Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 45)

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

Haupter
Мы уже определили что это латунь?

Вот тут, по вашей ссылке http://www.kaidomain...
написано "copper".
Поэтому я и спросил, правда ли они медные. Хотел порадоваться. Но вы ответили, что нет.

Если же это не медь и не алюминий, значит что-то хуже.

Константин Кучеренко

Ну я же говорю есть у меня светик в наличии, как лучше под верхним слоем посмотреть металл не замкнув плату. Советуйте, проверим сейчас и снимим на фото или видео.

Если написано МЕДЬ (Copper), а на самом деле не медь, получается обман покупателя. Хотя бронза тоже будет Copper.

Реставратор
Хотя бронза тоже будет Copper.

Но бронза по теплопроводности еще хуже, чем латунь.

Константин Кучеренко

По идее должна соответствовать заявленным параметрам на сайте, так как сайт зарегистрирован в США, а там засудят если, что не так.

Реставратор

Я был бы очень рад, если там на самом деле чистая медь.

Константин Кучеренко

Проверить можно только сделав химический анализ.

Светильник на Люксеон Saber Z4 :

POS 1: 6500K White - 154 lm (LXZ1-6565)
POS 2: Deep Red - 416 mW (LXZ1-PA01)
POS 3: 6500K White - 65 CRI 197 lm (LXZ1-6565)
POS 4: Cyan - 67 lm (LXZ1-PE01)

POS 1: 6500K White - 154 lm (LXZ1-6565)
POS 2: Lime - 200 lm (LXZ1-PX01)
POS 3: 6500K White - 65 CRI 197 lm (LXZ1-6565)
POS 4: Red-Orange - 68 lm (LXZ1-PH01)

POS 1: 4000K White - 134 lm (LXZ1-4070)
POS 2: Blue - 39 lm (LXZ1-PB01)
POS 3: 4000K White - 70 CRI 172 lm (LXZ1-4070)
POS 4: Cyan - 67 lm (LXZ1-PE01)

POS 1: 4000K White - 134 lm (LXZ1-4070)
POS 2: UV - 395nm, 625mW (LHUV-0395-A060)
POS 3: 4000K White - 70 CRI 172 lm (LXZ1-4070)
POS 4: UV - 405-410 nm 600 mW (LHUV-0405-0600)

Спектор подбирал тут

плавная рулежка: 6500К и 4000К вместе, остальное независимо.
Каждый модуль через линзу 30-40 градусов нацелен на дно.
Подвес в 50-60 см от дна.

это жизнеспособно? или?
высота воды 35 см + 25-35 см от зеркала банки

Haupter
Советуйте, проверим сейчас и снимим на фото или видео.

Нужно капнуть соляной кислотой, если конечно есть такая возможность.
Медь очистится и порозовеет, если латунь, начнётся реакция с выделением оксида цинка, короче будет белый осадок в реакции.
Но это опять же если чистая медь.
А если есть азотная кислота, то медь станет сине-зелёной.

Изменено 25.11.17 автор Реставратор

Реставратор

Под рукой конечно нет таких вещей, хорошая идея. Попробую купить.

Изменено 25.11.17 автор Реставратор

Реставратор

Это же хлорид цинка. При взаимодействии с медью тоже цинк выпадет
ZnCl2 + Cu = CuCl2 + Zn

Vadim_chik

У меня 70% HCL
Ещё с почтового ящика, может сейчас что-то другое.

Изменено 25.11.17 автор Реставратор

Реставратор

Наверное не понимаем друг-друга. Паяльная кислота, это хлорид цинка. Иногда бывает ортофосфорная кислота для пайки
Вот даже описание нашел

Изменено 25.11.17 автор Vadim_chik

Vadim_chik

А мы паяли хлороводороднй кислотой.
Короче. На медь надо капнуть HCL.

Изменено 25.11.17 автор Реставратор

Vadim_chik

Наверно зависит от того, что паяешь и чем, от чистоты материала. в космической промышленности такие вещи важны.

Исправил! Обычная паяльная кислота не пойдёт.

Изменено 25.11.17 автор Реставратор

Haupter

спасибо вам за помощь

Haupter

http://www.kaidomain... вы тут заказывали или с Алика ??? Просто цена разная!!!

