Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 13)

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

serj11

~350Лм
http://www.cree.com/...

Brainer

Спосибо за ссылку.Значит на банку 80л. 12шт. XTEAWT-00-0000-000000HE1-STAR с током 1.1А хватит с запасом, это около 50лмл.

serge56

смешно пишите, купить фирменный светильник и ставить самому на него диоды.Во первых если есть фирменный зачем его переделывать.во вторых стоит он огромных денег и достать надо.

Попался в руки БП MW sp-480-12, 12в 40А, подскажите пожалуйста сколько на него можно повесить XT-E, и какие драйвера к этому потребуются

alexiko

12В очень низкое напряжение - что выльется в большое количество драйверов, потому как при таком напряжении больше 3 штук светодиодов не повесишь. При этом КПД драйвера также будет низкой.

Надо ориентироваться на 24-48В.

LDD-1000HW мощность 52 Вт делим на 3.2 получаем 16 диодов, соответсвенно 3 диода последовательно и пять таких веток? или так не возможно?

[-o-o-o-]
[-o-o-o-]
---[-o-o-o-]---
[-o-o-o-]
[-o-o-o-]

alexiko

Так нельзя, потому что большая мощность драйвера обеспечена именно высоким входным/выходным напряжением, а ток на выходе более 1А быть не может.

Еще проясню. Особенностью любого p-n перехода является наличие вполне определенного падения напряжения при прохождении тока в прямом направлении. Напряжение это жестко связано с типом полупроводника и p-n перехода. Скажем, для обычного кремниевого диода это напряжение равно примерно 0,6V. Если напряжение источника меньше этого уровня, диод просто не откроется. Точно также ведет себя и светодиод, только напряжение перехода у синих и белых светодиодов около аж целых 3 вольт. У последовательно соединенных диодов эти напряжения складываются, поэтому блок питания, от которого питается драйвер должен давать напряжение несколько большее, чем суммарное падение напряжения на всей цепочке светодиодов. Так три диода будут устойчиво зажигаться, если драйвер запитан от 12 вольт, а от 24 вольт можно запитать 6 или даже 7 светодиодов. Драйвеж же при этом решает единственную задачу- установить фиксированное значение тока. Но если драйвер запитан от блока питания с недостаточным напряжением, диоды просто не откроются и никакого тока не будет.

Помогите пожалуйста определится с БП .Схема такая 10-12шт XTEAWT-00-0000-000000HE1-STAR+ LDD-1000H, Mean Well;4шт XPERED-L1-0000-00401-STAR +2штXPEGRN-L1-0000-00C01-STAR к ним LDD-600H, Mean Well .Такой пойдёт или чего другое?http://www.electronshik.ru/class/modulnie-vstraivaemie-istochniki-pitaniya-120308#i:53228

сообщение неритина
Помогите пожалуйста определится с БП .Схема такая 10-12шт XTEAWT-00-0000-000000HE1-STAR+ LDD-1000H, Mean Well;4шт XPERED-L1-0000-00401-STAR +2штXPEGRN-L1-0000-00C01-STAR к ним LDD-600H, Mean Well .Такой пойдёт или чего другое?http://www.electronshik.ru/class/modulnie-vstraivaemie-istochniki-pitaniya-120308#i:53228

XTEAWT-00-0000-000000HE1-STAR : 2.8В на один диод
XPERED-L1-0000-00401-STAR: 2.1 В на один диод
XPEGRN-L1-0000-00C01-STAR: 3.4 В на один диод

1 линия; 12х2.8В=33.6В(суммарное напряжение линии) ; ток линии (700-1000мА)
2 линия; 4*2.1В+2*3.4В=15.2В (суммарное напряжение линии) ; ток линии (600мА)

подойдут ли расчетные В и мА для диодов:
1 линия: подойдет
2 линия: не подойдет.

Ко 2-й линии не подойдет:
1.ток у зеленых и красных может различаться.

