Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 31)

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 DNK
Наверное. Но я бы не стал ставить эти "специальные" лампы, а просто добавил бы еще таких же белых.

Почему? В чем подвох?

сообщение dkozyrev

igor-08
количество вариантов сокращается в десятки раз и ничего найти не удается.

Это да, низковольтные диммируемые драйвера, это вам не ширпотреб, такими сложными конструкциями китайцы не сильно заморачиваются похоже. У них все 220В или ШИМ для ленточек.
Может тогда драйверную сборку DNK? Вроде то что надо.
Или выкинуть БП и взять драйвера на 220, тут выбор приличный даже у брэндов.

Даа, а мужики то не знают
Вот первый попавшийся Правда он на 300мА, но есть и больше. Диоды на входе выкидываем, на управляющую ногу микрухи подаем ШИМ и радуемся.
Вот подороже специально для ардуино.

сообщение Mr Igor
Почему? В чем подвох?

Потому что обычной траве от 660нм излучения прибавка к интенсивности фотосинтеза будет невеликая, а вот водоросли очень рады будут.

А такой подойдет? http://www.ebay.com/...
Если на него 12В подать то можно будет 3 диода последовательно посадить верно?

сообщение DNK
Потому что обычной траве от 660нм излучения прибавка к интенсивности фотосинтеза будет невеликая, а вот водоросли очень рады будут.

Как же так...? Везде пишут, что 440 и 660 нм весьма желательны для фотозинтеза.

Mr Igor

Можно я по простому? Не буду пихать люксы и люмены. У меня сборки от ДНК стоят (4 сборки на 200). СД работают где-то на 60% от максимума. Прибавка только красного (4кристалла) на 5% в долгосрочной перспективе нарисовал вспышку водорослей)))

Как то вот так. Вроде нужно, а иногда лишнее))))

Изменено 3.7.15 автор Жарко

Жарко

Спасибо. Все понятно.

Mr Igor

Все правильно, потому их и используют в фитолампах. Они полезны в сампе и фитофильтре, а в аквариуме красные стоят исключительно в эстетических целях, чуть подправить цветопередачу. Если увеличить интенсивность красного фотосинтез пойдёт быстрее, прежде всего у низших водорослей.

сообщение Mr Igor
Как же так...? Везде пишут, что 440 и 660 нм весьма желательны для фотозинтеза.

Желательны. Но если 660нм будет много - это хорошо в первую очередь именно для водорослей. Даже 630нм - это уже чревато водорослями.

Жарко
У меня сборки от ДНК стоят (4 сборки на 200). СД работают где-то на 60% от максимума. Прибавка только красного (4кристалла) на 5% в долгосрочной перспективе нарисовал вспышку водорослей)))

Какие именно водоросли оказались столь чувствительны к 620му спектру? 5% - какая тонкая грань. А что если это просто совпадение и толчком послужило нечто другое? И какая же нечисть приходит с передозом 660го?

serg612

Я их классицировал как hair algae, но не уверен на 100. Если проще, то подвид нитки какой-то.

После прибавки полезли где-то через неделю, после возврата света в норму сами ушли недели за 2-3. Не засекли, потому как их подъедали.

100% свет, потому как все остальное подавалось и держалось на одном уровне.

сообщение serg612
какая же нечисть приходит с передозом 660го?

Это зависит от того какой аквариум, какие условия - от много чего. Если говорить о скраббере, то на этот свет идут по очереди разные водоросли, по очереди сменяя друг друга. У меня доходило до появления водорослей с очень широкими пластинами - практически один в один как листья апоногетона ульвацеуса

сообщение DNK
У меня доходило до появления водорослей с очень широкими пластинами - практически один в один как листья апоногетона ульвацеуса

Фото не сохранилось?

сообщение Константин Кучеренко
Фото не сохранилось?

Нет. Я не делал фото тех водорослей. Есть только с иными...

Жарко
100% свет, потому как все остальное подавалось и держалось на одном уровне.

В сборках DNK соотношение "красный/белый" - 1/9. У меня же 1/5, и это не вызвало никаких непрошеных гостей. Приехали 660е, буду пробовать топтать чужие грабли.
Интересно, сколько же реально надо той доли красного?

Изменено 6.7.15 автор serg612

serg612

Да это от банки зависит. От воды. От внешнего света. От травы в конце концов.
Что же вы все пытаетесь один аршин на все банки положить?
У меня банка и после того случая "поймалась". Долго я ее ловил, но поймал.

Я свой пост писал про то что везде надо чувство меры. Поспорю на что угодно, можно и на садовых фитолампах травники без водорослей удержать, но зачем?

Да и закон о том что яркий белый может компесировать провал спектра никто не отменял. 😉

сообщение Жарко
Что же вы все пытаетесь один аршин на все банки положить?

