Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 50)

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

KoRvin
Так будет дешевле проще и быстрее

но на порядок хуже любого самодельного света при минимальном задействовании мозга.

lonelity
но на порядок хуже любого самодельного света при минимальном задействовании мозга.

Ну получается я когда светильники на заказ делал вообще мозг не включал.

KoRvin

не понял. Ни один прожектор не сравнится по качеству с самодельным светом, если не лениться хоть немного разобраться в проблеме.
Даже на хламе с али за копейки..

lonelity
Даже на хламе с али за копейки..

Если делать из хлама за копейки то хорошо не будет. Если бы можно было желать из хлама качественные вещи то все бы так делали. У DNK тогда бы не было продаж. Зачем платить больше если можно купить за копейки?

KoRvin

У ДНК и так почти нет продаж в России относительно общего объема - по его же словам.
Я не сравниваю с хай-энд, я сравниваю с прожекторами.

Изменено 25.2.18 автор lonelity

lonelity
Даже на хламе с али за копейки..

Светодиодные прожектора кстати тоже состоят из того самого хлама с али за ещё меньшие копейки, так как завод оптом его закупает. Поэтому светодиодные прожектора это тоже хлам. Но его я советую потому, как:
1) Это готовое решение. Тебе не нужно покупать паяльник, и становиться электротехником.
2) На заводе роботы собирают всё точнее чем вы или я паяльником тыкаем и ножовкой на коленке отпиливаем, там какая никакая влагозащита будет. А у вас будет в самоделке влагозащита? Сможете на коленке заколхозить? А если аквариум не ваш а жены жена сможет это сделать самостоятельно?
3) Дешево. Для многих цена лимитирующий фактор, так как зарплата почти вся уходит на еду транспорт и одежду. И 1000руб. это всё что они могут себе позволить на освещение аквариума.
3) Какая ни какая гарантия от магазина на товар.

KoRvin

Зачем в самоделке влагозащита?
Да, видел я как эти малолетние роботы собирают. То пасты мазнут две капли, то шпателем шлепнут с горкой, то винты слишком длинные и не прижимают диод. Про тепловой режим нынешних СМД - тоже отдельная тема.

KoRvin

Человек больше потеряет на замене сдохших прожекторов и на проблемах со зрением от стробоскопа в комнате.

Изменено 25.2.18 автор lonelity

KoRvin

Возьми даже дешевые Bridgelux Vero - уже прожектора отдыхают.

lonelity
Возьми даже дешевые Bridgelux Vero - уже прожектора отдыхают.

Ок. давайте поиграем в эту игру. Я лепидоптеролог. Я зарабатываю на хлеб тем, что изучаю бабочек и пишу книги про бабочек. Инструмента у меня дома никакого нет, паяльника нет. Паять не умею. Расскажите, как мне сделать светильник на Bridgelux Vero.

Изменено 25.2.18 автор KoRvin

KoRvin
Расскажите, как мне сделать светильник на Bridgelux Vero

Попробуйте подарить одну из ваших книг соседу и невзначай попросите о помощи его. Вариантов куча! Прожектор при всех раскладах ужасное решение к тому-же требует доработки, где в свою очередь паяльник по прежнему нужен.

KoRvin

купить Биодизайн I-Led. При всех его косяках это более энергоэффективное и дающее более качественный свет решение, чем прожектора, с хорошим дизайном и ставится на аквариум без "колхоза".

lonelity

Ну да от части убедили. Сейчас на вскидку загуглил https://juwel-aquari... цена в 1600 руб. адекватная. Примерна равна прожектору и ненужно думать как его повесить. Вы победили в этом раунде Да да да, я умею признавать поражения в споре

Изменено 25.2.18 автор KoRvin

Haupter Прожектор при всех раскладах ужасное решение к тому-же требует доработки, где в свою очередь паяльник по прежнему нужен.

Не подскажите как доработать прожектор, может уменьшить мерцание? Может тут уже обсуждали и есть ссылки?

Александр Ч.

Обратитесь к lonelity, бесценный опыт и практика уже имеется.

