ATI-Röhren
im Test
Dipl.-Ing.
(FH) Lars Sebralla
Diese Seite ist keine Werbung, sondern soll dem Anwender die Thematik genauer erläutern
Was ist ATI ?
ATI steht für
Aquarium
Technik
Inovationen
und ist ein neunes Beleuchtungskonzept, welche Herr Oliver Pritzel im folgenden
erläutert.
Vorteile
der neuen Lichttechnik
Gleichmäßigere
und diffusrer Ausleuchtung
Je tiefer man in
das Meer hinabtaucht, umso blaustichiger wird das Licht. Jedoch verändert
sich nicht nur die spektrale Zusammensetzung des Lichtes sondern auch die
Ausrichtung des Lichtes wird beeinflusst. Es strahlt diffuser, so dass
Schatten weniger kontrastreich sind. Hier erhalten Korallen mehr Licht
von der Seite, was sich auf die Wuchsform vieler Korallenarten auswirkt.
Von diesem Standpunkt aus betrachtet sollte man in der Meeresaquaristik
nicht nur auf die Farbtemperatur (Kelvin) der Lichtquelle achten, sondern
auch auf die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung eines Aquariums
,um ebenfalls ein diffuseres Licht zu bekommen. Hierzu eignen sich besonders
Leuchtstofflampen. Im Gegensatz zu den Halogenmetalldampflampen, wo es
sich um eine punktförmige Lichtquelle handelt, strahlen Leuchtstofflampen
das Licht gleichmäßig über Ihre gesamte Länge ab.
Untersuchungen über das Verteilungsmuster der Lichtintensität
in Aquarien bestätigen, das Leuchtstofflampen zu einer sehr gleichmäßigen
und Halogenmetalldampflampen zu einer eher ungleichmäßigeren
Verteilung der Lichtintensität führen. Aber auch die Ausrichtung
des Lichtes ist mit Leuchtstofflampen günstiger als mit Metalldampflampen.
Durch die eher flächenmäßige Beleuchtung eines Aquariums
mit Leuchtstofflampen, erhalten die Korallen wie in der Natur auch Licht
von der Seite. (siehe Diagramm)
Schematische Darstellung bei der Beleuchtung eines Aquariums mit einer Halogenmetalldampflampe | Schematische Darstellung bei der Beleuchtung eines Aquariums mit einer Leuchtstoffröhre. |
Der extreme Schlagschatten,
wie man Ihn von Halogenmetalldampflampen her kennt und so manch schön
gefärbte Acropora von unten eher unscheinbar aussehen läst,
ist bei der Betreibung mit Leuchtstofflampen weitestgehend vermieden. Die
Korallen erhalten wie in der Natur auch ein gewisses Streulicht von der
Seite, was sich nicht nur auf die Wuchsform sondern z.B. auch positiv auf
Durchfärbung von Koralle auswirkt.
Lichtintensität
Mann weiß,
dass die Lichtstärke für die Produktion und Erhaltung von Farbpigmenten
bei Korallen eine bedeutsame Rolle spielt. Bisher hatten im Punkt Lichtintensität
die Leuchtstofflampen gegenüber den Halogenmetalldampflampen klar
das nachsehen. Doch die Entwicklung in der Lichtindustrie bleibt nicht
stehen. Die neue T 5 Technologie mit Ihren nur 16 mm dünnen Leuchtstoffröhren
ermöglichen endlich Lichtintensitäten, die auch für mittlere
und größere Aquarien mehr als befriedigend sind. So kann
man mit diesen neuen Lampen in Verbindung mit lichtechnisch optimierten
Reflektoren eine 2-3 fache Lichtintensität gegenüber
den normalen 26mm Leuchtstofflampe vergleichbarer Länge erreichen.
Bei der Konstruktion
der Leuchtbalken wurde ein Bauform gewählt, die ein lückenloses
aneinander reihen der Reflektoren ermöglicht. Dadurch ist es möglich,
die ohnehin schon intensiven Leuchtröhren, zu einer kompakten zusammenhängende
Leuchteinheit zu gestalten, so das ein hoher Fluß an PAR-Strahlung
gewährleistet ist, der gerade für die Erhaltung und Synthese
der Farbpigment bei kleinpolypigen Steinkorallen sehr wichtig ist.
