Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 16)

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

semser
А насчет профиля на этом форуме человек собирал светильник на профиле от строительного правила(там толщина вдвое меньше)и перегрева не наблюдал.

Уффф... Практика практикой, но и посчитать в принципе не сложно. 160*10*2 + 160*3*2*2 (тепло до верхней пластины считай не дойдет из-за малой толщины - всего 3мм, я бы вообще ее срезал чтобы лучше охлаждалась та, на которой закреплены СД) получается 5120 кв.см. поверхности. На одну такую планируется посадить 32 СД, на токе 1A это грубо говоря 100Вт мощности, итого где-то 50кв.см. на ватт. Опять же не вся мощность идет в тепло, так что для рассматриваемой конфигурации при обдуве тремя вентилями 100-120мм будет нормально.

Но, как я писал в предидущем сообщении, при высоте аквариума 50см (а то и 60 см) и подвесе 20-30см над уровнем воды я бы задумался о применении XML с линзами.

semser
Если возникнет необходимость, то, возможно, будет достаточно поставить линзы на два передних ряда?

Кажется мне что этого будет недостаточно. Можно в принципе прикинуть на угле половиной мощности сколько света пойдет мимо и сколько отразится от поверхности воды. А чем вас XML так пугают? Дороже в два раза чем XTE, ну так и света дают больше почти во столько же раз. Есть только две заморочки - вот для них точно потребуется нормальный радиатор и двухамперные драйвера еще поискать надо...

Kromsator

Спасибо, что подтвердили мои мысли, что нужно срезать плоскость! Я думаю отпилить с одной плоскости пластину шириной 80мм(из 100мм)- получатся полочки для размещения защитного стекла. Я посмотрел на сайте "электронщика", там указано, что XML меньше световой поток, чем у XTE. В чем их преимущество?

semser

На токе 2А(у них максимальный ток 3А, эксплуатировать лучше на 2А) один XML бина U2 дает 740 люмен. То есть XML потребуется как минимум в два раза меньше. Опять же световой поток у них больше, что весьма актуально при высоком подвесе. Но с XML фокусы со всякими швеллерами не продут. Для них нормальным будет профиль AB0071 посмотрите на сайте ligra

Если отпиливать, то лучше все-таки повернуть "рогами" вверх.


Изменено 14.2.13 автор Kromsator

Kromsator

Понял! Оказывается я не то посмотрел, извиняюсь! Тоесть использовать "рога для теплоотвода? Если дополнительно прикрепить ал-е углки- это повысит теплоотдачу?

Изменено 14.2.13 автор semser

semser То есть использовать "рога для теплоотвода?

Да. И попять же нагретый воздух не будет задерживаться в коробке

semser Если дополнительно прикрепить ал-е углки- это повысит теплоотдачу?

Почти без толку.

Если не передумаете насчет высокого подвеса - лучше XML. Чтобы получить теже 16000 лм их потребуется максимум 24 штуки. На электронщике я их видел по 130 руб на звезде. 24*130 или 64 * 60? Ну и опять же 24 линзы или 64 линз? Полтора метра профиля АВ0071 вам обойдутся максимум в 2000 руб + пересылка. Зато это будет самое то для высокого подвеса.

Kromsator

Спасибо! Профиль АВ0071 самый дешевый увидел на "Лигре" 1239р/м. Немогли бы скинуть мне ссылочку на на XM-L на Электронщике, а то я нашел, да не те.

semser

Ну так вот на вскидку вот например
или вот
Бины конечно надо подбирать...

