Bitkili Tankda Led Kullanımı

Bitkili tanklarda led aydınlatma üzerine uzundur çalışmaktayım ve oldukça da başarılı sonuçlar alıyorum. Bu yazıda bu konudaki tecrübelerimi ve araştırmalarım sonucu oluşan bilgi birikimini aktaracam. Amacım diğer hobici arkadaşlarında bu verimli aydınlatmadan faydalanması ve bu konudaki tecrübeyi daha ileri noktalara taşımaları.



Her şeyden önce neden LED?

İlk ve en önemli cevap tabiyki enerji tasarrufu. Bir led kurulum muadili floresanlı sisteme nazaran yarı yarıya daha az enerji harcıyor. Akvaryumunuza gereken led gücü hesaplarken de bunu kullanabilirsiniz. Tankınızın ihtiyacı olan floresan miktarını hesaplayıp, led için yarısını alabilirsiniz. Yani kaba hesapla hightech için litreye 0.5watt.

İkinci avantaj ise uzun ömür. Gene para tasarrufu sağlayan bir durum. Ortalama bir T5 floresanı 1 sene sonunda değiştirmek zorundasınız. Yoksa renk tayfı kayar ve yosun yapmaya başlar. Özellikle pahalı bitki floresanların her sene değişim yapmak ciddi bir masrafa neden olmakda. Şu anki fiyatlardan hesapladığımızda, bitki floresanları ucuz aydınlatma floresanlarıyla desteklenmiş olsa bile, sadece 3-4 senelik floresan değişiminin maliyeti led sistemin kurulum maliyetine denk gelmektedir. Öte yandan ortalama bir led lambanın ömrü 50bin saat ile 100bin saat arasında değişir. Buda günde 8 saat kullanımla 10larca yıl, hatta 30yıla varan bir ömür demektir. Tabi iyi soğutulması şartıyla. En güzeliyse ledin tayfı uzun ömrü sürecince kaymaz. Ömrünü tamamladığında bile tayfı aynı kalır sadece ışık çıkış gücü düşmeye başlar.

Başka bir önemli avantajıysa fazla ısınmaması. Ledde her elektrikli alet gibi ısınmaktadır ama floresanla karşılaştırıldığında çevreye saçtığı ısı çok daha azdır. Bu özellikle sıcaklığın problem olduğu yaz ayları için ciddi bir avantajdır. Basit bir fan soğutmayla bitkiye yazında devam etmek mümkün olabilir.

Son avantaj olarak derin su penetrasyonundan bahsedebiliriz. Derin tankda zemin bitkisi olmaz derler. Ama aslında bu su ışığı bloke ettiği için değildir. Klasik floresan aydınlatma ışığını 360 derece yayar. Işığın çoğunun kullanılamayacağı yönlere 360 derece saçılması bir yana, bu geniş açı ışığın mesafe ile hızla dağılmasına neden olur. Basit hesapla derinliği 2 kat artırırsanız, zemine ulaşacak ışık 4de 1in altına düşer. Bu yüzden derin tanklarda zemin bitkileri zordur. Leddeyse durum farklıdır. Standart power ledlerden ışık 120 derece açıyla çıkar. Belli bir yöne odaklandıklarından çok daha az dağılırlar. Eğer tank çok derinse ucuz plastik lensler takılarak ışık 5 dereceye kadarda odaklanabilir. Kısaca bir projektör kullanır gibi ışığı zemine çok az kayıpla indirmek mümkündür. Kısaca 60-70cm derinlikde cuba yetiştirmek imkan dışı değil.



Gelelim diğer soruya, bunca avantajına rağmen bitkili tanklarda led kullanımı neden yaygın değil?

İlk neden tabiyki maliyet. Ucuz şerit ledler bitkide hiçbir işe yaramaz. Bitki yetiştirmeye uygun power ledlerde yakın zamana kadar çok pahalıydılar. Ama artık makul fiyatlardan led armatür hazırlamak mümkün.

İkinci ve en önemli nedense ledlerin dar renk spektrumu ki, şimdiye kadarki tüm araştırmalarım ve bu yazının amacı da bu sorunu aşıp ledle verimli fotosentez elde etmek üzerine. Dar renk spektrumu neden sorun olmakta. Fotosentez kullandığımız güneş panelleri kadar basit bir hadise değil çünkü. Bitki her renk ışığı aynı verimlilikte kullanamıyor. İş su altı bitkilerine geldiğinde bitkinin kullandığı renkler dışında kuvvetli bir ışık, mutlak şekilde yosunları besleyecektir. Yosun patlamasına neden olacaktır.