Ответ про Блок питания пока отсуствует. Нужно, сначала конфигурацию светодиодов подобрать более подходящую.
Ньансы использования этих драйверов:
1. точность стабилизации тока +-3% от 24В суммарного напряжения.
поэтому для 1 линии все подходит
для 2-й линии , ток может гулять и иметь стабилизации в более широких пределеах чем +-3%.

AlexeiKozlov

1 линия; 12х2.8В=33.6В(суммарное напряжение линии) ; ток линии (700-1000мА)
2 линия; 4*2.1В+2*3.4В=15.2В (суммарное напряжение линии) ; ток линии (600мА)

подойдут ли расчетные В и мА для диодов:
1 линия: подойдет
2 линия: не подойдет.

Это по какому признаку вы определили что подойдет, а что НЕТ?)))Обе линии будут функционировать в штаном режиме.
Напряжение на диоде кстати зависит от тока через диода, и на токе в 1А будет в районе 3.1В на XTEAWT, на других не помню.

Только пару дней назад вы спрашивали вопрос "а что у параллельное включение чем то отличается от последовательного", тут же вы какие то странные советы уже даете, может стоит хотя бы даташит изучить на данную серию драйверов?)
По поводу плаванья тока читайте там же: CURRENT ACCURACY (Typ.) 3% at 24VDC input, 4% 48VDC input)))

AlexeiKozlov
1 линия; 12х2.8В=33.6В(суммарное напряжение линии) ; ток линии (700-1000мА)
2 линия; 4*2.1В+2*3.4В=15.2В (суммарное напряжение линии) ; ток линии (600мА)

подойдут ли расчетные В и мА для диодов:
1 линия: подойдет
2 линия: не подойдет.

Ко 2-й линии не подойдет:
1.ток у зеленых и красных может различаться.

Ох, смутили вы меня. Я подумывал использовать драйвера LDD в своей самоделке, но теперь сомневаюсь.

Можете рассказать поподробнее, во-первых, как получить для первой линии ток 700-1000 мА, если по даташиту для LD-1000H выходной ток - стабилизированный 1000 мА+-4%.

Во-вторых, почему нельзя использовать LDD-600 для второй линии? Насколько я понял из даташита, драйверы этого семейства могут работать с любым (в пределах, определяемых входным напряжением) количеством светодиодов, хотя при большой разнице Vвх и Vвых КПД упадёт. В данном случае (48 В на входе и примерно 15 на выходе - до 90%).

сообщение неритина
Помогите пожалуйста определится с БП .Схема такая 10-12шт XTEAWT-00-0000-000000HE1-STAR+ LDD-1000H, Mean Well;4шт XPERED-L1-0000-00401-STAR +2штXPEGRN-L1-0000-00C01-STAR к ним LDD-600H, Mean Well .Такой пойдёт или чего другое?http://www.electronshik.ru/class/modulnie-vstraivaemie-istochniki-pitaniya-120308#i:53228

Вариант такой подойдет, но будет не совсем идеальным. Это связано с КПД драйверов. Чем ближе напряжение питания драйвера к напряжению цепочки подключенных диодов, тем выше его КПД.
http://www.electrons... - тут дадашит на серию драйверов ваших, заодно там можно посмотреть КПД

сообщение SanyaGrek

AlexeiKozlov

1 линия; 12х2.8В=33.6В(суммарное напряжение линии) ; ток линии (700-1000мА)
2 линия; 4*2.1В+2*3.4В=15.2В (суммарное напряжение линии) ; ток линии (600мА)

подойдут ли расчетные В и мА для диодов:
1 линия: подойдет
2 линия: не подойдет.

Это по какому признаку вы определили что подойдет, а что НЕТ?)))Обе линии будут функционировать в штаном режиме.
Напряжение на диоде кстати зависит от тока через диода, и на токе в 1А будет в районе 3.1В на XTEAWT, на других не помню.