Der sogn. Farbschwellenwert (nach Dana Riddle) für fast alle kleinpolypigen
Steinkorallen wird somit ohne Probleme überschritten. Hinzu
kommt noch, das die Lichtausnutzung der Korallen günstiger ist als
bei einer punktförmigen HQI-Beleuchtung, da die Selbstabschattung
durch das diffusere Neonlicht geringer ist, wodurch prozentual mehr Licht
auf die Koralle fällt und somit für die Photosynthese zur Verfügung
steht. Da die gesamte Oberfäche des Aquariums beleuchtet wird, ist
der Lichtverlust mit zunehmender Wassertiefe nicht mehr so stark, wie bei
der Beleuchtung mit punktförmigen (z.B. HQI-Brennern)
Lichtquellen. Dies
konnte auch durch Messungen festgestellt werden. Ohnehin ist der Leistungsverlust
zur Wasseroberfläche schon geringer, da durch die geringere Wärmeentwicklung,
die Lampen näher ans Wasser geführt werden können.
Energieeinsparung
und Wirtschaftlichkeit
Durch den Einsatz
von modernen elektronischen Vorschaltgeräten erhält man eine
höhere Lichtausbeute pro Watt. Während man z.B. bei den meisten
Halogenmetalldampflampen (je nach Lampentyp) eine Lichtausbeute von 70
– 80 Lumen/Watt hat, erzielt man inzwischen mit den T5 Leuchtstofflampen
schon Werte bis zu 104 Lumen/Watt. Doch nicht nur die höhere Lichtausbeute
pro Watt sondern vor allem die lange Lebensdauer dieser neuen Röhren
hilft dem Aquarianer Geld einzusparen. Mit einer durchschnittlichen Lebensdauer
von 20.000 Stunden und einem Lichtstromerhalt von 90% (Quelle: Osram) über
18.000 Stunden (über 5 Jahre bei einer Brenndauer von 10 Stunden/Tag)
brauchen diese Leuchtmittel wesentlich seltener ausgetauscht zu werden
als bisher.
Schritt 1 -
3:
Eine 26mm 36 Watt
Röhre hat mit KVG einen Lichtstrom von 3250 lumen (Lichtfabe 11) bei
47 Watt Systemleistung. Das entspricht einer Effizienz von 69,15
lm pro Watt. Die neue 35 Watt Röhre mit EVG hat einen Lichtstrom von
3500 lumen (Lichtfarbe 11) 38,5 Watt Systemleistung. Das entspricht
einer Effizienz von 90,9 lm pro Watt. Das ergibt eine Ersparnis von
23% für die T5 Technik bei einem Momentvergleich. Bei der neuen cut-off
Technologie der neuen Vorschaltgeräte bei T5-Lampen, fließt
kein Dauerstrom mehr über die Lampenwendel. Steigen die Temperaturen
an den Lampenwendeln nach einer Zeit an, reduziert sich der Heizstrom automatisch,
so das die Lampe immer im optimalen Arbeitsbereich liegt. Diese intelligente
Schaltungstechnik führt zu einer zusätzlichen Energieersparnis
von rund 7%.(Quelle:Osram) (23%+7% = 30%). Im Ergebnis führt
dies in der Anendung zu einer Energieeinsparung von rund 30%.
Schritt
4:
In der Grafik wird
der Lichtstrom der T5 (16mm) Lampe mit der TL`D (26mm) Lampe in Anhängigkeit
von der Umgebungstemperatur an der Lampe gemessen. Geraden über dem
Aquarium und insbesondere in Abdeckungen herrschen höhere Temperaturen
von 35 oder 40°C an der Lampe vor. Die neue T5 Lampe entwickelt
Ihre volle Leistung bei 35°C. Die 26mm Röhre entwickelt Ihre volle
Leistung bei 25°C.Bei 35°C liegt die Leistung der 26mm Röhre
bei rund 91% und damit 9% unter der T5 Lampe. Bei einer Temperatur von
40°C hat die T5-Lampe noch 98% der Leistung und die 26mmRöhre
nur noch 82%. (Differenz 16%). Da gerade in Abdeckungen höhere Temperaturen
durch den Wärmestau entstehen, ist ein praxisnaher Leistungsunterschied
der 16mm zur 26mm Röhre von min. 10% anzusetzen.
