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 Андрей финн
Сейчас уточнил данные моих 6,5 Вт при 780 Лм на 350 ма.

Я показал вам что для тех светодиодов, что вы обозначили, наивысшая теоретически возможная светоотдача 83,1лм/Вт. Из этих данных получается 780/6,5=120лм/Вт. Получается что одно из двух:
1. Врет производитель.
2. Врете вы. Конечно есть некоторый шанс что по принципу "смотрю в книгу, вижу фигу" вы что-то неправильно поняли. Но я не думаю что вы могли что-то понять неправильно в элементарных характеристиках, вы же позиционируете себе как специалиста, цитирую вас из вашего Светодиодный светильник для аквариума: правильно в этой теме: "имея спецобразование в данной отрасли и огромный опыт работы в ней."

Еще раз напомню что для указанных вами светодиодов реальная светоотдача будет в районе 40-50лм/Вт.

Вы понимаете о чем идет речь? О том, что есть отличие заявленных характеристик от реальных от более чем двух до трех раз! Давайте разбираться - кто кого обманывает. В данный момент, пока вы не показали, повторяю еще раз, технический паспорт на изделие, или документ ему равноценный, (а не ссылку на сайт!) врете вы.

К сожалению, герой русских сказок - Иван-дурак. Не Иван-умняк, даже не Иван-хитрец. Но все же надеюсь что тупить на этом форуме когда-нибудь перестанет быть допустимой нормой. А пока это еще допустимо, приходится повторять одно и то же сто раз подряд в призрачной надежде что собеседник сбросит-таки маску героя сказок.

Итак, очередная попытка.
Андрей, ваш светильник дает вам света в три раза меньше чем обещано производителем. Вы неоднократно сказали что вам характеристики пофигу. Вы готовы подтвердить что в три раза меньшее количество света, чем должно быть, вам совершенно все равно? Вы считаете нормальным когда вас обманывают в три раза?

сообщение DNK
Получается что одно из двух

А там всё не слишком сложно Достаточно сравнить это с даташитом производителя диодов

Андрей финн

Андрей верно я страницу нашёл?
Однокристальный светодиод средней мощностью 0.2~0.6Вт
Высокая эффективность – до 200Лм/Вт
Возможность работать на токах до 200мА
Большой выбор качество цвета
Индекс цветопередачи (CRI) 70, 80, 90
Цветовая температура (CCT) 2700 – 6500К
Стабильность цвета 3 шага MacAdam (отсутствие разницы цветовой температуры в партии)
Длительный срок жизни – подтвержден по стандарту LM80
Усовершенствованный корпус для лучшего отвода тепла
http://www.argos-tra...

сообщение Андрей финн
коим веры гораздо более че картинкам в сети

Вы понимаете что "картинки", которые я привел в своём посте - это скриншоты с технической документации на указанный вами светодиод? Это ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДОКУМЕНТ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ СВЕТОДИОДОВ. Безусловно, он знает параметры своих изделий. Что написал производитель светильника, чтобы такие как вы, "доверчивые" смогли повестись - мне совершенно по-барабану.

Вот вам ссылка на эту техническую документацию на сайте производителя.

Вы мне по секрету, на ушко, скажите, будь ласка. Вы сами-то верите в то, что пишете? Что "серьезный производитель", видимо по мановению волшебной палочки, в два с лишним раза увеличил эффективность светодиодов? Эх, а пацаны-то с Cree не знают! Им бы таких парней парочку - вот бы они поднялись!

B_wolf

С телефона мне не посмотреть эти документы, даже когда доберусь до компьютера боюсь что как не специалист в этой области убью на разбор прилично времени , не расскажете в двух словах что там? Я так подозреваю что производитель "слегка" приукрасил ?
Пока писал Дмитрий уже рассказал)

Изменено 26.8.15 автор Юрий1978

Юрий1978

Ага, "слегка так". Всё расписывать долго, там много нестыковок, например максимальный ток. Ну а волшебные значения лм/вт получаются простым умножением светоотдачи при токе биннирования (100 мА) на примерно 3 (1 / мощность диода при 100 мА).

DNK

Это только моё предположение, но всё возможно.Производство в Китае прекрасное и недорогое.Пересылка полуфабрикатов тоже не проблема.Размещали у них заказ.Качество великолепное.

А разница в том, что любое устройство или жгут, или кабель, или целую систему я соберу из груды деталей.Причём с "рукописных "чертежей и схем, подобрав(или сделав)при этом инструмент, оснастку, профили, материалы, химию.Ну с химией и сам поколдовать могу, при надобности.

Изменено 27.8.15 автор Button

Андрей финн

Угу. Когда вы рьяно доказывали что СД на максимальном токе эксплуатировать нельзя, вы также ссылались на то, что вы специалист.
С сайта Аргос-Электрон:
В плате все группы светодиодов соединены между собой последовательно, а в каждой группе два
светодиода соединены параллельно, т.е. ток через светодиод составляет 1/2 от тока через линейку.
ток через линейку (мин/макс): 300/350 мА
Из даташита Seoul Semiconductor:
Forward Current: Typ. 100 мА, Max. 160 мА
Правда, ни разу не работа на максимальном токе?
А по поводу драйверов. Хотите ссылку на кучу жалоб на "прекрасные драйвера"?

Изменено 26.8.15 автор B_wolf

Андрей финн
А разница в том, что любое устройство или жгут, или кабель, или целую систему я соберу из груды деталей.Причём с "рукописных "чертежей и схем, подобрав(или сделав)при этом инструмент, оснастку, профили, материалы, химию.Ну с химией и сам поколдовать могу, при надобности.

