Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 15)

Последнее время слышу много вопросов - как сделать правильно, какие светодиоды выбрать, как произвести расчет необходимого количества?

Аквариумисты начинают созревать на приобретениесамостоятельное изготовление светодиодного светильника, и этому есть основания:
- эффективность современного светодиода доступного массовому пользователю достигает 156ЛмВт (для фирменных СД)
- стоимость оптимизированных фирменных СД сиьно приближается к стоимости устаревших китайских продуктов
- направленность излучаемого света делает расход светового потока более оптимальным в сравненнии с ЛЛ, в которых задействовано только 60-70%

Сразу оговоримся - оставляем светодиодные ленты для подсветки баров и витрин (эти светодиодные продукты не поддаются критике и не применимы в аквариумистике) - в теме речь идет только о мощных светодиодах предназначенных для освещения, а не подсветки.

Три вещи которые надо понимать, чтобы сделать светильник грамотно, надежно и долговечно:

- светодиод это токовый элемент, питать его можно исключительно токовыми драйверами (источниками тока), питание от источников напряжения противопоказано, так как при такой схеме возможно превышение допустиго тока выше максимально допустимого. Источник напряжения также не компенсирует отрицательный дрейф внутреннего сопротивления светодиода - с увеличением температуры ток через светодиод увеличивается и запросто может превысить допустимый. А превышение тока для светодиода - это ускоренная деградация кристалла или сокращение срока эксплуатации.

- светодиод требует теплоотвода - именно поэтому светодиодам необходимы радиаторы - ведь превышение температуры выше допустимой, так же влечет ускоренную деградацию. Чем меньше температура светодиода, тем дольше он прослужит.

- светодиод это точечный источник, и это его свойство одновременно является его достоинством (абсолютное большинство светового потока задействуется в аквариуме) и накладывает определенные ограничения на расположение светильника над аквариумом.

Обеспечив два первых требования, вы заставите работать светодиоды вашего светильника в комфортном для них режиме - а значит они прослужат долго.
Правильно разместив светодиоды, просчитав "геометрию" светильника, вы задействуете абсолютную часть светового потока на освещение аквариума (а не пола и стен вокруг), а значит на создание тербуемого уровня освещенности будет уходить меньшее количество Ватт, и, соответственно денюжек из вашего кармана.


Светодиодный светильник можно сделать как на фирменных светодиодах, так и на китайских. Важно понимать что вы получите в итоге и в чем различия?

- китайские СД производятся по устаревшим технологиям, которые имеют следующие недостатки:
* низкая эффективность не более 90ЛмВт у лучших моделей
* высокое тепловое переходное сопротивление от кристалла к теплоотводящей площадке (ему сложнее отводить тепло, а значит его температура выше, что означает что необходимо иметь больший радиатор, потому что биначе обеспечит температуру максимальную кристалла в 65С невозможно)
* невозможность обеспечить длительноый срок эксплуатации ввиду сложности обеспечить кондиционный режим
* низкое качество, большой разброс параметров
* отсутствие подробных, а иногда и полное отсутствие даташитов на прелагаемые продукты
- положительное качество - низкая цена

- фирменные СД обладают более высокими показателями и качеством:
* высокий выход 156ЛмВт
* высокая эксплуатационная температура - последние серии СД проходят биннинг (читать тестирование и измерение) при температуре 85С - для них это нормально и не влечет деградаци - максимальная - 135С.
* минимальный разброс параметров
* наличие исчерпывающей документации
- высокая цена (с оговоркой на то что имеются стабильные тенденции на снижение)


В итоге собираем светодиодный светильник на дешовых китайских СД с эффективностью в 80Лмвт, ведь они дешевле! И задумываемся, а так ли это на самом деле? Ведь если употребить фирменные СД (140ЛмВт), то их необходимо меньшее количество (потому что их эффектисвность заметно выше)! И в конце концов примитивные арифметические операции приводят нас к тому, что дешевизна китайских светодиодов в конечном продукте мнимая. Фирменных светодиодов обеспечивающий заданный световой поток понадобиться меньшее количество, а значит стоимостьбудет сопоставима стоимости китайских СД.
При это важно не забывать, что при одинаковом количестве излучаемых люменов, фирменные светодиоды будут кушать меньше электроэнергии, и, в последствии съэкономят больше денег на счетах за электричество, и прослужат дольше.


СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СД ПРИМЕНИТЕЛЬНО К АКВАРИУМНОЙ ТЕМАТИКЕ

Спектральные кривые современных светодиодов белого свечения (на основе люминофора) от разных производителей, разных моделей имееют приблизительно одинаковые формы - двухгорбую кривую, в зависимости от температуры света имеют преимущественно синий или красный пик.