KoRvin

какие прожектора используете вы лично?

Johnson77

Сорри, вопрос был не ко мне. Но все равно оставлю.
Uniel COB 10Вт с матрицами Cree CXB1512

Изменено 25.2.18 автор lonelity

Johnson77
какие прожектора используете вы лично?

Я не использую светодиодные прожектора. У меня самодельный светильник https://4kkorvin.liv...

Подскажите пожалуйста. Принципиальная схема питания светильника такая:
блок питания - драйвер - диоды.
Предположим блок питания на 12В, а на драйвере написано вход напряжение 9-56В, а напряжение на выходе 2-52В.

Вопрос. С учетом указанных напряжений (блок 12В, драйвер до 52В) сколько можно последовательно зацепить на драйвер светодиодов с падением напряжение 3В (вольтаж условный, просто чтобы легче делилось):
1) до 17 (с учетом того, что на драйвере написано, что напряжение выходное может быть до 52В, т.к. 17*3=51В)
2) до 4 (т.к. драйвер не будет давать напряжения больше чем на него пришло с блока питания)

Вопрос, естественно, от электрической малограмотности. Прошу уважаемых форумчан ликвидировать мою безграмотность

Изменено 26.2.18 автор dsNiper

Может это вам поможет
http://xendil.com/ru...

4 шт.

Изменено 26.2.18 автор xendil

dsNiper

Повышающие драйверы это реальная редкость, а учитывая указанные соотношения максимумов - у вас обычный понижающий драйвер.
И на выходе всегда будет меньше чем на входе, а на сколько - вопрос схемы конкретного драйвера.
Диодам надо обычно больше чем 3В. Так что - 3 светодиода.

dsNiper

дайте лучше точную модель драйвера, а то сейчас насоветуют...

lonelity
дайте лучше точную модель драйвера, а то сейчас насоветуют...

))) конкретной модели нет. Я пока только разбираюсь с тем что как. Смысл понял - на повышение напряжения драйвером не рассчитываем)

Изменено 26.2.18 автор B_wolf

dsNiper

Повышать можно. Легко. Ответы выше неправильные. Просто придется искать чуть подольше и стоить будет чуть дороже, посмотрите в каталоге Mean Well например. Да и вообще, вместо китайского диодного мусора с алиэкспресс лучше посмотреть фирменные COB - Cree CXB, Lumileds, если попроще - Citizen, Brigelux Vero.
Очень здорово сэкономите на мощности и улучшите качество света.

lonelity
Повышать можно. Легко. Ответы выше неправильные. Просто придется искать чуть подольше и стоить будет чуть дороже, посмотрите в каталоге Mean Well например. Да и вообще, вместо китайского диодного мусора с алиэкспресс лучше посмотреть фирменные COB - Cree CXB, Lumileds, если попроще - Citizen, Brigelux Vero.
Очень здорово сэкономите на мощности и улучшите качество света.

А где именно это смотреть? Можно ссылку? Хотябы в личку.

dsNiper

Если Вы полный ноль в электронике - купите Chichiros или Биодизайн I-led.
На сайте этой фирмы. Подробнее пока некогда. Да, зачем промежуточное питание от 12В?

lonelity
Если Вы полный ноль в электронике - купите Chichiros или Биодизайн I-led.
На сайте этой фирмы. Подробнее пока некогда. Да, зачем промежуточное питание от 12В?

Ну не полный. Но как то больше с переменным, а не постоянным током раньше разбирался.
Про промежуточное - как раз больше нравится идея с драйвером AC/DC, но в видео на ютубе видел вариант реализации именно с DC/DC вот и решил для себя выяснить непонятный момент.

Биодизайн мне не нравится, т.к. светильник у них узковаты (если не рассматривать те, которые с лампами) плюс нет на 90см, а у меня именно такой длины банка.

Чихирос не нравится тем, что там только белые. Боюсь будет от них желтозеленить)

Больше всего нравится реализация светильника на звездочках и 3 канала (белый, синий, красный).

Но на практике найти звездочки от нормального производителя это целая задача.