Problemet: å sammenligne armaturer i lux er feil

Percepción de luz: ojo humano vs glándula pineal del salmón Comparación entre la curva de sensibilidad del ojo humano (pico en verde-amarillo 555nm) y la sensibilidad espectral del sistema neuroendocrino del salmón (banda azul-verde 430-560nm) Ojo humano Sistema neuroendocrino del salmón 555 nm 380 700 nm 430 – 560 nm azul verde 380 700 nm Sensibilidad máxima en verde-amarillo Sensible al azul y al verde glándula pineal + cerebro profundo

Når en lakseoppdretters evaluerer armaturer for fotoperiode, er det første som vanligvis dukker opp i de tekniske databladene lumen og lux. Det er de mest kjente dataene, de enkleste å sammenligne, og de mest brukte i konvensjonell belysning. Problemet er at for fotoperiode hos laksefisk er lumen og lux feil målemetoder — og å bruke dem som sammenligningsgrunnlag kan føre til kjøpsbeslutninger som resulterer i ineffektive eller overdimensjonerte systemer.

Denne siden forklarer hvorfor, og hvilke målemetoder som er de riktige.

  • Lumen er enheten for total lysflyt fra en kilde. Lux er belysningsstyrken: mengden lumen som treffer en overflate per kvadratmeter. Begge enhetene er fotopiske — de er vektet etter det menneskelige øyets spektrale følsomhetskurve (CIE V(λ)), som har sitt maksimum ved 555 nm (grønn-gul) og i praksis ignorerer blå og røde bølgelengder.

    Det menneskelige øyet er lite følsomt for blått lys. Laksen derimot har sin maksimale fotonevroendokrine følsomhet i båndet 430–560 nm (blå-grønn). Dette sammenfaller med tilstedeværelsen av fotopigmenter (opsiner) i både pinealkjertelen og i dyphjernen, som har maksimal absorpsjon i samme område.

    Resultat: en armatur optimalisert for laksens fotoperiode emitterer forholdsmessig mer energi i det blå enn en konvensjonell hvit lyskilde. Sammenligner du den i lux eller lumen, vil den fremstå som "mindre lys" enn en hvit lyskilde med tilsvarende effekt. Men i fotobiologisk effektivitet for laksen kan den være to til tre ganger mer effektiv.

    Å sammenligne effektiviteten av fotoperiodearmaturer i lux er feil, siden denne enheten vekter det grønne spekteret som den primære stimuluskilden, og minimerer virkningen av det fysiologiske blå-effekten — i motsetning til det som er beskrevet i den tekniske litteraturen for laks.

  • Watt per kvadratmeter (W/m²) måler effekten av elektromagnetisk stråling som treffer en overflate, uten spektral vekting. Det er en ren fysisk enhet som ikke skiller mellom bølgelengder.

    For havbruk er W/m² betydelig mer korrekt enn lux fordi det ikke er påvirket av det menneskelige øyets følsomhet. Det har imidlertid en viktig begrensning: det skiller ikke mellom lys i det effektive båndet for laksen og lys utenfor det. En watt infrarødt lys og en watt blått lys teller likt i W/m², selv om det første ikke har noen effekt på pinealkjertelen.

    W/m² målt med en bredbåndssensor er nyttig som referanse for total irradians, men fanger ikke opp effektiviteten til de ulike spektrale områdene som er differensielt avgjørende i fotoperioden.

  • Enheten (µmol·m⁻²·s⁻¹) utgjør standarden som brukes av den globale havbruksindustrien for å måle det fotosyntetisk aktive fotonflukset (PAR, 400–700 nm). Det er enheten som rapporteres av LI-COR LI-192-sensoren, det internasjonale referanseinstrumentet for undervannsmålinger.

    µmol·m⁻²·s⁻¹ kvantifiserer antall fotoner uavhengig av opprinnelse så lenge de befinner seg i det fullstendige PAR-båndet. Det måler kun det totale antallet fotoner og tar ikke hensyn til den tilhørende fysiologiske effekten, siden det for eksempel tildeler samme relevans til et grønt foton på 550 nm, et foton på 470 nm (blått) og et rødt foton (660 nm).