При наложении на эту кривую - кривой фоточувствительности хлорофиллов, можно сделать определенный вывод о соответствии спектра светодиодов аквариумным нуждам (в основном хорошему росту растючки). А именно - светодиодный спектр достаточно полно содержит все необходимые составляющие.

То есть, в общем, применимы все температурные вариации (и выбор является лишь делом вкуса)

Если же копать глубже, проектировать светодиодный светильник с максимальным КПД (получать с ватта мощности максимальный прирост биомассы), то очевидно, что необходимо сосредоточить основную мощность в области максимальной чувствительности хлорофиллов, как это сделано у plant grow ориентированных ламп. Со светодиодами это сделать не сложно - необходимо лишь подобрать определенную комбинацию. В данном случае очень хорошо подходят светодиоды холодного свечения (6500-10000К), ярко выраженный синий пик (450нм) которых удачно повторяет синий пик чувствительности хлорофиллов. Красный же пик не настолько удачен даже у светодиодов теплого белого свечения, потому как их максимум приходится на 620нм, а на необходимых 660-680нм наблюдается серьезный спад. Однако эта составляющая очень хорошо возмещается применением монохромных красных светодиодов DeepHyper red диапазона 660-680нм.
В итоге сладкая парочка Cool White + Deep Red дает более подстроеный (более эффективно потребляемый растениями) свет. С ватта энергии потребленного таким светильником прирост биомассы будет выше. Кстати его оттенок напоминает оттенки Plant Grow ориентированных ламп - но в этом и нет ничего необычного, ведь их спектры сильно одинаковы.

Уход в сторону Plant Grow ориентированности естественно немного искажает правильность цветовой картины аквариума. И тут главное найти оптимальный для себя варианткомбинацию света для наблюдателя + света для растений.

СОЧНАЯ ЗЕЛЕНЬ В СТИЛЕ ТАКЕШИ АМАНО
Проанализировав спектры СД, можно понять, что зеленая область спектра имеет наименьший вес. То есть по сравнению, со всеми другими цветами в спектре СД зеленый представлен в меньшей степени. Это не надо понимать как, то, что под светодиодным светом будет все скучно и безжизненно - это надо понимать так, что обычными белыми СД сочную зелень, как у Такеши Амано не получить
Эта проблема решается так же как и у ламп фирмы ADA - добавлением в спектр зеленого - у них зеленый пик равноценен со всеми остальными.
Как показали мои собственные эксперименты, добавление 5-10% монохромных зеленых делает зеленый тарвник ничем не хуже, чем под лампами ADA.
Тут важно понимать, что зеленость это свет для наблюдателя, большое его количество снижает КПД светильника - зеленый растючке не нужен она его отражает.

Подвес или ближе к поверхности?
Светодиод точечный источник - испускаемый им световой пучек имеет вид конуса с углом раскрытия заявленным в его характеристиках. Как правило этот угол составляет 100-130 градусов. Чем дальше светодиодо от поверхности - тем больше площадь светового пятна на этой поверхности. Эта особенность, с учетом максимального задействования излученного светового потока в аквариуме, влечет за собой два варианта эксплуатации светодиодов:

Близко раположенный к поверхности воды светильник:
- расстояние до воды не более 8-10см (более 90% света уходит в аквариум)
- все светодиоды без вторичной оптики
- из-за близкого расположения к влажной среде требуют однозначной изоляции порзрачным материалом (лист стекла силикатногоорганического)
- за счет широкого угла происходит происходит очень хорошее смешивание цветовых каналов (разноцветные СД могут быть разнесены на значительные расстояния, без потери равномерности)
- свет такого светильника в большей степени расеяный и напоминает свет линейных ЛЛ

Подвес:
- расстояние до воды более 20см
- все светодиоды со вторичной оптикой (дополнительными линзами) - линзы съедают 3-8% от светопотока
- для недопущения загрязнения линз, в идеале, так же лучше прикрывать прозрачным листом (грязнаяпоцарапаная линза скушает светопотока еще больше)
- угол фокусировки вторичной оптики выбирается в зависимости от высоты расположения светильника над поверхностью воды
- для получения равномерной картины смешивания различных цветов, количество "цветных" СД приходится увеличивать - то есть как бы размазывать по площади светильника ту же мощность, но большим количеством с меньшей мощностью
- результирующий свет такого светильника в большей степени направлен, появляются глубокие тени, тени рыб на дне, чувствуется объемность аквариума

