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

B_wolf

Странно, что эта возможность не указана в кратком описании товара.Я, как простой обыватель, не полез бы в эти дебри.

Андрей финн

Указана. И в самом начале ("Features") и потом в таблице.

B_wolf

В кратком описании товара не указана возможность димирования, только подстройка 75-100%.

Андрей финн

Краткое описание это где?

B_wolf

Под фото товара.В параметрах тоже нет.

Изменено 27.12.14 автор Андрей финн

Андрей финн

На Электронщике? Ну Вы придумали: доверять описаниям манагеров.

B_wolf

Верить нельзя никому-так говорил папаша Мюллер.Неразумная стратегия торговли.

Изменено 27.12.14 автор Андрей финн

Андрей финн

Производителю можно. Иногда.
То-то я думаю: откуда 16 светодиодов, если у них максимальное падение напряжения 3,6 В.

друзья, вмешаюсь в Вашу умную беседу.
МОжете популярно объяснить, нужно ли мне что-то дополнительно будет, чтобы изменять выходной ток. Если да, то что. Если нет, то как физически я буду его менять - с резистором понятно - кручу ручку, меняю сопротивление. а 1-10 В и ШИМ-сигнал - не понимаю.
спасибо

Изменено 27.12.14 автор whynot

whynot

1-10В или ШИМ сигнал можно получить только от стороннего устройства: контроллер, регулятор и т.п. С резистором тоже не всё так просто: лучше использовать постоянный, либо очень хороший подстроечный.

сообщение B_wolf

whynot

1-10В или ШИМ сигнал можно получить только от стороннего устройства: контроллер, регулятор и т.п. С резистором тоже не всё так просто: лучше использовать постоянный, либо очень хороший подстроечный.

а можете посоветовать минимально подходящий мне AC/DC источник: 50 В, 50 Вт с более широким диапазоном регулирования выходного тока? Либо из предложенных ранее мной - что нужно докупить?
В принципе цель одна - выставить нужную яркость и забыть. Но возможность уменьшения яркости тоже может понадобится - не переделывать же весь светильник, если слишком ярким будет. А 25% - маловатый диапазон.

whynot

Куда уж шире то: первый и третий 10-100% ?
Подбираете постоянный резистор по табличке в даташите и всё. При необходимости можно резистор заменить.
ps В третьем ещё и дополнительно можно ток подстроить встроенным резистором

Изменено 27.12.14 автор B_wolf

B_wolf
С резистором тоже не всё так просто: лучше использовать постоянный, либо очень хороший подстроечный.

А что вас смущает?
У меня есть два lpf, они нормально регулируются обычной крутилкой (резистор СП4-1).

Друзья, а кто оптику ставил, подскажите ее высоту - расчитываю и готовлюсь к монтажу. И нужно как ставить - отражатель в стакан, линзу в отражтель - так? сколько высота в сборе?
спасибо.

Зы. еще вопрос - а вентилятор вы как запитываете? отдельное питание? из цепи как-то можно?

Изменено 28.12.14 автор whynot

Подскажите пожалуйста хватит ли радиатора ПР091 микромак http://www.micromak.... 2 погонных метра для пассивного охлаждения 14*10Вт китайских матриц. Профиль позиционируется компанией как "для светодиодных лент" и стоит очень дешево. Но я посчитал на метр погонный приходится около 9500 см2 площади, т.е. 19000см2/140Вт= 135см2/Вт Чего получается более чем достаточно для пассивного охлаждения. Где то я не прав?

сообщение igor-08Где то я не прав?

Ага. Самая главная ошибка - не там смотрите чертёж профиля. ПР091 именно под ленту, откройте прайс, там реальный чертёж будет.

подскажите, хочу свтеодид.ленту наклеить над банками в стеллаже, советуют ленту приклеить на алюм.профиль для теплоотвода
но у меня лента будет крепится в 4 точках к настилу верхней полки и соответственно почти вся лента будет висеть в воздухе, может это лучше чем на профиле?

Макс-777

не лучше-у любого профиля для ленты, площадь теплоотвода больше, чем у подложки ленты(а основная проблемма лент-перегрев светодиодов).
для лент(если уж хочется ленту) можно даже выбрать не специализированный профиль, а например бу алюминевый карниз или швеллер алюминевый(небольшой)-будет намного лучше чем просто клеить ленту не пойми к чему...

И скотчем её сверху приклеить как следует!

Лента - это такое Г! Гораздо проще линейки диодов.Только с драйверным питанием.

сообщение Hedin
Лента - это такое Г! Гораздо проще линейки диодов.Только с драйверным питанием.

Да я уже писал об этом, все равно упорно ленту лепят

сообщение KoRvin
И скотчем её сверху приклеить как следует!

а еще скрутку и черной тряпичной изолентой! и будет брутально))))ведь нет ничего лучше тряпичной изоленты(с).
пс. хочется людямленту-пусть клеют(говорить об этом можно бесконечно, но клеили и будут клеить...), как начнут светики гореть, так может думать будут...На самом деле все просто-все видят ленты в подсветке витрин+легкодоступность, вот народ и наступает на грабли.
проблемма в том, что мало кто догадывается о линейках на алюминевой основе...
пс2. у меня есть светильник собранный на скорую руку(в качестве эксперемента) на линейке(для 30литров)-пока работает))) хотя правильней будет переделать на 1вт светики...

Merv

Для маленьких до 50л эти полоски очень хорошо работают. К тому же ими легко заменить лампы, они по размеру ламп делаются.

Изменено 12.4.15 автор lexx8691

lexx8691

согласен-для маленьких банок, если нет желания и времени собирать на 1-3вт светиках, то линейка неплохая альтернатива мощным светодиодам, но минусы-проблематично сделать цвет...
из плюсов-достаточно легко обеспечить теплоотвод(не нужен мощный радиатор)
пожалуй все плюсы этим и исчерпываются)...
пс. впринципе даже для лент можно обеспечить норм теплоотвод, но соотношение ценакачество света не стоит всех затрат...

У меня такой на 20 литровом креветочнике.

Изменено 12.4.15 автор lexx8691