Dar spektrumun kaynağını anlamak için önce ledin ne olduğuna bakmak gerek. Led aslında bilgisayarlarımızdaki mikro işlemciler gibi bir yarı iletken malzemedir. Zaten isminin açılımı ne olduğunu söylüyor. Light Emiting Diode, yani ışık yayan diyot. Teknik detayına çok girmeden, yarı iletken doğasının sonucu olarak bir led sadece tek ve dar bir renk alanında ışık saçar. Peki bu durumda birden fazla rengin karışımı olan beyaz renkli led nasıl mümkün oluyor. Farklı renklerde ışıyan led katmanları fosfor ile desteklenerek beyaz renk elde ediliyor. Bizim sorunumuzda burda başlıyor. Beyaz olsa bile hala dar bir renk spektrumunda oluyor ve en önemlisi bu renk dağılımı bitkinin fotosentez ihtiyacına göre değil, insan gözünün en verimli göreceği tayfda hazırlanıyor. Bitkilerin tersine insan gözüde en iyi yeşil ve sarı renklerde, fotosenteze katkısı en zayıf olan renklerde görür. Bu yüzden sadece beyaz led kullanmak yosuna davetiye çıkarır, fotosentezde tam verim vermez.



Beyaz ledlerin renk dağılımlarına genel olarak bakarsak bolca mavi ve yeşil içerdiklerini ama çok az kırmızı olduğunu görürüz. (Diğerlerinden farklı olarak sıcak beyaz bolca sarı ihtiva eder.)


Bizim için önemli olan bitkinin hangi renklerde fotosentez yaptığı.


Bu grafikde bitkinin farklı renklerdeki ışıklara göre fotosentez performası görülmekde. Bitkinin fotosentezde kırmızı ve yeşil rengi neredeyse hiç kullanmadığını görüyoruz. Fotosentezde en etkili olan bölge kırmızı ve mavi alan. Bitkinin yeşil olmasıda aynı nedenden. Mavi ve kırmızıyı emip kullanırken, kullanmadığı yeşil ışığı geri yansıtıyor.



Nasıl bir led kullanacağımıza karar vermek için iki grafiği üst üste koyalım:



Grafikte görüldüğü üzere beyaz ledlerin bitkilerin az kullandığı yeşil ve sarı bölgede kuvvetli ışımaları var. Bu grafiğe göre nispeten en iyi sonucu veren 6000k soğuk beyaz led. Ama sorun sadece yeşil ve sarının fazlalığı değil. Aynı zamanda kırmızı eksik. Bu eksiklik yüzünden bazı bitkiler led ışığına olumlu cevap vermezler. Bu durum bitkiden bitkiye değişir. Her bitki türü farklı ışıkları tercih ettiğinden bazı türlerde bu eksiklik sorun olmamaktadır. Ama fazla sarı ile yeşil genede yosun yapar.

Şimdi beyaz ledleri yeşil ve sarı renklerde bu kadar gereksiz ışıkları varken neden kullanacaz. Düz mantıkdan giderek sadece en çok kullanılan dalga boylarında mavi ve kırmızı ledler takabiliriz. Ne yazıkki fotosentez bu kadar basit değil. Kırmızı ve mavide en çok fotosentezin gerçekleşmesi klorofil a ve klorofil b pigmentlerinin bu ışıkları soğurmasından. Ama fotosentezde tek rol oynayan pigment klorofil değil. Karatenoid gibi fotosentezde işlevi bulunan ve bu işlev için farklı dalga boylarında ışıklar kullanan daha pek çok pigment mevcut. Klorofil ışık enerjisiyle sudan elektron kopardıktan sonra, bu elektron net enerjiye dönüştürülene kadar pek çok pigment ve ets (elektron taşıma sistemi) proteini tarafından sırayla taşınmakta. Bu taşıma işlemi sırasındada pek çok farklı dalga boyunda ışıklar kullanılmakta. İşte bu yüzden diğer renklerde ışıklarada ihtiyacımız var. Net enerjiye katkıları az olsada bazı kritik renkler sağlanmadığında ets zinciri kırılmakda ve verimlilik ciddi biçimde düşmekde. Bu olay emerson etkisi olarak adlandırılmaktadır.



1950lerle fotosentez üzerine çalışmalarda bulunan Robert Emerson’un deneylerinde ortaya koyduğu üzere, fotosenteze katkısı zayıf olan dalga boylarında ışıklar, katkısı yüksek ışıklarla beraber kullanıldığında verimliliği ciddi biçimde artırmaktadır. Kısaca 4+1=5 değil, 8 etmektedir.

Bu sebeplerden izleyeceğimiz strateji soğuk beyaz ledi, fotosentezin kuvvetli gerçekleştiği noktalarda kırmızı ve mavi ledlerle desteklemek olacak.