Рекомендации из собственного опыта:
- если аквариум ориентирован на выращивание качественной длинностебельки, большого количества разношерстныхразноуровневых растений в одном аквариуме, для которого важно отсутствие глубоких теневых зон в объеме аквариума - первый вариант предпочтительнее. Рассеяный свет проникнет во все зоны и даст приемлемый свет всем даже самым нижним листьям и растениям.
- если у вас природный аквариум (Nature aquarium) с ориентацией на скейп, и ежедневное созерцание чудо картины, ваш выбор подвес - с пропорцией сдвинутой в сторону направленного света, дающего "глубину" в картине аквариума, делающего ваш фрагмент кусочка природы, ограниченного несколькими стекляными плоскостями, максимально соответствующим реальности.


ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ
- как реагирует растючка на светодиодный свет?
- сколько светодиодов надо на аквариум?
- хватит ли света для почвопокровных растений?

Пусть фото аквариумов (более полугода под СД) со светодиодным солнцем, говорят сами за себя:

Нано-куб 19л - 720Лм



140л - 6300Лм


Для требовательной растючки 40Лмл достаточно.


РАССЧЕТ СВЕТИЛЬНИКА
1) Определиться с необходимой интенсивностью освещения:
- 20..30Лмлитр достаточно для нормального роста валлиснерии, анубиасов, эхинодорусов и прочей нетребовательной растючки
- 40Лмлитр хорошо растет большинство требовательной растений (cuba стелется по дну, отлично растет бликса, людвигия бревипес, дидиплис, эустералис стеллата, лимнофила ароматика)
- 60Лмлитр выше перечисленные растения интенсивно набирают красный окрас (при достаточном уровне микроэлементов)
- >60Лмлитр - для выращивания плотных ковриков из лилеопсиса, парвулы в глубоких аквариумах - в таком случае световой день должен быть разделен на несколько фаз, в которых светильник работает на 100% пару часов и на пониженой мощности остальное время

2) Имея суммарное количество люменов выбираем и таблицу ниже (количество люменов получаемых с одного светодиода) путем деления получаем необходимое количество светодиодов.
XP-E - 0.7A - 208Lm
XP-G - 1A - 348Lm
XT-E - 1..1.5A - 320..420Lm
XM-L - 1.5 .. 2A - 590...742Lm
Здесь следует обратить внимание на некоторые детали:
- серия светодиодов XP-E самая старая из списка, соответственно чуть более худшие чем все остальные параметры. Ее стоит покупать если цена на нее будет достаточно низкой (читай выгодной)
- светодиоды серии XM-L самые мощные (мощные в том смысле что рассчитаны на большу эксплуатационную мощность нежели остальные) поэтому на небольшой травник их количество будет маленьким в результате чего равномерность освещения будет неудовлетворительной. То есть XM-L лучше всего использовать в травниках большого объема и большой глубины
- наиболее продвинутой является серия XT-E (обладает лучшей эффективностью и имеет более комфортно чувствует себя на высоких температурах) на нее и рекомендую ориентироваться. Однако серия XP-G на данный момент в некоторых магазинах имеет наилучшее соотношение Лм$

3) Зная общее количество светодиодов можно выбрать необходимое количество светодиодных драйверов. В технических характеристиках драйвера указано максимальное количество светодиодов, которое можно подключать к нему. Операция деления с округлением до целого в большую сторону даст искомое количество драйверов.



Изменено 25.1.13 автор Moderator

SanyaGrek

Зато есть доставка почтой.

Kимериец

доставка почтой есть практически везде. ЧипДип самый дорогой магазин который торгует компонентами, стараюсь там ничего не покупать.

сообщение zhavkin
я когда делал сд светильник на кубик 30л, растения мох, хемиантус куба, ротала индика, стаурогин, анубиас мини, элеохариас
пробовал ставить разные диоды серии XT-E , в сочитание холодный белый, нейтральный, тёплый, красный 660нм , зелёный, кубик зацвёл
пробывал холодный белый и красный, эффект был тот же, потом воссановил баланс и поставил 4 холодных + 1 тёплый , и всё стало нормально, прошло уже больше месяца, так что теперь красные не буду брать
вот фотки кубика

ссылка на тему на соседнем форуме, можете почитать LED Светильник для нано кубика 30л

Эксперимент не чистый. Отрицать полезность дополнительного красного на основе этого эксперимента не правильно. Суть в том, чтобы свет и питание были сбалансированы. Вы добились баланса изменениями в свете. Но надо понимать что одна и та же мощность 4 холодных + 1 теплый дадут меньше света для растений, чем 4 холодныъ + дип ред.


