Es geht um mehr als Licht,

denn Ihr Aquarium ist
mehr als nur ein Aquarium.

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Philips CoralCare LED-Leuchte

Die einzigartigen Eigenschaften von CoralCare Gen2 sind:

Breites Lichtspektrum: Erzeugt ein hervorragendes Korallenwachstum und ein natürliches Aussehen Ihres Riffs.
Perfekt ausgewogenes Licht: Erzeugt eine einzigartige, homogene Lichtverteilung und die Möglichkeit von Farbmischeffekten. Unser innovatives Design verfügt über 68 sorgfältig positionierte LEDs, die die optische Wirkung von Sonnenlicht imitieren.
Einfach zu steuern: Steuern Sie Ihre CoralCare einfach und kabellos über zwei verschiedene Lichtkanäle und mithilfe vorprogrammierter Zeitpläne.
Qualität & Zuverlässigkeit: Das neue, schlankere Design ist energieeffizient, verfügt über eine passive Kühlung und hat eine lange Nutzlebensdauer.

Das perfekt ausgewogenes Licht

Wenn Sonnenlicht auf eine Wasseroberfläche trifft, werden sogenannte kaustische Muster auf den Meeresboden projiziert (siehe Abb. 1). Diese projizierten Muster treten auf, wenn das Licht stark gerichtet ist (z. B. durch die Sonne oder einen engstrahlenden Spot), oder wenn die Lichtquelle sehr klein ist (wie bei einer LED). Große, diffuse Lichtquellen, wie ein bewölkter Himmel, herkömmliche TL-Röhren oder Licht durch indirekte Beleuchtung, erzeugen keine kaustischen Muster.

Abb. 1 Kaustische Muster, verursacht durch auf den Meeresboden projiziertes Sonnenlicht

Aquarium-Beleuchtung basiert im Wesentlichen auf zwei Technologien:

Halogen-Metalldampflampen (HID/HQI)
Halogen-Metalldampflampen (HID/HQI) wurden in der Regel für die Beleuchtung von Riffaquarien eingesetzt. Die einzige leistungsstarke Lichtquelle (bis zu 1.000 W) erzeugt starke kaustische Effekte, die der Dynamik in natürlichen Riffen entsprechen.

T5 Leuchtstoffröhren
waren die am häufigsten verwendete Lichtquelle. Die T5-Röhre ist eine homogene, lineare Lichtquelle, die nur unwesentliche kaustische Effekte erzeugt.

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

Abb. 2 Farbige Muster, erzeugt von kaustischen und farbigen LED-Lichtquellen in einem Aquarium

Entwicklung zur LED-Beleuchtung

Vorteile von LEDs in der Aquariumbeleuchtung sind ihre hohe Effizienz und ihre einfache spektrale Einstellbarkeit. Durch die Kombination verschiedener Wellenlängen von LEDs entsteht eine spektrale Beleuchtungsqualität wie bei herkömmlichen Lichtquellen. Allerdings kann die Anordnung farbiger, punktförmiger Lichtquellen zu einem sich ruhelos bewegenden, kaustischen Muster im Aquarium führen, begleitet von dynamischen Farbmustern und farbigen Schatten (siehe Abb. 2).

Eine gut gestaltete LED-Beleuchtung sorgt für ein optimales Gleichgewicht zwischen einer (natürlich weißen) Lichtdynamik, einer guten Farbmischung und einer homogenen Lichtverteilung.

Während die dynamischen kaustischen Muster im Aquarium zu einem gewissen Grad begrüßenswert sind (da sie durch die Dynamik des Wassers verursacht werden), kann ein Teil des Lichts auch aus dem Aquarium austreten und auf dem Boden in der Nähe ein unruhiges Muster erzeugen. Dies ist ein sehr störender Effekt. Er tritt auf, wenn LEDs ohne optisches System verwendet werden. Insbesondere erscheint er, wenn Licht vertikal von oben in einem Winkel von 63 Grad auf das Wasser trifft (siehe Abb. 3). Da Wasser einen relativ niedrigen Brechungsindex aufweist (typischerweise n = 1,34), wird das Licht bei diesen Winkeln nicht durch die alleinige innere Reflexion reflektiert. Es kann im Wasser brechen und auf dem Boden auftreffen.

Abb. 3 Licht, das in einem großen Winkel (>63 Grad, gestrichelte Pfeile) vertikal auf das Wasser trifft, kann seitlich am Aquariums herausdringen und unruhige kaustische Muster auf den Boden projizieren. In kleinerem Winkeln auf das Wasser treffendes Licht bleibt aufgrund der komplett inneren Reflexion an Aquariumswänden im Aquarium (durchgezogene Pfeile).