    I tillegg inkluderer PAR-båndet røde bølgelengder (600–700 nm) som har liten effekt på laksens pinealkjertel, men som bidrar betydelig til den målte µmol-verdien.

    µmol er den beste tilgjengelige standarden i det generelle markedet, og EVOLUX bruker den som referanse. Men selv denne målemetoden overestimerer effektiviteten til kilder med høy grønn-rød emisjon og underestimerer den for kilder konsentrert i blått.

  • DUP-indeksen (Directed Useful Power) ble utviklet av EVOLUX LAB for å løse begrensningene til alle tidligere målemetoder. Den kvantifiserer presist den andelen av fluksen emittert av en armatur som faktisk når merden i de biologisk aktive bølgelengdene for laksen.

    DUP integrerer samtidig tre faktorer som konvensjonelle målemetoder ignorerer eller behandler separat:

    1. Laksens aksjonsspektrum DUP tar hensyn til lysemisjonen generert av armaturen i form av strålingskraft (lyswatt), noe som gjør det mulig å evaluere den reelle elektriske effektiviteten direkte (W/W). DUP vekter emisjonen i henhold til den spektrale følsomhetskurven til laksens pinealkjertel, i stedet for det menneskelige øyets kurve. Kun lys i området 430–560 nm bidrar betydelig til DUP.

    2. Vinkelfordeling av emisjonen Siden lys hos laksefisk opptas gjennom pinealkjertelvindiet og ikke gjennom øynene, er det ikke alt lys emittert i enhver retning som når det nevroendokrine systemet på en nyttig måte. Lys emittert mot overflaten eller lateralt er underutnyttet eller direkte bortkastet energi. DUP tar hensyn til armaturens faktiske romlige fordeling — målt med VISO LabSpion-systemet i EVOLUX LAB — og teller kun den andelen som effektivt treffer innenfor merdvolumet.

    3. Spektral demping i vannet Sjøvann absorberer de ulike bølgelengdene differensielt. Røde bølgelengder dempes mye raskere enn blå og grønne. DUP anvender den spektrale dempingskoeffisienten for sjøvann for å representere irradiansen i vannsøylen der fiskene befinner seg, ikke bare ved overflaten under armaturen.

Forskjellen i praksis

En armatur med høy emisjon i kaldt hvitt lys (6500K) kan ha en betydelig lavere DUP enn en med spektrum konsentrert i blått ved samme strømforbruk, selv om den første viser flere lumen og mer lux i databladet. DUP gjenspeiler det det nevroendokrine systemet hos laksen faktisk mottar under oppdrettsforhold, og forklarer på en bedre måte lyseffektiviteten på denne arten.

Målemetode Tar hensyn til laksens spektrum Tar hensyn til emisjonsretning Tar hensyn til vanndemping Anbefalt bruk
Lux /
Lumen
Menneskelig øye Nei Nei Kun menneskelig belysning
W/m² Bredbånd Nei Nei Referanse for total irradians
Wrad/W · m²
µmol·m⁻²·s⁻¹
(PAR)
Delvis
(400–700 nm flat)
Nei Nei Generell havbruksstandard
DUP
(EVOLUX)
Nyttig spektrum for laksen Romlig lysfordeling Spektral demping i sjøvann Evaluering av nyttig lyseffekt for laksen

Hvorfor dette er viktig når man sammenligner leverandører

Når en armaturleverandør presenterer sine produkter med data i lux eller lumen, bruker de den mest fordelaktige målemetoden for konvensjonelle hvitlyskilder — og den minst relevante for den biologiske effekten på laksen. En teknisk kjøper som sammenligner produkter kun i lux kan ende opp med å velge den minst optimale armaturen.

EVOLUX publiserer DUP-data for TEMPEST-linjen målt med det goniophotometriske systemet VISO LabSpion i EVOLUX LAB, med sporbar og reproduserbar metodikk. Vi er de eneste i bransjen med denne interne måle- og karakteriseringskapasiteten.

DUI V2.0 Simulator — EVOLUX

For å be om DUP-data for TEMPEST eller en komparativ analyse med data fra andre leverandører: tempest@evolux.cl