Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 27)

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

Насчет димирования не скажу, диоды по люмам не замерял, это не куба а монтекарло, кубик 30х30х30 от дна до светильника 27 см, заявленные 100-120 люм, крепятся термоклеем, вначале клеются диоды потом паяются

Изменено 29.4.15 автор kiskas1970

Изменено 29.4.15 автор kiskas1970

kiskas1970

Спасибо!
На фото у Вас красное освещение прослеживается по середине аквариума вверху травы(фото2)? Это такая фотка или реально середина красней?
Светофор?


Изменено 29.4.15 автор Filter

Да стоит один красный диод

сообщение kiskas1970
Да стоит один красный диод

ТО что у Вас красны диод я выше читал.. Я хотел узнать цвет у вас везде монотонный(перемешан, не видно границ белого и красного, синего в толще на дне аквариума), или в середине более красный чем по бокам (Цвета гуляют (светофор)?. Еще ставят рассеиватели , что бы не было такого эффекта как светофор


Изменено 29.4.15 автор Filter

визуального светофора нет, в принципе на фото видно

сообщение kiskas1970
визуального светофора нет, в принципе на фото видно

Фото, не может передать все как глаз.. вот не видно например пузыряет трава или нет =)), а так зачетный у Вас аквариум..Спасибо.

kiskas1970
собирал на одноватных я и растения светом довольны

Спасибо, я обратил внимание на то, что все малоизвестные производители КНР пишут в рекламе что то типа "качество не хуже чем у epistar" вот и выбирая 3W (реально 3,2 В х 0,6 А = 1,92w) диоды для построения нового светильника, решит попробовать у них затариться (через али экспресс конечно :-)).

Наши китайские друзья делают светодиоды http://ru.aliexpress... примерно с таким спектром , верить ли рекламе?
Планирую поставить на один канал 8шт. таких, вместо синих и темно красных, которые сейчас народ ставит, кто что то подобное применял?
Заранее благодарен

Filter
Фото, не может передать все как глаз.. вот не видно например пузыряет трава или нет =)),

Ещё как может, не всё конечно, но пирлинг запросто. это куба под примитивным LED светом :-)

Изменено 29.4.15 автор Иван73

сообщение Иван73
Планирую поставить на один канал 8шт. таких, вместо синих и темно красных, которые сейчас народ ставит, кто что то подобное применял?
Заранее благодарен

Наверное такой никто не ставил, что-то между пурпурный и фиксия, судя по картинке из ссылки. Вы будете первый.. не забудьте отписаться как соберете.

Изменено 29.4.15 автор Filter

Filter
сообщение Иван73
Планирую поставить на один канал 8шт. таких, вместо синих и темно красных, которые сейчас народ ставит, кто что то подобное применял?
Заранее благодарен

тоже заказал десяток попробую поставить в светильник вместо красных)))

сообщение kiskas1970
тоже заказал десяток попробую поставить в светильник вместо красных)))

Десяток? Да уж это вам не CREE, тут на вес продают.

Filter

Ну не на вес 38р. штучка, без платы. Есть такие и у epistar, но чёйто 50 шт. мне много показалось, заказал 10шт. этих на пробу.
Хочу дополнить ими спектр тёплых белых 4200к, а именно добавить синего и красного в широком диапазоне (по аналогии с хорошо известной связкой ЛЛ 830 или 840 + fluora77, так сказать "Всё новое - это хорошо забытое старое:-)). Третий канал будет зелёный, все три канала 8х3w=16w реальных (сначала думал зелёных с желтыми через 1 и мощностью 1W, но это отдельный драйвер или даже 2 драйвера). Да зелёных много конечно, но планирую подобрать драйвер, соответствующей мощности, от RGB с диммированием по всем трём каналам с ПДУ. Зелёный в общем для фотографии нужен, заодно поглядим как смотрится, проверю как криптокорины на него будут реагировать, многим из них "тенелюбивым" должно понравиться.
Пока вот такие соображения, жду конструктивную критику, заранее благодарен.

Изменено 29.4.15 автор Иван73

сообщение Иван73
Зелёный в общем для фото нужен, заодно поглядим как смотрится, проверю как криптокорины на него будут реагировать.

Для фото, да и так созерцал лучше наверное.
Здесь на форуме, бытует мнение, что зеленый цвет растениям фиолетово =)), как раз в первом сообщение написано..

