Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 23)

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

сообщение lexx8691
И где я это утверждал?

Вот это к чему было написано?

сообщение lexx8691
А если убрать контроллер и умерить эстэтические запросы, получится раза в три дешевле.

Или я не так понял и это было утверждение очевидного, что можно сделать черти что, но в три раза дешевле хорошего светильника?

сообщение lexx8691
Т.е. вы утверждаете что используя только драйвера и светодиоды нельзя собрать светильник?
Или не в курсе что есть такие?

Нет, я утверждаю, что используя только ардуино нельзя собрать светильник.

уважаемый lexx8691 не на вас направлены все эти высказывания и агрессия а вот на этот пост этого товарища

сообщение roman555
Ну как не стыдно втюхивать в наглую чудо сборки)))че в них чудного???то что они готовы и на плате ????
Я прям в ах****е как не спроси так чудо сборку пытаются втюхать, а че в ней хорошего только то что она на плате так таких в инета можно найти кучу))))

B_wolf не того хаете

Юрий1978

Юрий, я вообще никого не хаю Каждый волен выбирать что и как ему делать, руководствуясь своими желаниями и возможностями. Единственное что я хочу: если уж высказываешь какое-либо утверждение, будь добр привести хоть какие то доказательства сказанному. Как, например, это сделал ТС.

B_wolf
если уж высказываешь какое-либо утверждение, будь добр привести хоть какие то доказательства сказанному

согласен потому и отписался выше

Юрий1978
потому как не DNK должен доказывать что он не втюхивет , а тот кто обвиняет должен аргемениторанно с ФАКТАМИ доказать обратное - иначе это банально клевета

B_wolf

ну а lexx8691 всеголиш написал и ключевые слова выделю

lexx8691
А если убрать контроллер и умерить эстэтические запросы, получится раза в три дешевле.
И сколько угодно магазинов где можно купить комплектуху в одном месте.

только ИМХО в бюджетной категории всетаки от ЛЛ и МГ результат лучше , пока что вотчина светодиодов это сегмент "премиум"

Изменено 30.11.14 автор Юрий1978

lexx8691 И сколько угодно магазинов где можно купить комплектуху в одном месте.

Вот сколько не просил - никто ссылкой не поделился Толи страшная военная тайна, толи рыбные места никто выдавать не захотел...

roman555

Я агитировать никого не собираюсь, свой выбор уже сделал, заказал, оплатил и получил, но критика должна быть ОБОСНОВАННОЙ, а не с потолка. Для меня расчет прост - пресноводная полноспектральная сборка DNK из 12 диодов стоит 19$ плюс 6$ оптика, итого 2.1$ за диод + оптика. Рассеиватель в расчет не включаю, ибо в случае "рассыпухи" его тоже не будет. И хде можно взять в ОДНОМ МЕСТЕ набор из холодных и нейтральных белых, плюс красный и циан приличных бинов плюс оптика(!) в одном месте по такой цене? Хрен с ним, допустим, что драйвера и контроллер будем брать в другом месте. Я на момент проектирования таких магазинов не нашел. Выходило, что что-то нужно было брать на электронщике, что-то в забугорных магазинах типа РапидЛед, а за контроллером ("крутилки" у меня есть, но такой вариант меня абсолютно не устраивает) все равно к нашим умельцам. То есть оплачивать минимум ТРИ пересылки. Вот такую бухгалтерию я для себя насчитал.

Ну а теперь, чтобы не быть голословным, представьте Ваш более дешевый вариант для указанной конфигурации.

Изменено 30.11.14 автор Kromsator

B_wolf
"Крутилки" в этом случае всё равно не спасут

Есть копеечная схема с переменным резистором и микросхемкой UTC494 как раз для этих целей (ШИМ), обкатанная (в смысле схема. собранная на макетке и проверенная в эксплуатации).

Изменено 30.11.14 автор Kromsator

сообщение Kromsator

B_wolf
"Крутилки" в этом случае всё равно не спасут

Есть копеечная схема с переменным резистором и микросхемкой UTC494 как раз для этих целей (ШИМ), обкатанная.

Как бы там речь шла о "крутилках" совместно с контроллером от DNK. Но про схемку интересно, не поделитесь?

