Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 10)

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

yury88

я собираюсь ставить 50 диодов, и полевик/МС слабое место, вот хотел бы обезопасить диоды) Ведь даже если Драйвер погорит на гарантии хрен кто мне за диоды бабло вернет)А если учитывать что светильник не на один год делают, и драйвер подвержены износу то вопрос для меня очень актуальный)

SanyaGrek

Предохранитель может не успеть, а нормальная защита от перегрузки, встроенная в блок питания, от которого будут питаться драйверы - успеет.

SanyaGrek

Нужно порыться на сайтах радистов, не помню где, но видел схему защищающую от превышения напряжения, ставится на входе радиостанции, при нештатном режиме открывает тиристор и выжигает предохранители. Схема не сложная, тиристор, пара резисторов, стабилитрон.
Вот нашел, узел защиты обведен красным.


Изменено 3.6.12 автор sergeycot

Изменено 3.6.12 автор sergeycot

SanyaGrek

Давайте для начала ответим на вопрос:
с чего это полевик слабое звено?

Драйвер работает с обратной связью, большинство имеют защиту от КЗ, перенапряжения, низкого напряжения, перегрузки

Ну 50 диодов, думаете это много? У меня столько же будет, и половина из них дорогущие УФ. И при я не боюсь что что-то там погорит.
У кого то на аквалого пол киловаттные светильники и им не страшно...

Защиту от всяких скачков напряжения выполняет БП. А драйвера по сути работают в крайне щадящих условиях. Не зря у них КПД крайне высокий.

И вы надеюсь не собираетесь все 50 диодов от одного драйвера питать?
Если так страшно, то есть смысл просто разбить на цепочки по 6 шт и питать от 24В БП через драйвера.

+ выбирайте современные драйвера работающие на высоких частотах. Там вместо быстро стареющих алюминиевых электролитов стоят нормальные керамические конденсаторы, которым сносу нет.

Изменено 3.6.12 автор yury88

yury88

именно собираюсь питать от одного драйвера!
Притом работающего от сети, без БП.
не вижу смысла городить тонну драйверов, БП, для того что бы запитать то что все равно в итоге будет светить одновременно. Проще добавить безопасности внешними способами, чем ставить 9ть драйверов по 6ть СД на каждом.

Да и я говорил о защите не в случаях "КЗ, перенапряжения, низкого напряжения, перегрузки", а в случаях выхода самого драйвера из его нормального режима работы.

Дело не в том, что страшно или нет. Кто то задумывается над этим, кто то нет. Вас это не беспокоит - это ваше дело. Меня беспокоит.
Кто то бросает свое мазерати с открытыми дверьми и смарт картой на улице и не боится что что то случится, а кто то за свой форд фокус очень даже трясется, всегда закрывает, и брелок с обратной связью кладет на то место в квартире где он ловит и где его будет слышно - тут примерно аналогично.

кстати, чем выше частота, тем больше нагрузка на полевик)

Изменено 3.6.12 автор SanyaGrek

Напрямую от сети рядом с водой? Это как минимум опасно...

кстати, чем выше частота, тем больше нагрузка на полевик)

Нагрузка такая же, просто у полевика должно быть соответствующее быстродействие.

Изменено 3.6.12 автор yury88

yury88

Накаливания не опасно рядом с водой, ЛЛ не опасно, МГ не опасно, внутренний фильтр(провод если повредится в месте где в фильтр входит) не опасно, а СД питать драйвером работающим от сети опасно? Где логика?

В любом случае чем выше частота, тем больше нагрузка на полевик. Даже если взять самый быстродействующий полевик, то с повышение частоты нагрузка на него будет повышаться.

Изменено 3.6.12 автор SanyaGrek

сообщение SanyaGrek

Накаливания не опасно рядом с водой, ЛЛ не опасно, МГ не опасно, внутренний фильтр(провод если повредится в месте где в фильтр входит) не опасно, а СД питать драйвером работающим от сети опасно? Где логика?

С каких пор это не опасно. Только вот лампы накаливания, ЛЛ, МГ изолированы от корпуса.
А СД придется сажать на радиатор, расстояния там от проводников до радиатора, а значит и корпуса крайне малы. Попадет вода и может случиться то, чего вы так и опасаетесь.
Советую серьезно озаботиться защитой от поражения высоким напряжением. А лучше не страдать ерундой и делать как все- с низковольтными драйверами.
И если уж на то пошло, то для работы с высоким напряжением есть специальные серии светодиодов. У некоторых просто потрясающие показатели термического сопротивления в 1.5 °C/W

По поводу фильтра-меня в этом году чуть от грелки 220В не убило. Спасло УЗО. Больше я высоковольтное оборудование в акву не суну никогда.

Даже если взять самый быстродействующий полевик, то с повышение частоты нагрузка на него будет повышаться.

Откуда такая информация. Посмотри осциллограммы работы драйверов. Там частоты МГц, и импульсы прямоугольные. Т.е полевики работают в ключевом режиме. Отсюда и высокий КПД.

P.S Скупой платит дважды

Изменено 3.6.12 автор yury88

damien Lakovsky

Существуют ли СД лампы Т8 740мм? Не могу найти

ещё бы и расшифровку по бинам что означает Т6 U2 ?

господа, леность - это порок!

все хотите чтоб вам разжевали, а сами палец о палец не хотите ударить, чтоб что-то изучить. те же бины четко описаны в даташитах.

цените время, свое и, особенно, чужое.

