Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 32)

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

сообщение zelda78
вопрос в какую сторону делать упор в светиках

На холодный белый свет с добавкой голубого. Сколько именно - не скажу, зависит от оттенка вашей воды.

сообщение Mr Igor
Прямо ли?

Обратно, конечно Имелось в виду что зависимость прямая, не квадратичная, к примеру. То есть с увеличением длины волны в полтора раза энергия уменьшается в полтора раза, в тексте это отчетливо показано, не так ли?

сообщение Жарко

Но через желтый светофильтр получить белый свет

Собственно вы описали строение белого светодиода. На самом деле он синий, а сверху стоит желтый "светофильтр".

Разумеется, сделать из коричневатой воды прозрачную голубоватым светом не получится, но все же уменьшить видимость коричневого вполне можно.

DNK

Дмитрий. Она "янтарная". Если человек понял что написал, то дешевле и разумнее сделать воду светлее, чем лупить "синим через желтый".

Я не знаю всех законов оптики. Но думаю что там не чисто синий и точно подобранный желтый. Причем скорее всего постоянные во времени. А тут подмену сделай, "Ой, жутко холодный", через полгода опять синего надо. - понимаете к чему я ? ;-) ;-) ;-)

сообщение Жарко
Дмитрий. Она "янтарная". Если человек понял что написал, то дешевле и разумнее сделать воду светлее

Разумеется. Но человек спрашивал не как сделать воду светлее, а какие светодиоды поставить. Если уж говорить про осветление воды, то подмены помогут не очень хорошо, уголь будет куда как лучше.

Я не знаю всех законов оптики. Но думаю что там не чисто синий и точно подобранный желтый.

Синий как раз чисто А желтый - это люминофор, конечно. Он разный бывает. Вплоть до того что вообще не остается синего в спектре светодиода и его свет получается оранжевым.

Причем скорее всего постоянные во времени. А тут подмену сделай, "Ой, жутко холодный", через полгода опять синего надо. - понимаете к чему я ? ;-) ;-) ;-)

Да, конечно Надо делать светильник с регулировкой спектра

Жарко

Человек спросил я ответил. Я делал именно так в креветочнике где вода сильно желтила от кетапанга. Цвета значительно приятнее становятся для восприятия.
А вы откуда взяли свои измышления? Опыт, теория или просто так кажется?

lexx8691

Опыт. Именно из-за него я советую не бороться с последствиями, а решать причину. Я почти год держал коряги в бочках для полива на даче (пластик) там минимум ежедневная замена воды. Уголь не использовал, бочек хватило снизить эффект окрашивания до приемлемого. Это позволило использовать галоген и люмки.через год-полтора сверх того в аквариуме они перестали красится вообще. Будь у меня тогда Димы сборки, было бы чуть проще нивелировать под мои требования.
Да долго, зато эффективно.

Вы вольны делать и советовать как хотите, только по мне проще помыть фары чем пихать туда "спецлампу". Особенно учитывая что со временем ее надо будет выкидывать за ненадобностью.

Прошу прощения что влез и высказался по данному вопросу. Здесь решают другие вопросы.

А можно тут спросить (извините, если не совсем в тему): имею акву 100*30*80 (т.е. узкую и высокую - такая уж досталась). Цихлидник, без растючки. Сейчас освещается двумя ЛЛ по 30Вт. Освещенность (для восприятия глазом), в т.ч. и у дна, устраивает. Проблема в том, что светильник занимает почти всю ширину и при выполнении каких-либо работ поиходится его каждый раз снимать. Это неудобно, да и темно в акве становится. Можно ли заменить светильник на светодиодный в более узком исполнении с нехудшими характеристиками по свету и энергопотреблению? Ну и несильно дорогой, конечно.

Изменено 7.7.15 автор ober71

сообщение DNK

сообщение Mr Igor
Прямо ли?

Обратно, конечно Имелось в виду что зависимость прямая, не квадратичная, к примеру. То есть с увеличением длины волны в полтора раза энергия уменьшается в полтора раза, в тексте это отчетливо показано, не так ли?

Так то оно так... для воздуха. А вот для воды чуть иначе - вода имеет свойство плохо пропускать "красную" часть спектра. Полагаю, что сравнивать 550 и 660 один в один именно в условиях воды не особо.

сообщение Mr Igor
Так то оно так... для воздуха. А вот для воды чуть иначе - вода имеет свойство плохо пропускать "красную" часть спектра. Полагаю, что сравнивать 550 и 660 один в один именно в условиях воды не особо.

Во-первых, на тех глубинах что реально есть у подавляющего большинства пресноводных аквариумов, такое влияние несущественно.
Во-вторых, это лишний раз подтверждает мой тезис о практической бесполезности установки 660нм светодиодов в светильники для пресноводного аквариума.

DNK

Понятно, спасибо.

DNK

На какую цветовую температуру желательно тогда ориентироваться?

сообщение Mr Igor
На какую цветовую температуру желательно тогда ориентироваться?

Цветовая температура - самый дискредитированный из всех параметров света. Ввиду того что спектр подавляющего большинства источников света (если не сказать - всех, кроме лампы накаливания) далек от спектра излучения абсолютно черного тела, ориентироваться на этот параметр категорически нельзя. Однако, для относительно низких ССТ его значение не всегда является полной бессмыслицей. Поэтому если вам все же хотелось бы видеть какое-то число, обозначающее ССТ, смотрите в сторону тех источников, которым производитель назначает ССТ около 8000К.

