Светодиодный светильник для аквариума: правильно

<< 9101112131415 17181920212223 >>

Свой на Aqa.ru




680 72
Belarus Minsk
1 г. назад
Светодиодный светильник для аквариума: правильно
Последнее время слышу много вопросов - как сделать правильно, какие светодиоды выбрать, как произвести расчет необходимого количества?

Аквариумисты начинают созревать на приобретение\самостоятельное изготовление светодиодного светильника, и этому есть основания:
- эффективность современного светодиода доступного массовому пользователю достигает 156Лм\Вт (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 90Лм\Вт 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 156Лм\Вт
* 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 80Лм\вт, ведь они дешевле! И задумываемся, а так ли это на самом деле? Ведь если употребить фирменные СД (140Лм\Вт), 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 Deep\Hyper 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 вариант\комбинацию 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 силикатного\органического)
- 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 (грязная\поцарапаная 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 разношерстных\разноуровневых 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 40Лм\л достаточно.


РАССЧЕТ СВЕТИЛЬНИКА
1) Определиться с необходимой интенсивностью освещения:
- 20..30Лм\литр достаточно для нормального роста валлиснерии, анубиасов, эхинодорусов и прочей нетребовательной растючки
- 40Лм\литр хорошо растет большинство требовательной растений (cuba стелется по дну, отлично растет бликса, людвигия бревипес, дидиплис, эустералис стеллата, лимнофила ароматика)
- 60Лм\литр выше перечисленные растения интенсивно набирают красный окрас (при достаточном уровне микроэлементов)
- >60Лм\литр - 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
2012-04-26 добавлено 26/04/2012 13:49:03#1617730

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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.
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 16:24:28#1776829

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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...
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 16:31:57#1776835

Постоянный посетитель



Я онлайн!

295 22
Конаково
51 сек. назад
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?
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 16:37:40#1776837

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 16:40:55#1776839

Постоянный посетитель



Я онлайн!

295 22
Конаково
51 сек. назад
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
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 16:43:20#1776842

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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.
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 17:03:03#1776853

Постоянный посетитель



Я онлайн!

295 22
Конаково
51 сек. назад
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.
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 17:14:38#1776863

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
semser
Ну так вот на вскидку вот например
или вот
Бины конечно надо подбирать...

Изменено 14.2.13 автор Kromsator
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 17:20:03#1776867
Нравится неритина

Свой на Aqa.ru




695 36
Тула
7 мес. назад
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)
2013-02-14 добавлено 14/02/2013 22:20:04#1777085

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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.
2013-02-15 добавлено 15/02/2013 08:20:25#1777162

Посетитель




62
Russian Federation
2 г. назад
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?
2013-02-15 добавлено 15/02/2013 14:01:34#1777323

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
Rustman
Ну лично я взял бутылку коньяку и сходил к другу, у которого оформлен ИП.
2013-02-15 добавлено 15/02/2013 14:15:13#1777335

Свой на Aqa.ru




3481 679
Санкт-Петербург
2
14 час. назад
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.
2013-02-15 добавлено 15/02/2013 17:51:24#1777431


Модератор
Модератор



100 104
Москва
4 час. назад
lolik получил предупреждение
Показать скрытый текст
2013-02-16 добавлено 16/02/2013 10:35:47#1777949

Свой на Aqa.ru




733 57
Усинск
1 дн. назад
Как подбирать соотношение радиаторов и количество диодов? Вроде где то попадалось объяснение. но не помню где.
2013-02-20 добавлено 20/02/2013 21:39:50#1780351

Советник





7028 702
Russian Federation
2 дн. назад
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.
2013-02-20 добавлено 20/02/2013 21:48:39#1780354

Свой на Aqa.ru




733 57
Усинск
1 дн. назад
DNK
Спасибо.
2013-02-20 добавлено 20/02/2013 22:07:10#1780366

Посетитель




58 16
Тольятти
1 дн. назад
привет всем, а такие диоды подойдут?
http://www.ebay.com/...
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 08:54:44#1789462

Новичок




37 1
Москва
3 мес. назад
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
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 09:38:56#1789472

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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.
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 09:52:04#1789479

Посетитель




58 16
Тольятти
1 дн. назад
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
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 11:32:10#1789537

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
kiskas1970
На какой высоте от уровня воды будет светильник?
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 12:11:11#1789564

Посетитель




58 16
Тольятти
1 дн. назад
на 20 литров не больше 10 см. ну и потом на 60л на такой-же высоте, соберу на алюминьке
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 12:51:43#1789590

Свой на Aqa.ru




1937 133
Курск
5 мес. назад
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
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 13:09:37#1789600

Посетитель




58 16
Тольятти
1 дн. назад
на 60л. хотелосьбы ступенчатое освещение, получается блок питания и драйвер 2штуки
2013-03-10 добавлено 10/03/2013 17:55:35#1789717

<< 9101112131415 17181920212223 >> Создать новую темуБыстрый ответ