Вы совершенно правы. Большинству нормальных людей интересна некая "золотая пилюля" чтоб скормил её аквариуму и у него все сразу стало идеально. Но ведь на самом деле надо присматриваться, вникать, чувствовать изменения. Это большинству людей лень. Это приятно только тем, кто на самом деле увлечен аквариумистикой. Большинству надо чтобы аквариум был красивой картиной, чтоб забот не было, а красота была

Кстати, о 660нм свете. Есть одна деталь, убивающая их полезность в травнике как класс. Смотрите в чем дело. Поскольку фотосинтез происходит по простой схеме - один фотон, одна реакция, а энергия фотона прямо пропорциональна его длине волны, то, казалось бы, 660нм свет выгоден. К примеру, энергия кванта излучения с длиной волны 660нм в 1.2 раза меньше чем энергия кванта с длиной волны 550нм. Если бы КПД преобразования электрической энергии в световую было одинаковое для обоих длин волн, то освещать аквариум 660нм светом было бы на 20% эффективнее. Однако, ввиду того что светодиоды развиваются в основном как осветительные, наибольший прогресс достигнут именно в области белых светодиодов. КПД для 660нм светодиодов редко превышает 40%, в то время как для лучших белых - уже вплотную подбирается к 70%. А это разница целых (70-40)/40*100=75%! Дело осложняется еще и тем что яркость белых светодиодов мы видим глазом отчетливо, а яркость 660нм - уже с трудом, глаз человека видит ту часть спектра не очень хорошо и, что важнее, тот спектр для нас просто неприятен/непривычен.

Рассмотрим экзотический случай - допустим вы купите наилучший из существующих на сегодня 660нм светодиод с КПД 43%, а белый возьмете среднего качества, с КПД около 50%, тогда получится (50-43)/43*100=16%. Поскольку усредненно можно принять энергию квантов широкоспектрального белого света примерно как энергию 550нм кванта, то только при таком раскладе 660нм свет получается на целых 4% выгоднее белого! Офигеть какая колоссальная разница Сомневаюсь что её кто-то вообще в состоянии заметить в домашних условиях.

Таким образом мы можем сделать простой вывод - использование 660нм светодиодов в пресноводном аквариуме нецелесообразно с точки зрения ускорения прироста биомассы растений. Более того - в большинстве случаев использование таких светодиодов будет давать результат хуже, чем использование такой же мощности белых. Про высокую вероятность проблем с ростом водорослей я уже не говорю.

Эксперименты с габитусом растений и/или их цветом в зависимости от спектра света - это отдельная тема.

а можно еще один вопрос.
аквариум Пресняк. в нем есть одна большая проблема вода янтарная от коряг которые там навалены и плюсом планируются растения,
Вторая проблема высота воды в банке 75 см.

вопрос в какую сторону делать упор в светиках что бы хоть как то сделать приличный свет (сейчас стоят 4 хаген ГЛО пауер по 54 ватта)

zelda78

Светодиодный светильник для аквариума. вот такой свет делайте и будет счастье.

zelda78

Г**но или нет решать вам. У кого то и на таких лентах прилично смотрятся. Но только глубину вашу не пробьет никак.

Желтизну от коры исправит только время и частые подмены воды. Лучше длительного вымачивания кажется ничего не придумали.

Теперь со светом. Пролупить до дна 75 не так просто. Я бы брался или за галоген или СД. При этом галоген будет прилично кушать электричество.
Это мнение на травник. А может рассмотреть тенелюбивые растения?

И личный опыт. Желтую от коряг воду красивой лампами не сделаешь. Надо воду делать прозрачной.

вопрос что ли не по русски написано.
какие светики поставить в светильник что бы сделать нормальный свет, при условии того что вода янтарная.
а не как и какой светильник сделать. как и что сделать я уже выяснил я спрашиваю про светики какого цвета и сколько

вы как по Задорнову - йогурт свежий. да грушевый.

zelda78

При таком подходе не ставьте ни каких. С желтой водой это даст больше шансов))))))

DNK

Прямо ли?
http://5terka.com/no...

Наиболее энергетичны как раз коротковолноые уф- и далее.

Изменено 7.7.15 автор Mr Igor

zelda78

С глубиной бороться просто, ставить линзы.
С желтизной установкой холодных диодов 6500-7500 К и добавлением синих.

сообщение lexx8691

С желтизной установкой холодных диодов 6500-7500 К и добавлением синих.

Вы искренне считаете совет дельным? У человека янтарная вода от коряг. Она не желтит, она желтая, она окрашенная. Проблема не в свете и его спектре, а в корягах. Можно изменить цветовосприятие для прозрачной воды, там реально дело в спектре. Там можно играться, добавляя холодный белый и тп. или наоборот теплый и красные. Но тут не сработает. Пока вода такая.

Возможно это помогло бы при едва заметном оттенки желтого. Возможно. Но через желтый светофильтр получить белый свет - простите ))) смешно.