Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 44)

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

Haupter

2 месяца.... трудно самому это сделать??? Выгоднее получается??

Haupter

а ссылки можешь дать пожалуйста на питание и программатор?

Katrusik

Будут, не греются только сгоревшие. Радиатор солидный нужен, но игра стоит свеч.

Изменено 25.11.17 автор Dart Voland

Katrusik
трудно самому это сделать??? Выгоднее получается??

Я не знаю на что вы способны в таких делах, но подключить последовательно светодиоды к драйверу по моему сложности не составляет.

Банка 240л - 11 светиков
Я запитывал на 1400ma этим: Драйвер
Программатор в Москве свободно можно найти за 600-700р
Радиатор... ну тут отдельная тема.

Haupter
Алюминия там нет, но и на медь это не похоже

По массе же можно понять, что за металл..

Константин Кучеренко
По массе же можно понять, что за металл..

Константин, весы мои в нуле и более точных нет. Рукой я не могу определить столь легкое изделие. Царапал край везде однотонный цвет ближе к латуни...

Haupter
цвет ближе к латуни...

Латунь вроде бы проводит тепло хуже алюминия.

Константин Кучеренко

Я не знаю что это за сплав, чисто описываю как могу. Если уж на то пошло алюминиевые печки в машинах греют гораздо лучше медных, да и потом много ли где она медь применяться полностью в чистом виде... В целом я выше писал о решении запитать драйвером 1400ma для перестраховки и более равномерного света путем увеличения самих огней. Свой радиатор я вам ранее показывал и могу лишь сказать отвод идет превосходно, а сам светильник греется макс 36 градусов.
Добавлено Все сплав латуни имеют лучшую теплопроводность чем алюминий.

Изменено 25.11.17 автор Haupter

Haupter
Добавлено Все сплав латуни имеют лучшую теплопроводность чем алюминий.

Уверены? По ряду источников - раза в два хуже чем алюминий.

lonelity
Уверены?

Уверен. Латунь не оставляет остаточного тепла и суммарный отвод в 1.5 раза выше.

Haupter

Цифры теплопроводности напишите.

lonelity

Вы их и сами без труда найдете. При анализе только цифры не путайте, задача плат передать тепло охлаждающему элементу, а не выполнять функцию теплоотвода.

Haupter

Да, задача передать тепло. Поэтому спрашиваю про тепловое сопротивление. Жду цифры, подтверждающие слова, что латунь - лучший проводник тепла.

Изменено 25.11.17 автор lonelity

http://energy.clcnet...

Вроде как в два раза хуже, чем у алюминия.

lonelity

Ну зачем вы меня заставляете пользоваться сторонними сайтами... Вот первое что вышло в поиске, примерный температурный режим на медь и алюминий. Надеюсь состав латуни все знают приблезительный, а какой конкретный сплав применен я не знаю.

Haupter

Вт/(м·град) - тут куча латуней, бронз. Силумин лучше)))




Изменено 25.11.17 автор lonelity

По фото конечно судить сложно - но на чистую медь это никак не тянет.

http://manager.kaido...

Изменено 25.11.17 автор lonelity

lonelity

И что это? Таблица проводника или все же охлаждающего элемента? У меня нет документов на подтверждение, но уволили с военного завода в 90х как раз за то что я перепутал вот примерно такой проводник чуть больших размеров.

Haupter
Таблица проводника или все же охлаждающего элемента?

В этой таблице теплопроводность металлов и их сплавов. Это именно та величина, которая важна для успешного отвода тепла.

Константин Кучеренко
Это именно та величина, которая важна для успешного отвода тепла.

Если вам так удобнее думать..., я останусь при своем. Назревает вопрос - зачем именитая фирма по производству фонариков на мощных светодиодах использует такую "гнилую" подложку?

Haupter
Если вам так удобнее думать...

Было бы любопытно узнать, как удобно думать вам.

Haupter

Какая фирма? Что она использует - оригинальные диоды и качественные звезды - или обсуждаемые выше подделки с китайских барахолок? Там и фонариков на этих "Cree" как грязи за смешные деньги.

lonelity
или обсуждаемые выше подделки с китайских барахолок

Кто сказал что эти диоды с "китайских барахолок"? Про существование оф магазинов на али не слышали? В руках держали прежде чем осуждать? Замеры хоть какие нибудь проводили? Много светодиодов на али с указанием бинов видели?
Выше есть ссылка на поставщика раз уж такая ненависть к торговой площадке.
ИМХО. Пустой треп в ночь на выходные. Показывать людям магазин с аквариумным освещение собранного на SMD с того же али без указания бинарных зачений... Я же хоть что-то толковое предложил в отличии от тех, кто предлагает тупо 6500к или вообще одноватные пузыри.

Выше есть ссылка на поставщика раз уж такая ненависть к торговой площадке.

Это там где, латунные площадки названы медными?

Константин Кучеренко
Это там где, латунные площадки названы медными?

Мы уже определили что это латунь?
Помнится вы нахваливали свои светики с cri96, описание с сайта магазина можно взглянуть? Докопаться и до столба можно...

Haupter

ну не медь же с таким цветом.

lonelity
ну не медь же с таким цветом.

Вы же сами картинку выкладывали, на ней что написано?
Давайте кусок отпилим просверлим или еще как? Поаккуратнее как нибудь взглянем что внутри. Царапина это одно, а что кроется глубже...
Есть предложения на грамотное вскрытие?