ。。。

とは言え、小泉のダウンライトで猫草を栽培した時は、小さな鉢だけどよく育ったなぁ。。。
淡水20cmキューブで水草少々?くらいなら手頃かも?

おっと、僕の使ってた小泉ダウンライトADE951191はもう廃盤みたい。
現行の後継機種はこちらになります。

小泉ダウンライト XDE951389

小泉ダウンライト
唯一のUVチップ+RGB蛍光体による超高演色白色LED採用品
Ra97
昼白色 5000K
XDE951389(W)
XDE951391(B)
¥24,000 (実売¥15,000)
4.5W
135lm
30.0lm/W
小泉ウェブカタログ(147-148P)

うおおお。。。遂にRa97までいったか。。。じゅる。。。
てか、未だに30lm/Wて。。。苦笑

では、以降暴露系に続く。。。

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