Незнание или игнорирование деталей - не самый лучший способ заявить о свой компетентности, Закон Кирхгофа в химии . Речь не о *химии*, как о материале.

Button

Закон Кирхгофа является одним из основных в электротехнике, и первый и второй.

Изменено 26.8.15 автор Андрей финн

сообщение Андрей финн
любое устройство или жгут, или кабель, или целую систему я соберу из груды деталей.Причём с "рукописных "чертежей и схем

Этим мне иногда тоже приходится заниматься, хотя чаще всё же "рисую" те самые чертежы и схемы. Ну и что? Это совсем не делает меня автоматически специалистом в светодиодном освещении аквариумов.

Андрей финн
Закон Кирхгофа является одним из основных в электротехнике, и первый и второй.

Да не утруждайтесь уже, ясно же, что законы химической термодинамики не существуют, это фантастика. Как и все прочее. В вашем восприятии - это нормально.

B_wolf
Это совсем не делает меня автоматически специалистом в светодиодном освещении аквариумов.

Ну, а почему нет? Берите выше. Раз уж тут такими мерками все меряется... Нечего стесняться, вон некоторые *специалисты* не стесняются ничуть.

Изменено 26.8.15 автор Button

DNK
Вы обратили внимание на то, что в светодиодных технологиях есть такой важный показатель - цена люмена? Как вы думаете - где эта цена ниже всего, в каких именно светодиодах?

Chip on board (СОВ)? При этом, если проще обвязка, то и больше экономия.

сообщение Button
Chip on board (СОВ)?

Он самый

При этом, если проще обвязка, то и больше экономия.

Если считаешь нужным, можешь скопировать нашу переписку. Хрен с теми кто не поймет - не для них ягодка выросла

сообщение Button

Андрей финн
Закон Кирхгофа является одним из основных в электротехнике, и первый и второй.

Да не утруждайтесь уже, ясно же, что законы химической термодинамики не существуют, это фантастика. Как и все прочее. В вашем восприятии - это нормально.

Справедливости ради. Именем Густова Кирхгофа названо несколько вещей:
1)Закон из химической термодинамики.
2)Закон излучения Кирхгофа о связи излучательной и поглощательной способностей тел
3)Ну и упомянутые два правила арифметики электрических цепей тоже.

Изменено 26.8.15 автор Константин Кучеренко

Кто о чем, а лысый о бане
Буду очень признателен, если Вы поясните скепсис относительно COB. Только давайте говорить не о дешевом китае, а о хорошем качественном продукте, на нормальном радиаторе и с правильным питанием. Полноспектровые COB с высоким CRI - чем плохи в нашем применении (кроме невозможности регулировки спектра)?

сообщение Krakozavr
Полноспектровые COB с высоким CRI - чем плохи в нашем применении (кроме невозможности регулировки спектра)?

Кроме указанной проблемы (кому как, лично я полагаю это недопустимым категорически) еще и тем что светоотдача COB всегда будет примерно на 20% меньше, чем если бы такие же кристаллы использовались в одиночных диодах с куполообразной оптикой.

DNK
светоотдача COB всегда будет примерно на 20% меньше

С учётом "самой низкой цены люмена" - так ли это критично?

Ну и разные классы светильников имеют право на существование. Сейчас для себя я бы однозначно делал свет на Вашей базе, по многим соображениям. Но более простой вариант - хороший в принципе спектр (всяко лучше ленты или стройпрожектора) плюс закат-рассвет за разумные деньги, почему бы нет?

сообщение Krakozavr

DNK
светоотдача COB всегда будет примерно на 20% меньше

С учётом "самой низкой цены люмена" - так ли это критично?

Эти 20% не исчезают бесследно, а идут в нагрев радиатора. В случае пассивного охлаждения это серьезно. Ну и, конечно, за электричество тоже придется платить. Критично это или нет - каждый решает для себя. Как по мне - так весьма критично...

Но более простой вариант - хороший в принципе спектр (всяко лучше ленты или стройпрожектора) плюс закат-рассвет за разумные деньги, почему бы нет?

Знать бы еще заранее какой спектр для вас (или другого человека) хороший. Посмотрите сколько копий сломано на форуме на тему "лампа ХХ светит красивее лампы YY". Как обычно на вкус и цвет - товарищей нет. Поэтому я думаю что и спектра "хорошего" тоже нет, если по гамбургскому счету.

Вот собрал светильник, на 4-х алюминевых профилях на 3-х ватных диодах, для аквы 90х40х45 в каждой линейке по 9 диодов всего 36 около 7000 люм смешал диоды спектром 10000 и 6500к подал СО2 и УДО все норм, даже нитчатка загинаться начала

Изменено 10.9.15 автор Button

Вот собрал светильник, на 4-х алюминевых профилях на 3-х ватных диодах, для аквы 90х40х45 в каждой линейке по 9 диодов всего 36 около 7000 люм смешал диоды спектром 10000 и 6500к подал СО2 и УДО все норм, даже нитчатка загинаться начала




Изменено 9.9.15 автор kiskas1970

kiskas1970

А что за НЛО такое зелёненькое?

Не обижайте мое охлаждение, у него даже термостат есть, это тестовая версия)))

сообщение KDN
меня интересует вопрос: кто купив однажды распрекрасные сборки , купил их второй раз? ЕстЬ такие?

У мну два светильника на сборках от DNK- один в 500 л, другой в 75 л корыте. И в планах еще на запланированный паллюдариум поставить.
А вы с какой такой целью интересуетесь?

Изменено 11.9.15 автор roma13

сообщение roma13
А вы с какой такой целью интересуетесь?

Товарищ весьма деятельно доказал необходимость своего удаления с форума. Что и было сделано.