Abb. 4 „Scalloping” im Aquarium (zu erkennen an den gelben Pfeilen) entsteht durch kollimierte Lichtquellen mit hervorragenden Abschirmungseigenschaften. Das stark gerichtete Licht produziert auf Objekten im Aquarium ebenfalls hohe Kontraste (roter Pfeil), d. h. die Objektdarstellung ist schlecht.

Eine Lösung für das gesamte Licht in der Wassermenge besteht darin, das Licht auf einen vertikalen Abstrahlungswinkel von maximal 63 Grad zu begrenzen (z. B. durch Platzieren von Kollimatorlinsen an jeder LED). Diese gerichtete Beleuchtung ist zwar effizienter (mehr Licht verbleibt im Inneren des Aquariums), hat jedoch auch einige Nachteile: Gerichtete Beleuchtung erzeugt auf der Rückseite des Aquariums einen so genannten „Scalloping”-Effekt (abwechselnd helles und dunkles Lichtmuster) sowie eine unattraktive Darstellung der Objekte im Aquarium (zu hoher Kontrast zwischen den oberen und unteren Teilen eines Objekts. Dabei gehen sichtbare Formendetails auf der hellen und der dunklen Seite des Objekts verloren). Beide Effekte sind in der Abbildung 4 dargestellt.

Auch das Wachstum der Koralle wird durch die Form des auftreffenden Lichtstrahls beeinflusst. Zusätzlich zu den Kontrastunterschieden ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Lichtintensitäten auch abweichende Wachstumsraten. Wird eine Koralle mit einem engstrahlenden Licht beleuchtet, wächst die Koralle nur in einer engen Struktur zu dem Licht hin. Bei einem homogeneren Licht wachsen die meisten Korallenarten in einer eher baumartigen Struktur.

Abb. 5 – Abbildung 5 zeigt ein Stück Seriatopora Caliendrum, das sich einige Wochen lang unter einem eng gebündelten Licht befand. Der obere Teil der Koralle zeigt ein gesundes Wachstum, doch im unteren (inneren) Teil der Koralle sind einige abgestorbene Teile zu sehen (gelber Pfeil). Ursache dafür ist, dass nicht genügend Licht in die innere Struktur der Koralle gelangt ist. Dies hätte durch eine homogenere Lichtverteilung verhindert werden können.

Die Optik von CoralCare zielt auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen allen oben genannten Aspekten:

• Sie verhindert den direkten Blick auf die LEDs, wenn ihr Leuchtwinkel größer ist als 63 Grad
• Sie verteilt das Licht über den Leuchtwinkel hinaus mit einem Element zur Lichtstreuung
• Sie ermöglicht, dass ein Großteil des Lichtes mit Winkeln, die kleiner sind als die Lichtwinkelbegrenzung ohne, oder mit sehr viel geringerer Streuung durchdringen kann.

• Mit CoralCare Gen2 sind dank der vier klaren Bereiche auf der optischen Platte scharfe, weiß gefärbte kaustische Muster möglich. Dies imitiert bei der Auswahl von Tageslichtfarbeinstellungen die natürlichen Lichtmuster.

Der Grundgedanke dabei ist, dass die Projektion kaustischer Muster auf dem Boden durch Blockierung des Lichts mit helleren Winkeln reduziert oder ganz beseitigt werden kann. Da jedoch Licht mit hohen Winkeln nötig ist, um eine wellenförmige und falsche Darstellung zu vermeiden, wird das Licht zuerst gestreut, um eine stärkere virtuelle Lichtquelle zu erzeugen. Es wird jedoch aus einer starken Lichtquelle stammen und verschwommene Projektionen erzeugen, die weniger auffällig sind als scharfe, kaustische Muster.

Details der Komponenten

Über der Anordnung der CoralCare LEDs befindet sich eine einzigartige, patentierte, coextrudierte Lichtführung (siehe Abb. 6), die die nötige Lichtwinkelbegrenzung erzeugt, um kaustische Muster zu reduzieren.
Oberhalb der Lichtwinkelbegrenzung wird das Licht von einer Lichtführung erfasst und nacheinander durch eine weiße, reflektierende Schicht auf der Lichtführung in alle Richtungen gestreut.

Abb. 6 Optisches System der CoralCare Gen2, einschließlich LED-PCB, coextrudierter Lichtführung, diffuser Glasplatte und klaren Zonen in der Glasplatte.

Dieses Ergebnis in der Lichtverteilung wird in den folgenden Abbildungen dargestellt.