Тут важно понимать, что зеленость это свет для наблюдателя, большое его количество снижает КПД светильника - зеленый растючке не нужен она его отражает.

Дмитрий то же вроде где то писал про это..

Изменено 29.4.15 автор Filter

Filter
Здесь на форуме, бытует мнение, что зеленый цвет растениям фиолетово =))

А нам для восприятия и для фотографии? Отражают это хорошо, цвета на фото будут Ок. Или мы овощи выращиваем? Тогда синего и красного вполне хватит и КПД будет Ок, минимум Вт/кг приросшей массы

сообщение Иван73

Filter
Здесь на форуме, бытует мнение, что зеленый цвет растениям фиолетово =))

А нам для восприятия и для фотографии? Отражают это хорошо, цвета на фото будут Ок. Или мы овощи выращиваем? Тогда синего и красного вполне хватит и КПД будет Ок, минимум Вт/кг приросшей массы

Что за набор слов? Ок? Вт/кг? Ок?

Резидент
Что за набор слов? Ок? Вт/кг?

Ок - хорошо
вт - ватт и кг - килограмм единицы измерения мощности и массы соответственно в системе СИ
Понятнее так: Светильник будет иметь хороший КПД (коэффициент полезного действия) для обеспечения максимального прироста массы (кг) на единицу затраченной на освещение энергии (вт) хотя уместнее вт/час. Этот показатель весьма важен при коммерческом выращивании

сообщение Иван73

Filter
Фото, не может передать все как глаз.. вот не видно например пузыряет трава или нет =)),

Ещё как может, не всё конечно, но пирлинг запросто.

это куба под примитивным LED светом :-)

Изменено 29.4.15 автор Иван73

Пришли такие диоды http://ru.aliexpress... буду собирать сборку-светильник на 3-х ватных диодах, а вы Иван73 еще их не опробовали?

Изменено 26.5.15 автор kiskas1970

сообщение kiskas1970
Диоды эпистар 1 ват температурой 6500к. и 10000к. всего 12 шт один красный два синих-горят круглые сутки профиль обычный покупал в костораме, охлаждение пассивное, профиль чуть теплый, и диоды и драйвер покупал на алэкспресс, там выбор большой

Можно ссылку на продавца светодиодов, у которого вы покупали?

сообщение Psalmir

сообщение kiskas1970
Диоды эпистар 1 ват температурой 6500к. и 10000к. всего 12 шт один красный два синих-горят круглые сутки профиль обычный покупал в костораме, охлаждение пассивное, профиль чуть теплый, и диоды и драйвер покупал на алэкспресс, там выбор большой

Можно ссылку на продавца светодиодов, у которого вы покупали?

http://ru.aliexpress...
http://ru.aliexpress...

kiskas1970

, а вы диммируемые драйвера ставили? Делали рассвет/закат?

Я так понимаю, вы сделали дубликат вот такого светильника? Ссылка

ваша ссылка не открывается, а так да много смотрел в инете как сделать светильник, но делать все приходится самому и на ходу вносить изменения, так например сверху сейчас стоит куллер, но не для охлаждения диодов, а для охлаждения воды в креветочнике, и управляется он простым термостатом с датчиком температуры,
драйвер не димируемый, заката рассвета нет,
а так начну делать по тому-же принципу светильник для аквы 90-40-50, буду делать 4 планки и расчитывать скорей всего около 70 люм на литр, с димиром заморачиваться не буду, сделаю просто ступенчатое освещения, диоды 3х ватные ну и вместо красного воткну полноспектровые диоды для растений,

сообщение kiskas1970

из алюминевых полосок сделал предохранительные планки

У вас светодиоды на звездах прикреплены?
И как закреплены алюминиевые полоски?

для каких целей вы добавили светодиоды с свечением 10000к?

Изменено 27.5.15 автор Psalmir

диоды приклеены прямо на алюминевый профиль на термоклей,
полоскипросто прижаты крышкой коробки
10000 к. диоды добавлены для полноты спектра освещения, о чем не жалею))))

А у вас фото без алюминиевой полоски есть? У вас контакты светодиодов не коротят с корпусом профиля или алюминиевой полоской? Какое соотношения вы брали в расчет светодиодов 6500к к 10000к?

контакты я подгинал чуть вверх и одевал на них специальные кембрики, они сужаются от температуры т.е. от паяльника
10 00/6500-1/3