Только пару дней назад вы спрашивали вопрос "а что у параллельное включение чем то отличается от последовательного", тут же вы какие то странные советы уже даете, может стоит хотя бы даташит изучить на данную серию драйверов?)
По поводу плаванья тока читайте там же: CURRENT ACCURACY (Typ.) 3% at 24VDC input, 4% 48VDC input)))

вот я как раз и сделал параллельное соединение в тот раз, по той же причине, по который вы написали этот ответ
не внимательность - причина.

Ко 2-й линии не подойдет:

1.ток у зеленых и красных может различаться.

вот я написал же, почему может не подойти.

shurale,
тут да) я просто диапозон указал вообще для этой серии драйверов.
я ж смотрел даташит, там сразу для всех драйверов указано.
если LLD-1000, то это естественно, что он выдает 1А.

Во-вторых, почему нельзя использовать LDD-600 для второй линии?

Ко 2-й линии не подойдет:

1.ток у зеленых и красных может различаться.

Хочу обратить внимание всех на то, что XP-E RED (610-620нм) беспощадно бессмысленный светодиод в аквариуме.
Если добавлять красного, то добавлять DeepHyper red (650-680нм).

620нм составляющих хватает в белых светодиодах (а вот 660нм практически нет) и их увеличение бессмысленно!

Изменено 13.1.13 автор Brainer

Brainer
есть опыт выращивания растючки с светодиодами без линз и столбом воды 60см? Нет?! Нафига такие советы давать?

А Вы не нервничайте, а читайте внимательно:

Kromsator
И не понял, что у Вас высота - 60 и 65 см? Хотя в любом случае даже при низком подвесе светильника на первые пару рядов у переднего стекла лучше поставить оптику (градусов 40-60 при низком подвесе), чтобы лучше пробивало до дна, ведь почвопокровка на переднем плане высаживается.

С углом возможно и поторопился, но я же писал, что прикидка на скорую руку.

А при такой высоте конечно же лучше подумать о применении XML с линзами. А на 112 СД покупать линзы - бюджет выйдет совсем не маленький.

ЗЫ. И если высота все же 60, то столб воды там будет максимум 50 см (слой грунта и не всклень же вода наливаться будет), а столб 50 см холодный XTE на 1А нормально пробьет, хотя линзы у переднего стекла в любом случае не помешают.

Изменено 13.1.13 автор Kromsator

2 Brainer Спасибо, что просветили насчет дипредов. Тогда такой вопрос- какое кол-во дипредов и зеленых должно быть по отношению к Cool White светикам???

Brainer

спасибо за совет, но я на звезде других красных не нашел.Где бы найти?с Белыми я разобрался только есть вопрс 10 или 12 шт .Если 12 будут много, можно ли 10 к драйверу подключить?А с красными и зелеными глухо , они разные.может их каждые на свой драйвер посадить.И хотелось бы все запитать от одного БП.

Доброго вечера, подскажите чем можно управлять драйверами LDD-1000h, в отсутствии контроллера

Изменено 17.1.13 автор alexiko

alexiko

ничем.
нужен контроллер с поддержкой PWM.

сообщение неритина
но я на звезде других красных не нашел.Где бы найти?

вот например

Изменено 18.1.13 автор black light

alexiko

Почитай эту тему http://reefcentral.r...

Изменено 18.1.13 автор Dima-inginer

сообщение неритина

Brainer

спасибо за совет, но я на звезде других красных не нашел.Где бы найти?с Белыми я разобрался только есть вопрс 10 или 12 шт .Если 12 будут много, можно ли 10 к драйверу подключить?А с красными и зелеными глухо , они разные.может их каждые на свой драйвер посадить.И хотелось бы все запитать от одного БП.

или вот
http://www.rapidled....

или вот
cutter.com.au .
я отсюда заказал красные, белые, роялы и теплые.

сообщение AlexeiKozlov
или вот
cutter.com.au .
я отсюда заказал красные, белые, роялы и теплые.

gree не выпускает светодиоды 660 nm,