Приехали СД и линзы с ledgroupby, заказал 7 июня, сегодня забрал. Упаковка, конечно, жесть, выбросил на почте. По коробке как будто слон прошел

Вопрос - в какие дырки на звезде закручивать болты, чтобы КЗ не было? Болт ведь металлический. Как сделать чтобы он контактов не касался? Или прокладка необходима?
P.S. даже не верится что эти маленькие фитюльки способны выдавать мощный поток

Изменено 25.6.12 автор accki

accki

1. В любые. Белое покрытие - изолятор. Если взять винты с потайной головкой, то не закоротит. Большая шляпка винта модет закоротит запросто.

Лучше всего клеить на термоклей (без использования винтов).

Хехе, приехали XTE'шки=)
Когда в первый раз будешь включать - не смотри на диоды, с непривычки потом будешь пару часов зайчиков разглядывать=)

Винты можно подобрать такие что бы не касались контактных площадок, я лично собираю с изоляционными прокладками т.к они просто есть в наличии(при желании можно наделать из какой-нибудь материи, сверла и ножниц).

Термопаста с затягиванием на винты(без фанатизма) даст немного лучшую тепропроводность чем термоклей.

yury88
Хехе, приехали XTE'шки=)
Когда в первый раз будешь включать - не смотри на диоды, с непривычки потом будешь пару часов зайчиков разглядывать=)
Винты можно подобрать такие что бы не касались контактных площадок, я лично собираю с изоляционными прокладками т.к они просто есть в наличии(при желании можно наделать из какой-нибудь материи, сверла и ножниц).
Термопаста с затягиванием на винты(без фанатизма) даст немного лучшую тепропроводность чем термоклей.

1. Ну я XTE и заказывал, благодаря тебе, ты ж расписал что они круче XMLов
2. Винты подобрать попробую, все равно еще драйвер не приехал, да и разное по корпусу думать надо... Еще и Carclo дозаказать надо будет скорее всего, узкоградусную Да и собственно говоря, аквариум будет склеен под светильник а не наоборот

КПТ-8 1Втм*К
Arctic alumina adhesive 7Втм*К

Arctic alumina нагреется на 1 градус отводя 7Вт мощности, а КПТ-8 (лучшая из дешовых паст на постсоветском пространстве) нагреется на 1 градус отводя всего 1Вт мощности. К тому же все пасты (не компаундные) высыхают. КПТ-8 достаточно быстро. При этом естетсвенно их теплопроводящие свойства теряются.

Изменено 25.6.12 автор damien Lakovsky

damien
Ну сравнил Г. с конфеткой. Ещё светодиоды можно клеить на клей Радиал, ну или силикон аквариумный

Там же где продают светодиоды всегда есть Arctic Silver Ceramique 2, которая намного дешевле клея и на практике дает чуть лучшую теплопроводность чем Arctic alumina.
В основном за счет того что светодиоды под термопасту лучше прижимаются к радиатору.

Изменено 25.6.12 автор yury88

Изменено 25.6.12 автор yury88

Возникла у меня следующая задумка с линзами.
Линзы у меня для XML, без держателей, клеить их не хочу, чтобы иметь возможность выбора: использовать с оптикой или без. Что если я их прижму к СД покровным стеклом (оргстекло 3 мм)? Линза очень точно сама позиционируется относительно кристалла СД, так что получается что покровное стекло, равномерно слегка притянутое к линзам через винты, будет выступать в качестве держателя. Насколько идея жизнеспособна?

monocir

а почему бы не приклеить их для начала на тонкий 2хсторонний скотч? потом оценить как все будет) Стекло чуть чуть света от светильника съест все же))

SanyaGrek
Стекло чуть чуть света от светильника съест все же

Сань, а что делать, если светильник висит на расстоянии 6-8 см от поверхности? Лучше тогда пару диодов лишних поставить, чтоб скомпенсировать потери.

trancer

проверьте не закорочены ли они у вас. такое впечатление что выводы СД между собой замкнуты чем то.

trancer
проверьте не закорочены ли они у вас. такое впечатление что выводы СД между собой замкнуты чем то.

Это как?! Не пойму честно!

Ну площадка на звезде для припайки провода небольшая ведь? Может быть олово с этих площадок край звезды задевает, а она алюминиевая и на радиатор коротит?
P.S. у меня другой вопрос ко всем Вот даташит от драйвера LPF http://www.meanwell....
На последней странице написано чем он может диммироваться. Вопрос про резистор между выходами дим+ и дим-. Резистор 100КОм - 100% мощности на диоды, резистор 10КОм - 10%. А если резистор 0 - то есть просто диммер замкнуть? Логично было бы предположить что останется 10%, т.к. написано что до 0% не гаснет? Или, как уже проскакивало сообщение, гаснет до 0%. А в натуре имеется такой случай - при замыкании СД гаснут, при размыкании нифига не включаются, пока драйвер от 220В не отключишь и обратно не включишь. Непонятно. Потенциометры ведь вряд ли от 10 до 100КОм, они наверное все же от нуля до ХХКом??? Или мне блок питания на 10Вольт поискать и уже к нему потенциометр подбирать?

кто нибудь сталкивался с такими блоками питания:
http://www.neolight....

16 XT-E, оптика и холдеры CARCLO 10003/25, 10733, драйвер MW LPF-60D-54, радиатор, уголок, стекло, пара вентиляторов. Звезды притянуты винтами М3 с потайной головкой, термопаста с заявленной теплопроводностью 8.5 Вт/м*К... Вот вроде бы и все

damien Lakovsky

Подскажите, бывает ли заметный разброс в яркости одинаковых СД? Заметил, что один из 16 тусклее остальных. На 1А вроде все одинаково светятся, а при убавлении мощности один как-то раньше остальных тускнеет, и свет у него желтоватый какой-то. Термопасты там вроде как достаточно, неужели перегрелся?