Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 53)

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

Valeriy
Особой разницы нет, напряжения низкие.

Живое убивает не напряжение, а сила тока. Прекращайте людей вводить в заблуждения и наводить их на мысль о создание подобного творчества у себя в банках. Устраивать гидролизные ванны в аквариумах с алюминием и распадами лака явно ни чем хорошим обернутся не может. Для этих целей существуют обогреватели!

Haupter
Устраивать гидролизные ванны в аквариумах с алюминием

Вы вообще к чему это? Речь шла про гидроизоляцию светильника на высоте от воды. Диэлектрические свойства лака не важны, т.к. напряжения низкие. Вероятность того что будет пробой по лаку отсутствует. Если бы напряжение было 10 кВ, то свойства лака имели большое значение. Покрытие плат лаком - стандартный способ защиты от влаги. Замазывание проводов кислотным герметиком - нет. Не понятно, что вызвало вашу негативную реакцию.

Valeriy
Речь шла про гидроизоляцию светильника на высоте от воды

Valeriy
А что если поместить СД в "П" образный профиль. При этом ножки буквы "П" погрузить в воду. Если не обращать внимания на возможную коррозию алюминия, то такой подход должен существенно снизить стоимость радиатора и улучшить температурный режим. В идеале погрузить профиль в воду полностью, но я не сторонник погружать самопальные электрические конструкции в воду.

Haupter

Зачем же вы тогда цитируете другой пост?

Поступило предложение от местных, прокачивать обратку от внешника сквозь радиатор. Что-то я слабо представляю куда утилизировать 600 Вт тепла в комнате, кроме как на нагрев воды. Потому, что воздух при такой мощности обогрева нагреется градусов на 10. Наверное, придется отказаться от освещения(

Valeriy

600 Вт? Если диодов - то каких? Какая конструкция светильников?

Изменено 5.3.18 автор lonelity

lonelity

XP-G2 5 Вт

Valeriy

Да, такую мощность вывести сложновато, был опыт с небольшим "зимним садом" под МГ светом. Можно легко нагреть помещение градусов до 30. Это один светильник на большом аквариуме или много стоек?

lonelity
Это один светильник на большом аквариуме или много стоек?

Пополам примерно. У меня есть пунктик, делать все унифицировано. Уже совершил ошибку с разной глубиной аквариумов. Теперь у меня 5 сифонов разной длины.

Johnson77

Промышленные LED светильники тема про подобный промышленный светильник

Valeriy
Поступило предложение от местных, прокачивать обратку от внешника сквозь радиатор. Что-то я слабо представляю куда утилизировать 600 Вт тепла в комнате, кроме как на нагрев воды. Потому, что воздух при такой мощности обогрева нагреется градусов на 10. Наверное, придется отказаться от освещения(

Простите, чушь пишите). примерно 100 Вт тепла нужно чтобы нагреть до 30 1 метр теплого пола. У вас же всего 600 Вт, которые в основном идут на свет, на тепло уходит в самом плохом случае процентов 30, т.е. 200Вт, что (врочем как и 600Вт) для объема воздуха в квартире никакого значения иметь не может). Иными словами, даже на градус теплей не будет, даже если предположить, что отвод тепла от радиатора будет максимально эффективным.

Но вернусь к своему вопросу - чем изолировать диоды на светильники, кроме стекла.
Малярный, впрочем как и канцелярский скотч, просьба не предлагать. Линзы закроют диод или нет?

dsNiper

не пишите бред. Свет точно так же нагревает аквариум и помещение. Энергия никуда не исчезает, если только в окно
Мне 400Вт хватало для +30 в комнате.

dsNiper
Простите, чушь пишите)

dsNiper
У вас же всего 600 Вт, которые в основном идут на свет, на тепло уходит в самом плохом случае процентов 30, т.е. 200Вт,

У вас же всего 600 Вт, которые в основном идут на ̶с̶в̶е̶т̶ тепло, на ̶т̶е̶п̶л̶о̶свет уходит в самом ̶п̶л̶о̶х̶о̶м̶ случае процентов 30, т.е. 200Вт.

С точки зрения нагрева помещения - кпд источников света значения не имеет. Почти вся мощность( кроме того света, который через окно на улицу убежал и , пожалуй, того что в фотосинтезе поучаствовал) превратится в тепло. Часть сразу - прямо на радиаторе, часть когда свет полностью поглотится грунтом, мебелью, стенами.... Но если из розетки забрали 600вт, на столько теплоприток и увеличили @закон сохранения энергии.

Что касается 600вт, это примерно 3-4 секции чугунного радиатора и в хорошо утепленном помещение, способны неплохо поднять температуру

[q][i] dsNiper /i]
Простите, чушь пишите).[/q] Недостаток знаний, не дает вам права делать голословные обвинения. Возражения без расчета не принимаются.

По поводу вашего колхоза. На тонком стекле потерь светового потока будет меньше чем на пластиковой линзе. И линза, в отличии от лака, не предназначена для защиты от воздействия окружающей среды.
Имейте в виду, что применения самостоятельно изготовленных электрических устройств не допускается. О чем напомнил уважаемый

Haupter

Изменено 6.3.18 автор Valeriy

[q] Valeriy
По поводу вашего колхоза. На тонком стекле потерь светового потока будет меньше чем на пластиковой линзе. И линза, в отличии от лака, не предназначена для защиты от воздействия окружающей среды.
Имейте в виду, что применения самостоятельно изготовленных электрических устройств не допускается. О чем напомнил уважаемый

Haupter

Стекло мне некуда там ставить. поэтому оно и не устраивает. лак для контактов - да. светодиод тоже предлагаете закрасить?)