B_wolf

Завтра на работе откопаю и вышлю. Мыло в личку напишите плиз. Схемка кстати не моя, на рифцентрале если мне не изменяет мой склероз наткнулся когда-то.

B_wolf
Как бы там речь шла о "крутилках" совместно с контроллером от DNK

Сорри, не дочитал. Я о "крутилках" упомянул в контексте эконом-варианта без контроллера.

сообщение Kromsator
Я о "крутилках" упомянул в контексте эконом-варианта без контроллера.

Ну так я поэтому и прошу схемку Для меня совсем идеальный вариант бы был преобразование сигнала 0-10В в ШИМ. Может и такая у кого есть?

B_wolf

Да в принципе в той схеме пересчитать можно и на 0-10В (Сейчас 0-5В по моему). Хотя так просто может и не получится, питается она от пяти вольт. В общем, завтра попрошу своего схемотехника глянуть. Я все больше по цифровой да по программированию микроконтроллеров...

Изменено 30.11.14 автор Kromsator

B_wolf

Вот тема , а на рифцентрале то же было, кажется в теме про ардуино, но точно не помню.

lexx8691

Я из другой темы брал, но нечто близкое...

сообщение Kromsator
Да в принципе в той схеме пересчитать можно и на 0-10В (Сейчас 0-5В по моему).

Да это не суть важно, лишь бы в этом диапазоне.

lexx8691

Спасибо.

сообщение lexx8691

B_wolf

Вот тема , а на рифцентрале то же было, кажется в теме про ардуино, но точно не помню.

В значительной части прелесть светильника - в удаленном управлении. Когда вы сидите с планшетом в кресле, на удобном вам расстоянии просмотра и рулите светильником. Без проводов. Какие, к черту, крутилки?! С ними вы будете смотреть на аквариум сверху. То есть вы не будете его видеть так, как смотрите обычно. Настройка будет выглядеть так - покрутил - отошел - посмотрел - подошел - покрутил - повторить N раз. Что за фигня?! Тем более что контроллер - это всего лишь единицы % от общей стоимости проекта создания аквариума. О чем вообще вы ведете речь?

DNK

К крутилкам можно провода 5 метров присобачить

Тем более что контроллер - это всего лишь единицы % от общей стоимости проекта создания аквариума.

Это бесполезно объяснять. Пути два, покупается все самое лучшее или хотя бы то что советуют или берется самая дешевая техника, возможно бу. Естественно этот диапазон не обеспечишь неким универсальным светильником, востребованно все и без контроллеров с крутилками или без них на одиночных диодах и светильники на сборках и с программируемыми контролерами. Некоторые выбирают ЛЛ в целях сиюминутной экономии.
У меня у самого на разных аквариумах в зависимости от назначения есть светильники всех этих типов

Вот интересно, сколько раз за жизнь аквариума пользователь будет настраивать спектр светильника? Лично я - один раз. Обошлось без планшета, хотя с ним конечно удобнее.

сообщение DNK
В значительной части прелесть светильника - в удаленном управлении. Когда вы сидите с планшетом в кресле, на удобном вам расстоянии просмотра и рулите светильником.

Так то оно так, но вот нет у меня планшета. За ненадобностью. А прогу под винду Вы сделать не хотите (((

сообщение B_wolf
А прогу под винду Вы сделать не хотите (((

Она есть уже больше года. Разумеется, доступна там же где и под Андроид.

сообщение Internet
Вот интересно, сколько раз за жизнь аквариума пользователь будет настраивать спектр светильника? Лично я - один раз.

Одно из двух. Либо у вас светильник не позволяет того что вы хотите, либо это вам в принципе неинтересно.

DNK

Для семиканального?

DNK
либо это вам в принципе неинтересно.

Это это что? Сколько всего было сказано про то что каждый человек воспринемает цвета индивидуально и только полноспектральный светильник можно подогнать под каждого. и вдруг выясняется, что это нужно делать больше одного раза)

сообщение B_wolf
Для семиканального?

Если у вас светильник для моря, то вам необходим TrueSpectrum контроллер. Подождите, может быть успеем уже в этом месяце.