Изменено 14.2.13 автор Kromsator

да ХМЛ лучше будет, но если заморока с дровами то ХТЕ удобнее.Линзы тож нужны , НО не на все ставь.По красным скажу так, я возьму БП с запасом и совсем теплых сд, и если понадобиться красный то просто добавлю драйвер с красными сд.На такое решение подтолкнула соседняя тема (заклеил красные)и стоимость и трудность покупки красных 650nm.( к сожелению мой проект пока стоит из за отсутствия финансирования так что фоток выложить немогу)

неритина но если заморока с дровами

Имхо, LED-светильник не настолько дешевая вешь, чтобы слепить из того, что было, а потом переделывать. Лучше потратить лишнюю пару недель и лишнюю пару тысяч, и сделать сразу то, что надо.

Kromsator
нормальным будет профиль AB0071 посмотрите на сайте ligra

что толку смотреть на картинки профиля если лигра физикам не продает, а в магазинах его нет?

Rustman

Ну лично я взял бутылку коньяку и сходил к другу, у которого оформлен ИП.

Rustman

Если есть возможность, лучше конечно оформлять заказ на контору и по безналу-и дешевле(на 18%)и надёжнее.Правда потом надо доверенность на получение сделать, ну и с бумагами другими повозиться.

lolik получил предупреждение

Как подбирать соотношение радиаторов и количество диодов? Вроде где то попадалось объяснение. но не помню где.

сообщение Kимериец
Как подбирать соотношение радиаторов и количество диодов? Вроде где то попадалось объяснение. но не помню где.

Если говорить о пассивном охлаждении то из расчета 1Вт светодиодов - 50 квадратных сантиметров радиатора для игольчатого радиатора и 70 для ребристого. В случае использования вентилятора для охлаждения радиатора эта цифра может быть в 3-5 раз меньше.

DNK

Спасибо.

привет всем, а такие диоды подойдут?
http://www.ebay.com/...

сообщение kiskas1970
привет всем, а такие диоды подойдут?
http://www.ebay.com/...

Cree XM-L?! Торговая марка (XLamp (r)) как бы намекает. Другое дело - обеспечьте их хорошим радиатором (те, что на EBay продаются как 10 Вт под матрицу - китайские ватты лукавые) и не гоняйте на максимальном токе - он для карманных фонариков. Полтора ампера, не больше. У меня в таких условиях диод грелся слабо и можно надеяться, что он проработает долго и без заметной деградации

kiskas1970привет всем, а такие диоды подойдут?

Вы бы побольше вводных данных сообщили бы... Размер аквариума, на какой высоте планируется подвешиваться светильник и т.д. Так как для низкого подвеса те же XML уже не лучший выбор.

пока хочу попробовать на 20 литрах телевизор 45х15х30 в перспективе хочу перевести на диоды банку 60х30х30 обе для растительного аквариума, как я понял на 20 литров должно хватить 3 холодных и 2 красных или теплых получается драйвер 750мА и ток 1,5А

kiskas1970

На какой высоте от уровня воды будет светильник?

на 20 литров не больше 10 см. ну и потом на 60л на такой-же высоте, соберу на алюминьке

kiskas1970
на 20 литров не больше 10 см. ну и потом на 60л на такой-же высоте, соберу на алюминьке

7 штук XTE на токе 700мА с блоком питания 24В мощностью ватт 20-25 на 20 литров хватит за глаза.
Здесь выбираете светодиоды нужного бина
здесь нужный Вам драйвер LDD-700L
Ну и например такой вот блок питания

Это на 20 литров.
На 60 просто утраиваете 21 СД, 3 драйвера, БП адын штук мощностью >=75Вт Хотя, можно чуток на СД для 60 литров сэкономить, применив их на токе 1A, но тогда к радиатору требования ужесточаться.

"Люминька", кстати, и для тока 700мА должна быть достаточно толстой, желательно никак не тоньше 2мм, а лучше от трех и более

PS Посчитал на 60литров. Хватит 14 ХТЕ на токе 1A (драйвер брать LDD-1000H одна штука) и блок питания на 48В мощностью от 75Вт


Изменено 10.3.13 автор Kromsator

на 60л. хотелосьбы ступенчатое освещение, получается блок питания и драйвер 2штуки