Schritt 5:
Durch den kleineren
Durchmesser der neuen Röhren ergeben sich wesentlich bessere Lichtlenkeigenschaften,
was zu einer deutlichen Verbesserung des Wirkungsgrades der Leuchte und
zu einer gezielteren Fokussierung des Lichtes in das Aquarium führt.
So ergibt sich schon
alleine durch die Verkleinerung des Durchmessers der Lampe auf 16mm eine
Zunahme des Wirkungsgrades von bis 10%, (Quelle:Generel Elektrik),was vor
allen darauf zurückzuführen ist, dass sich die Lampe für
die vom Reflektor zurückgelenkten Strahlen nicht mehr selbst im Wege
steht. Es können prozentual mehr Strahlen an der Lampe vorbei und
direkt ins Aquarium gelenkt werden. (siehe schematische Darstellung)
26 mm Lampe mit "Eigenabschattung" | 16 mm Lampe mit geringerer "Eigenabschattung" | Optimierter ATI-Reflektor fast ohne "Eigenabschattung" |
In einem zweiten Schritt wurde mit Hilfe von Computerprogrammen eine Reflektorform entwickelt, die fast keine Strahlen mehr auf die Lampe zurückwirft (keine Eigenabschattung) und somit die gesamte Lichtenergie gebündelt ins Aquarium lenkt. Bei der Wahl des Reflektormaterials wurde ebenfalls eines der hochwertigsten Materialien für Leuchtenbauer mit 95% Reflexionsrate gewählt (Standart ist hochglanzpoliertes Aluminium mit 86% Reflektionsrate), was den Wirkungsgrad des Reflektors noch mal zusätzlich verbessert. Im Ergebnis läst sich dadurch ein min. 20% besserer Wirkungsgrad erzielen als herkömmliche Reflektoren über 26 mm Lampen.
Neben der Verbesserung
des allgemeinen Leuchtenwirkungsgrades kann man jedoch noch zusätzlich
durch die gezieltere Fokussierung des Lichtes ins Aquarium, den Beleuchtungswirkungsgrad
(den Wirkungsgrad der zu beleuchtenden Fläche) entscheidend verbessern.
Dies ist für
die Anwendung sehr wichtig. Hier ging bei den 26mm Röhren durch unkontrollierte
Lichtstreuung
oft wertvolle Lichtenergie
verloren, weil nicht das komplette Licht dahin gelenkt wurde, wo es eigentlich
hin sollte (ins Aquarium). Bei unseren neuen Reflektoren wird das Licht
gebündelt in einem Abstrahlwinkel von ca. 120° ins Aquarium gelenkt.
Durch diese Lichtbündelung ist die Lichtdichte in diesem Bereich noch
einmal wesentlich höher, als dies z.B. bei einem Abstrahlwinkel von
180° wäre.
Unangenehme Blendeffekte
eines Betrachter vor dem Aquarium sind so auch weitestgehend vermieden.
In einem praktischem Test wurden an einem 2 x 54 Watt Doppelbalken mit zwei Röhren der Lichtfabe 11 folgende Messungen festgestellt:
In einem Abstand von 15 cm über beiden Röhre:
Im Ergebnis kommt man durch den Einsatz intelligenter elektronischer Vorschaltgeräte, die Verbesserung der Arbeitstemperatur der Lampen und den hohen Beleuchtungswirkungsgrad durch optimierte Reflektoren zu einer nachmessbaren Energieeinsparung von über 50% gegenüber den 26mm Röhren mit KVG im Dauerbetrieb.
Die Energiekosten für die Beleuchtung lassen sich dadurch mehr als halbieren.