Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 11)

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

Большая разница между светимостью светодиодов может быть обнаружена на глаз только на низких токах (1-5% от максимума), все что выше человеческий глаз не воспринимает адекватно (уходит в насыщение).

Поэтому наверняка и на номинальных токах разница также присутствует (просто заметить ее не реально).

Может светодиод бракованый, может криво впаян на звезду (как результат плохой теплоотвод). Чтобы удостовериться что СД некондиционный нужно замерить падение напряжения на нем. Если оно серьезно отличается от остальных (наверняка в большую сторону), то "светик" надо заменить.

damien Lakovsky
нужно замерить падение напряжения на нем

Во включенном состоянии проверить напряжение между контактами этого СД? Не отличается от остальных - около 3,3 вольт на 1А.
P.S. компания Cree выпустила новый СД.
Встречаем XP-G2!
http://www.cree.com/...
P.P.S. видимо, один из XT-E собирается умереть, поэтому, если у кого-то они есть в наличии, или планируется их покупка - прошу сообщить в личку.

Изменено 27.7.12 автор accki

Мы ещё не успели собрать светильники на XT-E, а CREE уже новые выпустила диоды

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

Хороший сайт.Буду заказывать себе 58 вт на боцарий(450л).

Изменено 27.7.12 автор Андрей финн

accki[/i]

Какова высота подвеса?

сообщение accki

Встречаем XP-G2!
http://www.cree.com/...
P.P.S. видимо, один из XT-E собирается умереть, поэтому, если у кого-то они есть в наличии, или планируется их покупка - прошу сообщить в личку.

Изменено 27.7.12 автор accki

Только непонятно, а смысл характеристики такие же как и XT-E

Новые XP-G2 нормированы для 85 градусов как и XT-E и они чуть лучше:
Светоотдача примерно равна, но у XP-G2 4°C/W против 5°C/W XT-E

Хотя по ценам разница чуть ли не в 2 раза, так что пока фаворит XT-E

LampCos
Какова высота подвеса?

Нет никакого подвеса пока Но судя по пятну на листе бумаги - площадь дна 90*45 нормально освещается при высоте около метра над дном. Но все равно - получается мощное пятно посередине и падение потока по краям освещенного пятна... Если нужна равномерная засветка - радиатор в длину должен быть около 75% от длины аквариума. ИМХО.

LampCos
Только непонятно, а смысл характеристики такие же как и XT-E

Ну не совсем такие же ЛмВатт в даташите заявлено побольше у XP-G2 чем у XT-E... Но как правильно заметил Юрий, цена пока совсем не в пользу XP-G2, как впрочем у всех новых продуктов...

сообщение damien Lakovsky
Обзор фирменных продуктов Cree, применимых в рамках данной тематики:

Серия XP-E - до 120ЛмВт - 700мА - 2.4Вт
Дешевеет, ввиду появления более современных моделей. Имеет более высокое тепловое переходное сопротивление, чем более современнае собратья, однако всеровно гораздо лучше китайских СД.

Серия XP-G - до 139ЛмВт - 1000мА - 3.1Вт
Оптимизированый кристалл выдает светопоток сравнимый с серией XM-L.

Серия XM-L - до 160ЛмВт - 2000мА - 6Вт
Наиболее эффективная серия светодиодов, с не имеющим аналогов минимальным переходным тепловым сопротивлением. КПД этой серии СД достигает около 45-50%. То есть 50% подведенной энергии излучаются в свет (остальные уходят в тепло).

Серия XT-E - до 130ЛмВт - 700мА - 2.4Вт
Современая серия, с рабочей температурой в 85С (на этой температуре идет биннирование и замер характеристик)

Серия XB-D - до 120ЛмВт - 700мА - 2.4Вт
Бюджетная серия, с уклоном на сохранение эффективности, но значительным снижением стоимости.

Изменено 26.4.12 автор damien Lakovsky

народ меня этот пост ввел в заблуждение.
у светодиода указана характеристика люмен на 1 ватт.
тогда взяв xb-d я получу при 2.4 вт след кол-во люмен равное 2.4*120 =288 люмен?

вопрос номер 2:
"до 120 лм" означает что?
при максимальном токе кол-во люмен ?
зависимость люмен от заводской партии?

вопрос номер 3:
светодиод xm-l у него кпд 45-50% при каком количестве ватт?
вопрос номер 4:
ватты указанные для каждого светодиода это ватты при каком токе?
вопрос нрмер 5:
люмены на ватт указаны для какой длины волны ?

прошу по возможности ссылаться на токи и ватты в оригинальнос сообщении.
спасибо

Изменено 7.8.12 автор AlexeiKozlov

народ меня этот пост ввел в заблуждение.
у светодиода указана характеристика люмен на 1 ватт.
тогда взяв xb-d я получу при 2.4 вт след кол-во люмен равное 2.4*120 =288 люмен?

вопрос номер 2:
"до 120 лм" означает что?
при максимальном токе кол-во люмен ?
зависимость люмен от заводской партии?

вопрос номер 3:
светодиод xm-l у него кпд 45-50% при каком количестве ватт?
вопрос номер 4:
ватты указанные для каждого светодиода это ватты при каком токе?
вопрос нрмер 5:
люмены на ватт указаны для какой длины волны ?