сообщение Жарко

serg612

Да это от банки зависит. От воды. От внешнего света. От травы в конце концов.
Что же вы все пытаетесь один аршин на все банки положить?
У меня банка и после того случая "поймалась". Долго я ее ловил, но поймал.

Я свой пост писал про то что везде надо чувство меры. Поспорю на что угодно, можно и на садовых фитолампах травники без водорослей удержать, но зачем?

Да и закон о том что яркий белый может компесировать провал спектра никто не отменял. 😉

Согласен с тем, что не бывает одинаковых условий, а поэтому не пытаюсь «один аршин на все банки положить». А вот то, что яркий, даже очень, белый свет может заменить провал спектра, у меня закралось сомнение. 60 лм/вт – по Вашему это яркий свет или не очень? Сужу я по краснолистной растюхе. Не набирает она пигмент под СД, хоть тресни. Так вот под люмками, при гораздо меньшей отдаче она имела более естественный габитус. Даже пробовал устанавливать линзу на белом сд, тот, что находился над ней, тем самым увеличивая поток почти в два раза. Толку ноль. А вот установка линзы на 620й сд заставляла растюху окрашиваться естественней. И это не обман зрения – пигмент веток выросших под узким красным лучом заметно отличался от соседних кирпично-ржавых. Посмотрим какой эффект даст 660й. Верю всем кому не повезло с этим спектром и не сомневаюсь в компетентности, но хочется убедиться лично.

сообщение serg612
Посмотрим какой эффект даст 660й. Верю всем кому не повезло с этим спектром и не сомневаюсь в компетентности, но хочется убедиться лично.

Ждем отчета.. Главное чтобы еще железа растючки хватало.

Получается драйвер подбираю который имеет функцию диммирования + контроллер для него? драйвера соответственно подбираю так (например): одному СД требуется напряжение пускай 3 вольта, а один драйвер способен выдать например 35 вольт, т.е. на 10 СД берём 1 драйвер?
Светодиоды:
Подбирал на али, основные будут XP-G2, ток питания судя по всему ограничу 1050 мА, они судя по описанию 1-5 Вт
http://ru.aliexpress...

Цветные СД там подобрал XP-E у них ток послабже, от 350 мА до 1 А, но думаю подавать не больше 750 мА
Подобрал синих и зелёных по 10 штук, а красных 20 штук.
http://ru.aliexpress...

Может конечно ну его этот китай... если подбирать на рапиде, цена выходит примерно на 30% дороже, но хоть уверенность какая ни какая есть что покачественней...

сообщение wertyh
Может конечно ну его этот китай... если подбирать на рапиде, цена выходит примерно на 30% дороже, но хоть уверенность какая ни какая есть что покачественней...

А если покупать у авторизованного дистрибутора производителя, то получается еще дороже Как вы думаете - почему?

Ну видимо из-за гарантии качества? Намёк понят.

[q]DNK[/qНа официальном автосервисе ценик тоже втрое больше.Думаете там делают лучше?Брать надо то, что нравится, и где дешевле.

Изменено 23.8.15 автор Андрей финн

На али внешне они конечно слегка уступают тем же рапидовским судя по фото. Но для статистики скажу: в хозяйстве использую светодиодные светильники для рабочего освещения на стойке аквариумов, работают нормально. Были проблемы с 4 более мощными, они сгорели, но как потом выяснил, там совсем уж не правильны были подобраны драйвера, причём сборка производилась на заводе. Брал то же на Али.

wertyh

Вы сможете понять что вам прислали: бин Q2 или L2(смотрите табличку внизу страницы по первой ссылке)? Если да, то, конечно, берите где дешевле. )))

Нет, этого я понять пока не могу Иначе не приставал бы тут ко всем Вот и прошу совета, т.к. с СД освещение делаю по сути первый раз.

сообщение Андрей финн
[q]DNK[/qНа официальном автосервисе ценик тоже втрое больше.Думаете там делают лучше?

Вы сравниваете теплое с мягким. Можете сказать что-то по теме? Я весьма неплохо представляю как идет формирование цен на светодиоды. А уж то, как формируются цены на автосервисах, полагаю, было бы уместнее обсуждать на автомобильном форуме.

сообщение wertyh
Вот и прошу совета, т.к. с СД освещение делаю по сути первый раз.

Все что надо аквариумистам знать о светодиодном освещении - это адрес www.reefll.com Да, там есть не вообще всё что может понадобиться, но для любого проекта самодельного освещения там львиная доля того что необходимо - в наличии, при этом гарантированного качества.

Коллег, которые полагают что имеют достаточные знания чтобы критиковать мои советы, всегда прошу только об одном. Критикуешь? Предлагай лучшую альтернативу. Если лучшей альтернативы неизвестно, то критику, как бы она не рвалась наружу, лучше держать при себе.

сообщение wertyh
На али внешне они конечно слегка уступают тем же рапидовским судя по фото.

Скажите пожалуйста как вы по фото диодов определяете их параметры? Совершенно без тени подкола, мне правда интересно.