И остальный напутствие в поиске дип редов: читайте заповеди в топике - употреблерие дополнительного красного сродни тюнингу и не обязательно :-)

сообщение Brainer
Эксперимент не чистый. Отрицать полезность дополнительного красного на основе этого эксперимента не правильно. Суть в том, чтобы свет и питание были сбалансированы. Вы добились баланса изменениями в свете. Но надо понимать что одна и та же мощность 4 холодных + 1 теплый дадут меньше света для растений, чем 4 холодныъ + дип ред.


И остальный напутствие в поиске дип редов: читайте заповеди в топике - употреблерие дополнительного красного сродни тюнингу и не обязательно :-)

ну каждый решает сам что ему и как, я решил сделать так, пока, я собрал ещё один светильник точно такой же только на кубик 20л
вот туда при запуске я и поставлю 3 холодных и один красный, а там посмотрим что получится, если история будет таже самая то сделаю как на кубике 30л
p.s. а вы сами собирали себе светильник на данных диодах, можно фотографии?

Изменено 31.1.13 автор zhavkin

сообщение SanyaGrek

Kимериец

доставка почтой есть практически везде. ЧипДип самый дорогой магазин который торгует компонентами, стараюсь там ничего не покупать.

Не везде. Написал в МЕТА Элемент, Микромак, Лигру, Инторметалл. Ни у кого из них доставки почтой нет.

Kимериец

ну интрометалл точно транспортными компаниями отправляет.

SanyaGrek

Транспортными многие отправляют, но транспортники в нашем городе даже за не большую посылку дерут плату как за пол куба.

Что скажете про такой радиатор и сколько его понадобится примерно на 30 диодов? http://www.platan.ru...

Kимериец

Обратите внимание - его нет на складе.

5-8 штук XT-E на 1А на 1 метр такого профиля в пассиве выдержит.

Наконецто проект собрался, осталось заработать денег и пару вопросов.1 БП такой http://www.electrons... подойдет на два LDD-1000H, Mean Well(возможно добавка третьего для красных)+14 шт. ХТЕ .2 Самый проблемный вопрос , драйвер диммировать смогу нескоорроо, так что будут работать на 100%, естли возможность уменьшить % на случай излишка или перегрева .Не оставте без ответа.

неритина

вообще если ты не расчитываешь в ближайшее время купить контроллер.
то покупай другие драйвера , типа как у меня ELN...
там есть серия(не ELN) , процент которого регулируется резистором.

неритина
Наконецто проект собрался, осталось заработать денег и пару вопросов.1 БП такой http://www.electrons... подойдет на два LDD-1000H, Mean Well(возможно добавка третьего для красных)+14 шт. ХТЕ .2 Самый проблемный вопрос , драйвер диммировать смогу нескоорроо, так что будут работать на 100%, естли возможность уменьшить % на случай излишка или перегрева .Не оставте без ответа.

Подойдет. Запасец по мощности есть, хотя смотря сколько собираетесь красных ставить. Можно взять аналогичный на 24В, на две цепочки по 7 XTE хватит.
По поводу регулировки яркости. На морском форуме аквалого есть схемка на одной микросхеме, с помощью переменника можно регулировать яркость в пределах 10..100% Собирается на макетке максимум за час.

Спасибо конечно, но на 24 стоит столькоже и продают по два.а 27 можно вдруг и еще диодик прицепить если что.а насчет схемки е сли есть ссылочка , напиши , вдруг ненайду.Ну насчет красных моксимум два штуки, но пока попробую без них, у AquaCross заклеил красные.вот может и прицеплю пару максимально теплых ХТЕ

Brainer

так что по поводу фотографий и описания вашего светильника?

неритина
Спасибо конечно, но на 24 стоит столькоже и продают по два.а 27 можно вдруг и еще диодик прицепить если что

Можно и 27. Я просто сторнник стандартных напряжений Захотите потом вдруг клапан электромагнитный на подачу CO2, а он только на 12, 24, и 220В Можно конечно и на 220В купить, но, ежели есть возможность работать с пониженным напряжением - зачем лишний источник угрозы жизни?

Схемку посмотрю, я ее у себя где-то сохранял на всякий случай.

неритина

По схемке диммера написал в личку, давать ссылку на другой ресурс - опасаюсь репрессий со стороны модераторов

Ну модераторы тоже люди, можно договорится или спросить как поступить в конкретной ситуациии.Мы же сидим тут ради получения информации , а чем ссылка не инфа.