прошу по возможности ссылаться на токи и ватты в оригинальнос сообщении.
спасибо

Изменено 7.8.12 автор AlexeiKozlov

http://www.lightingm...
Достаточно информации? если не совсем то ищем Cree Xb-D в гугле, ищем pdf и там будет полный даташит по данному камню

не достаточно.
там уже описываются новые xb-d.
да и статья не покрывает всех вопросов. вернее вообще никаких.
так как написана про другие СД.

AquaCross

Я в теме недавно писал, что заказал XT-E c dealextreme вот такой http://www.dealextre... СД. С 28 июля едет, приедет - отпишусь.

Подскажите, хочу сделать ночную приглушенную подсветку на 120л аквариум при помощи РГБ ленты, думаю пол метра хватит, могу ли я использовать для питания подзарядку от телефона?

LawDzu
Подскажите, хочу сделать ночную приглушенную подсветку на 120л аквариум при помощи РГБ ленты, думаю пол метра хватит, могу ли я использовать для питания подзарядку от телефона?

Попробуйте, может и сгодится зарядка. Как-то для интереса подключал ленту к старому зарядному, свечение было еле заментным.

AquaCross
Ох как хорошо я не повелся на freee shiping и заказал у пендосов )))) $44 из $115 за доставку...

Ну я и с ледгрупбай немного ошибся, т.к. заказал у них и линзы, а теперь они лежат мертвым грузом.

Может немного не в тему. Может кому поподались фиолетовые СД с длинной волны 420...430нм мощностью от 3Вт и более по нормальной цене. Скинтье пожайлуста ссылку.

сообщение AquaCross

Dima-inginer

вот

Спасибо. Смотрел на эти. Даташита так там и не нашел, написано только Max Drive Current: 500mA. Это получается мощность их 0,5х3,2=1,6Вт. Как то слабовато. Наиболее приемлимое встретил только на Аквалого, если заказать их у Дмитрия ДНК. Будем искать.
P.S.Комплектующие заказывал только у себя. За границей никогда ничего не заказывал, поэтому пока стремно.

Сэнсей

Вот провожу экперимент, приклеил Чип светик XPEWHT-L1-R250-00B01 клеем Радиал на радиатор на прямую и припаял с верху провода.Всё работает.
Технические характеристики клея RADIAL:Теплопроводность: 0.7–0.8 Вт/м*К. Рабочая температура: от -60 до 300°С. Удельное объемное электрическое сопротивление: Не менее 10^14 Ом*см. Электрическая прочность: 2-5 кВ/мм.

Изменено 7.9.12 автор serj11

объясните пожалуйста вот это предложение (Так вот, световой поток белого светодиода SMD 5050 примерно составляет 12 люмен, диода SMD 3028 - 4,5 люмена.) это люмена 1 кристалла или люмины в 1 метре ленты?
перечитал еще раз первый пост и увидел строчку котору пропустил, что про свето диодные ленты речи нет.

Изменено 18.9.12 автор unkin

AquaCross

Привет! Пару вопросов о СД. Ты писал, что покупал отечественные диоды, хочу спросить как они себя ведут по сравнению с зарубежными коллегами? Вот надумал собрать светильник на наших диодах, уж больно цена заманчива.

Anton8090

Привет, как Светодиодный свет на 8600+ лм для RIO 180 на контр-ре AquaLED4 с рассветом, закатом и молнией. в моей теме, при пассивном охлаждении они греются на 1Ц больше, а при активном - охлаждаются быстрее и сильнее.:

2) пассивное охлаждение люстры: Т радиатора над СД =37Ц, Т звезды из США =47Ц, Т звезды из России =48Ц
Пришлось продлить световой день на час ))
3) активное охлаждение люстры: Т радиатора над СД =26.6Ц, Т звезды из США =32,3Ц и падает, Т звезды из России =31,4Ц и падает

Замеры делал датчиком "Dalas" на самом AquaLed4 контроллере, а при активном охлаждении отключал кулер, на момент считывания Т.

Я думаю, что это наилучший выход, 70р за светик на звезде почти на 10-30% снижает стоимость люстры, в зависимости от конфига. Ну и наши чуть теплее, но все равно остаются в cool white.

Изменено 20.9.12 автор AquaCross

Сделал вчера из 14 диодов ХТЕ светильник для рыбного акваримума.
Запитал недимиируемым драйвером 1050мА
При первом включении не загорелись почему-то 2 и 3 диоды в последовательной цепи. Остальные при этом горели.
Повторное пропаивание решило вопрос. Интересно как такое может быть? Они же последовательно соединены все на коротких проводках.

mikleh

Возможно вы где-то закоротили их звездой, т.е. ток пошел по звезде-подложке, а не через кристалл.

Подскажите, умные люди. есть 6 свет-в по 1 вт я купил для них feron led driver http://netsveta.by/p... начинает греться и переодически выключается. что не так?

unkin
Подскажите, умные люди. есть 6 свет-в по 1 вт я купил для них feron led driver http://netsveta.by/p... начинает греться и переодически выключается. что не так?

Этот драйвер скорее всего для светодиодной ленты. На нём и написано 12В, 500мА. Вам надо драйвер для 1Вт СД на 350мА. На 1Вт леде падение напряжение обычно 2,85в, 6шт. Ваших СД дают падение напряжение 6х2,85=17.1В, а Ваш драйвер выдает 12В. Для Ваших СД надо другой драйвер.