Abb. 7.1

Abb. 7.2

Abb. 7.3

Abb. 7.1 zeigt das direkte Licht aus der LED mit einer Leuchtwinkelbegrenzung von 63 Grad, erzeugt durch eine optische Lichtführung.

Abb. 7.2 zeigt das diffus reflektierte Licht aus der Lichtführung.

Abb. 7.3 zeigt die Summierung sowohl des direkten als auch des gestreut reflektierten Lichts, wie es das CoralCare Produkt erzeugt.

Glasplatte

Nach verschiedenen Anwendertests stellte sich die kaustische Wirkung im Aquarium noch als zu dynamisch heraus. Wie bereits erwähnt, kann der kaustische Effekt durch eine Vergrößerung der Lichtquelle reduziert werden. Die Größe der virtuellen Lichtquelle kann durch einen Diffusor vor der Lichtquelle erhöht werden.
Die Abnutzung der Abdeckplatte ist so abgestimmt, dass das Licht nur geringfügig gestreut wird, um die Lichtquelle zu vergrößern, ohne (i) die optische Effizienz und (II) die Abschirmungseigenschaften zu beeinträchtigen, die erforderlich sind, um störende kaustische Muster außerhalb des Aquariums zu unterdrücken.

Bei CoralCare Gen 2 wurden auf der Glasplatte vier sorgfältig platzierte, klare Bereiche (Abbildungen 6 und 9) hinzugefügt. Dank dieser klaren Bereiche kann das Licht aus vier weißen LEDs direkt durch die Glasplatte abgegeben werden. So entstehen zusätzlich zu dem homogenen Polster aus diffusem Licht dynamische Lichteffekte. Da nur die vier weißen LEDs die Glasplatte direkt durchdringen können, verfügen die kaustischen Muster über einen natürlichen, warmen Farbpunkt. Die Verbindung zwischen dem kaustischen Muster und dem Farbpunkt wird durch die natürlichen Ozeaneffekte angeregt. Mittags, wenn die Sonne am höchsten steht, erzeugt das Licht scharfe kaustische Muster auf dem Meeresboden. Während dieser Zeit ist der Weg des Lichts durch das Wasser bis auf den Meeresboden am kürzesten. (Abb. 8.1, 8.2). Je länger das Licht braucht, umso stärker wird der größere Teil des Spektralgehalts absorbiert (insbesondere die grünen/roten Farben). Daher entsteht zu dieser Tageszeit der wärmste Farbpunkt. Abends erhöht sich die vom Licht zurückgelegte Distanz (wodurch im Wasser ein bläulicher Farbpunkt entsteht). Das Licht wird weiter gestreut. Die von der Sonne verursachten Streulichtmuster werden drastisch reduziert.

Abb. 8.1 Wirkung von Sonnenlicht auf dem Meeresboden.

Abb. 8.2 Natürliche Lichtmuster

Disco-Effekt

Die Intensität des Disco-Effekts (farbige Schatten) wird durch die Optik erheblich reduziert.
Alle Lichtwinkel (aus jeder einzelnen LED und in jeder Farbe) > 63 Grad sind in der Lichtführung gekoppelt. In dieser Lichtführung werden alle Farben gemischt und in gestreuten, breit geformten Mustern erneut verteilt. Dieses Licht wird zu dem direkten, helleren Licht (mit Winkeln < 63 Grad) hinzugefügt (addiert). So entsteht eine Lichtquelle mit einer homogeneren Farbverteilung.

Vorteile des optischen Systems von CoralCare:

• Erheblich geringerer kaustischer Effekt außerhalb des Aquariums (Abstrahlungswinkel > 63 Grad)
• Licht mit > 63 Grad wird in der Lichtführung erfasst und in eine breite, diffuse Lichtverteilung gestreut, die keine kaustischen Muster erzeugt
• Kein optischer Lichtverlust bei < 63 Grad zwischen Lichtquelle und Ziel
• Deutlich verbesserte Farbmischung des LED-Motors (siehe Abb. 9)
• Größere Lichtquelle aufgrund der Lichtführung, wodurch ausgewogene kaustische Effekte entstehen
• Unterdrückung der meisten scharfen kaustischen Muster, allerdings bei selektiv ermöglichten scharfen Mustern aus den vier LEDs, die bei der Auswahl von Tageslichteinstellungen natürliche Lichtmuster erzeugen.

Die ausgewählte Architektur führt zu einem idealen Gleichgewicht zwischen Effizienz, gleichmäßiger Lichtverteilung im Aquarium, Farbhomogenität und der richtigen Lichtdynamik.

Abb. 9. CoralCare Gen2 Optische Führung