Şimdi beyaza hangi ledleri eklemeliyiz. Öncelikle kırmızı. Soğuk beyazda kırmızı hemen hemen hiç bulunmadığı için yapacağımız en önemli ekleme bu. Ne yazıkki piyasada satılan standart kırmızı led 630nm ‘nin bize çok fazla katkısı yok. Kırmızı tayfında en yüksek verim 660nm civarında gerçekleşmekte. Bu yüzden derin kırmızı ismiyle satılan 660nm kırmızıyı kullanmak çok önemli. 660nm kımızı sadece 650-670nm arasında dar bir bandda ışık verir. Emerson etkisinden faydalanmak için arasına farklı dalga boylarında kırmızılardan az sayıda eklemekte fayda var. Bu noktada 630nm kırmızı bu iş için ideal ve kolay bulunabilir bir seçim. Test etmedim ama 700nm infrared de etkili olacaktır. Yanlarına az sayıda, birkaç tane yeter, 3000k sıcak beyaz led hem görsellik açısından (balıkların ve bitkilerin doğal görünümü için azda olsa sarı ve yeşilede ihtiyacımız var), hemde kırmızı tayfda emerson etkisi açısından fayda sağlayacaktır.

Fotosentezin mavi spektrumuna gelirsek, burda iki tepe noktası var. Biri 440-450nm mavi, öteki 430nm mor. 450nm çevresini soğuk beyaz led fazlasıyla vermekte. Bazı bitkilerde beyazla iyi sonuç alınmasıda bu bandı iyi kullanmasından. Bu yüzden ayrıca 450nm mavi led kullanmaya gerek yok. Ama diğer tepe noktası 430nm’nin, emerson etkisi bir yana, çok kuvvetli bir fotosentez noktası olmasından dolayı boş bırakılmamasında büyük fayda var. (Ek not: Piyasada satılan mavilerin hemen hepsi 460nm dir. Fotosenteze çok bir faydaları yoktur. 440-450nm mavi ise yurtdışında royal blue adıyla satılır, genellikle mercan tanklarında kullanılır.)

İşin pratik kurulumuna gelirsek; tavsiye ettiğim ledler 6000k soğuk beyaz, 660nm derin kırmızı, 430nm mor ve aralara birkaç tane 630nm kırmızı ile 3000k sıcak beyaz. Markalarına gelirsek bu işin piri aslında cree dir. Ama fiyatı oldukça pahalı. Uygun alternatifi edison ve powerlux. Spektrumunu verdiğim beyaz ledlerde edison – powerlux. Güç seçimi için, 3w power ledler daha az işçilikle daha az alana daha fazla güç sığdırsada, enerji verimliliği açısından 1w powerler daha başarılı. 3w led 1w nin iki katı ışığı ya veriyor ya vermiyor. Ben 1w tercih ediyorum. Ayrıca soğutmasıda daha kolay oluyor. Fan gerektirmiyor.

Gelelim renklerin hangi oranlarda karıştırılacağına. Bu noktada çok kesin sayı verebilecek kadar fazla sayıda denemelerde bulunmadım. Ayrıcı sonuç bitkilerin türüne göre farklılık gösterecektir. Kendi denemelerimde en iyi verim aldığım karışım: %50 soğuk beyaz, %30 derin kırmızı, %20 430nm mavi/mor ile araya az sayıda sıcak beyaz ve 630nm kırmızı. İlerde farklı oranları test eden arkadaşlar oluğunda daha optimal sonuçlara ulaşacağımıza inanıyorum.

İştah açması açısından kendi tankımda ledle elde ettiğim bir kaç fotosentez videosunuda ekliyorum:

 

Ellerine sağlık hocam.
Alım maliyeti de biraz düştüğünde eminim birçok hobici bitkili tanklarda lede geçecektir. Gerçi belirttiğiniz gibi uygun değerlerde led bulmak da kimi zaman zorluyor, ancak uzun ömrü, verimi ve enerji tasarrufu açısından her şekilde uğraşına değer diye düşünüyorum.

 

Yakın zamanda ledlerin fiyatları ciddi biçimde düştü. Ayrıca güçleri, verimlilikleride artı. Hala muadili floresanlı aydınlatmayla karşılaştırınca pahalı olsada farkını bir kaç senede elektrik tasarrufundan ve floresan değişim maliyetlerinden rahat rahat çıkarıyor. Tabi doğal olarak hobiciler ne olduğunu bilmedikleri, gerçek potansiyelini hiç görmedikleri bir sisteme bu kadar yatırım yapmakdan çekiniyorlar. Ama performans farkı çok fazla. Öyle yada böyle floresan aydınlatma tarih olacaktır.

Benim ledin en sevdiğim yanı, dıy konusunda çok esnek olması. Lego gibi bütün parçaları ayrı ayrı alınıp, kullanıcağı yere göre farklı şekillerde yerleştirilebiliyor.