По поводу нагрева до 30оС... ну не знаю... выглядит всеравно фантастично... ну раз вы все тут так уверенно это оспариваете. пусть будет так.
хотя для примера, одна секция биметалла дает 110Вт примерно. соответственно, пусть будет 6 секций. сможет одна батарея на 6 секций сжарить вашу квартиру? у меня аквариум стоит в комнате 50 с небольшим квадратных метров, в эту же комнату приходит лестница второго этажа. потолки 3,20. у меня ниче не нагреет даже этот 600 вт светильник. может в небольшой комнате, результат будет иным, хотя всеравно слабо верится, что 70% выхллопа диода идет в тепло.

dsNiper
70% выхллопа диода идет в тепло.

Именно так для светодиодов, которые работают на токах, близких к предельно описанным в даташите, если не забыть про потери в драйверах. Для светодиодов, которые управляются ШИМ, это в 99% случаев именно так и есть.

Также, хочу еще раз подчеркнуть, что artvhm прав, когда пишет что и световая энергия никуда волшебным образом не исчезает, а точно также превращается в тепло, когда поглощается. То есть реально сколько ватт из розетки потребит ваш светильник - столько же и пойдет в нагрев помещения. Без вариантов.

dsNiper

в тепло переходит 100% потребляемой диодом энергии. Часть - на радиаторе, часть - в окружающей среде, освещаемой диодом, вплоть до стен комнаты.

dsNiper
у меня аквариум стоит в комнате 50 с небольшим квадратных метров, в эту же комнату приходит лестница второго этажа. потолки 3,20. у меня ниче не нагреет даже этот 600 вт светильник.

Нагреет - зимой особо не заметите, а вот жарким летом лишние 600 вт тепла даже в вашей, не маленькой комнате, не заметить будет сложно.
У меня есть помещение покрупнее - порядка 1000 кв.м. при высоте 8м, тепловыделение оборудования 0.3-0.4 МВт. Зимой дополнительно не отапливаем и там не жарко. А вот летом под крышей ближе к 45. И вот я с уверенностью могу сказать, что дополнительные 600 вт пофигу в этом помещение, что летом, что зимой....

Кстати, основную тепловую энергию дают двигатели, с фантастическим для светодиодов, КПД 93-95 %



Изменено 6.3.18 автор artvhm

Сдаюсь)
Но правда, чем можно защитить светодиод, если со стеклом вариант - не вариант?

dsNiper

Покажите светильник - решим

Есть решение линзы у меня на диодах стоят такие вот https://goo.gl/7kVMg... плотно сидят на диодах и собирают рассеянный свет в более плотный пучок

kiskas1970

Линзы конечно нормальные ( у меня где-то два десятка таких валяется) вот только светодиоды на которые они ставятся полный отстой . Эти светодиоды через пол года теряют в яркости примерно на половину ( при хорошем радиаторе) . Да и качество этих диодов ...индекс цветопередачи ниже 60 ... К примеру , для светильника на акву в 5 литров минимум 5 одно ватных светодиодов нужно ( что нибудь будет расти) , при таком соотношении вата на литр - уж лучше поставить люмку в двое меньшей мощности ( про Lm на ват я вообще молчу , так как никто незнает сколько реально данные светодиоды выдают в люменах)...

Изменено 11.6.18 автор froll-72

kiskas1970 ... и собирают рассеянный свет в более плотный пучок

Простите, но рассеянный свет собрать невозможно в принципе. Да и называть свет от небольшого светодиода рассеянным - не вполне адекватно. В масштабах светильника это почти точечный источник.

То, о чём речь - просто защитный колпачок. Аналогичной фигнёй изначально прикрыты те одноваттные светодиоды, которыми мы пользовались до прихода более качественной продукции (можете ковырнуть для пробы, если не верите: тонкий акриловый колпак, под ним силикон). Торчат незащищёнными только контакты. Я их просто залеплял эпоксидкой.

А нынешние популярные светодиоды-малютки легко защитить от влаги капелькой герметика ПК-68. Эта двухкомпонентная фигня (как эпоксидка) до отвердевания прекрасно заполняет щели. Прозрачный вариант этого герметика действительно весьма прозрачный. Серьёзный минус лишь один - непрочность. Если надо протереть, то приходится действовать чем-то мягким, смоченным водой с уксусной кислотой.

froll-72

Второй год пашут и нормально

на акву 60х30х30 36 диодов вместе с красными а линзы хорошо убирают боковой засвет


Изменено 11.6.18 автор Moderator

kiskas1970
Второй год пашут и нормально

С чего вы взяли что "нормально"? Каким прибором проводились измерения освещенности? Фотоаппаратом?

Вот так и рождаются мифы...

kiskas1970

да, только цветными и вытягивать. Сравнивал недавно белые одноваттники с фирменным в довольно тяжелых условиях (торфованная вода)
Особенно видно по красно-коричневым тонам коряги

Начинаю проект - 39х39х39 Калимантан