Планирую светодиодный светильник.
Исходя из возможности интерьера и финансовых соображений планирую создать новый аквариум с растениями и рыбой размером 1600х500х500мм (Хотя лучше бы высотой 600мм).Имею в наличии Алюминевый профиль прямоугольного сечения 100х30мм, толщина стенки 3мм полый внутри, весом 2150г/м.п. По требованиям освещенности 40 лм/л необходимо 16000лм, значит небходимо 64 с.д. Cree XTE. Думаю раcположить светодиоды на двух шпалах длиной 1600мм по 2линейке на каждой шпале, разбив это кол-во с.д. на 10 веток(7 с.д. на один драйвер):
1группа: 7красных
2группа: 7холдных белых
3группа: 7холдных белых
4группа: 7холдных белых
5группа: 7холдных белых
6группа: 7холдных белых
7группа: 7холдных белых
8группа: 7нейтральных белых
9группа: 7нейтральных белых
10группа:7нейтральных белых
Может быть лучше отказаться от красных(не хочется связываться с доставкой из-за бугра), а вместо нейтральных и красных поставить теплые белые? Еще хотелось бы сделать луну! Управлять этим хозяйством думаю через AquqLed4(хотел сделать ступенчатое включение, но 10 таймеров выходит дороже, чем AquaLed4).
Недостаточную теплоотдачу моего профиля надеюсь компенсировать активным охлаждением кулерами и есть еще идея проложить непосредственно над звездами с верхней стороны профиля трубки(шланги 6мм)от подачи протоки, разветвленные через компрессорную гребенку. Также есть мысль мой профиль превратить в швеллер, срезав одну плоскость, тогда еще получатся полочки для защитного стекла(извините, пока не умею вставлять рисунки). Конечно можно разместить всю конструкцию на 4-х шпалах(наличие профиля позволяет), но тогда она закроет почти поверхность аквариума.
Уважаемые форумчане! Надеюсь получить от вас конструктивные советы! Отдельная благодарность тем, кто распишет, какие и сколько конкретно комплектующие мне необходимо приобрести (С.Д, драйвера и блоки питания, оптимальные моим задумкам) и было бы просто здорово получить от вас принципиальную схему такого светильника(очень сожалею, что электротехнику, в свое время считал ненужным мне предметом!)

Изменено 14.2.13 автор semser

semser

На какой высоте от воды будут светодиоды?

Kromsator

Минимум 10см максимум 20см

semser

Самый главный совет: аквариум большой и глубокий на светодиоды необходимо установить линзы, чтобы освещенность дна была "на уровне". Этот факт влечет за собой следствие - светильник с установленными линзами надо поднять повыше - 15...25см.

7 красных на такой длинный аквариум очень мало для нормального смешивания цветов. Лучше увеличить количество красных вдвое, но питать их вдвое меньшим током - в этом случае картина смешивания цветов будет лучше.

Ваш профиль не обеспечит охлаждение такого количества светодиодов - чтобы не выбросить деньги на ветер при эксплуатации светодиодов в неправильном режиме и остаться ни с чем, лучше выбросите деньги на покупку адекватного радиатороного профиля (останетесь с хорошим светом).

Изменено 14.2.13 автор HDVAO

HDVAO

Если я не ошибаюсь в своей теме по созданию с.д. светильника Aquacross Сообщил, что заклеил Реды, установленные раньше, черной изолентой!?
А насчет профиля на этом форуме человек собирал светильник на профиле от строительного правила(там толщина вдвое меньше)и перегрева не наблюдал.

Изменено 14.2.13 автор semser

semser
Минимум 10см максимум 20см

Ни туды, ни сюды. А если так: 20-30см? Пойдет? Тогда это высокий подвес, нужна будет оптика. А это надо прикинуть по цене, возможно, более экономным будет применние XML, чем обвешивасть линзами шесть с лишним десятков XTE...

Изменено 14.2.13 автор Kromsator

Kromsator

Если возникнет необходимость, то, возможно, будет достаточно поставить линзы на два передних ряда? Безусловно высокий повес более удобен для обслуживания!

semser

Вам был дан совет как сделать правильно и так, чтобы не получилось что деньги на ветер. Хотите опираться на опыты отдельных личностей, делайте радиаторы из правил и меняйте набор светодиодов каждые пол года :-)

В качестве образцово показательного светильника могу рекомендовать ветку упомянутого вами AquaCross и провести сравнение площади правильного радиаторного профиля с площадью ваших швеллеров и соотнести затем мощности светильников. Не ошибусь ежели на вскидку скажу, что ваши профиля уступают как минимум в 5 раз.

Конечно же каждый сам решает как тратить деньги.