Katrusik

Я заказывал с али. Если судить о цене без звезды получается на алишке дороже kaidomain

Торопыжка
Конкретно, пожалуйста. Вот Вы берёте такой-то светодиод на 300 ma и такой-то на 300 ma. Первый даёт столько-то люмен на ватт, второй - столько-то. Тогда получается информация, которая может сопоставляться с другой информацией (ценой, удобством монтажа, доступностью и проч).

С удовольствием. Для такого тока продвинутые светодиоды дают под 200лм/Вт. А сколько _реально_ дают китайские пуговицы? Около 110лм/Вт. При этом температура кристалла у них будет в разы отличаться от температуры термалпада по сравнению с таковым параметром у продвинутых диодов.

Haupter
Держи и не умничай

Да, под 5USD за белый светодиод - это может быть похоже на правду, а не подделку. Но в таком случае мы свои новые сборки не просто дешево продаём, а отдаём бесплатно .

KOCMOHABT
Светильник на Люксеон

...

это жизнеспособно? или?

На мой взгляд - нет.
1. Luxeon Z предназначены в первую очередь для хорошего светосмешения. У них нет первичной оптики, поэтому сразу -20% от Luxeon C. Поясню - это значит именно 20% минус из количества излучения и плюс 20% к количеству тепла.
2. Четыре канала - недостаточно совершенно. Приходится жертвовать критически важными вещами.

Однако, если рассуждать категориями того что на рынке представлено, то этот вариант будет лучше подавляющего большинства готовых решений.

В сухом остатке. Хорошо у вас не получится, но будет лучше почти всего, что есть готового.

UPD Посмотрел внимательно на ценообразование этих сборок. Ну что я могу сказать. Молодцы. Парят примерно в 3 конца. Наши сборки сделаны с маржой 50% и то я считаю что для пресноводов это дороговато... Наивный я, видимо. Ну или просто глупый. Но пока можно успеть купить реально нахаляву .

Изменено 26.11.17 автор DNK

DNK
Да, под 5USD за белый светодиод - это может быть похоже на правду, а не подделку. Но в таком случае мы свои новые сборки не просто дешево продаём, а отдаём бесплатно .

Простой вопрос на долгую память: на какой срок службы по вашему мнению рассчитаны новые сборки? Только прошу ответа без лишней технической составляющей, с этим вроде уже ознакомился. И цена, где можно глянуть прайс?

Haupter
на какой срок службы по вашему мнению рассчитаны новые сборки? Только прошу ответа без лишней технической составляющей

Невозможно дать более-менее точный ответ на этот вопрос без указания граничных условий и критериев. Но - если вы это категорически не приемлете, то с чистой совестью могу сказать - 300 тысяч часов.

И цена, где можно глянуть прайс?

Здесь .

DNK
А сколько _реально_ дают китайские пуговицы? Около 110лм/Вт.

Можно привести множество диодов в не похожих на китайские пуговицы современных корпусах, причем сделанных именитыми производителями, у которых тоже будет всего 110лм/вт.

Константин Кучеренко

Можно. Но разве это образец для подражания?

DNK
Четыре канала - недостаточно совершенно.

где это 4 канала?
16 чипов = 4 модуля

1 канал белый, 8 чипов
2 канал циан, 2 чипа
3 канал блю
4 канал лайм
5 канал дипред
6 канал ред-орандж
7 канал UV 2 чипа

Поясню - это значит именно 20% минус из количества излучения и плюс 20% к количеству тепла.

непонятно. то есть первичная линза "тупо" конвентирует тепло в фотоны? ну или наоборот хммм

Посмотрел внимательно на ценообразование этих сборок.

ваш калькулятор насчитал на 180 баксов на старых сборках... + провода, работы и т.д. а новых контроллеров и сборок в подборе не нашел.

как я понял мне нужны 2 сборки BEAMS-F v1 + контроллер (+плата проца)+ провода ? верно? сколько вешать в граммах?

ЗЫ
я схемотехникой можно сказать на ты, как и с программированием, как ардуины, например на ESP, или на Си - STM32... поэтому и сам рожаю, но если у вас кошерней, то почему бы и нет...

KOCMOHABT
где это 4 канала?
16 чипов = 4 модуля

Модули должны быть ОДИНАКОВЫЕ. Иное - ТАБУ. Капс здесь вполне уместен.

непонятно. то есть первичная линза "тупо" конвентирует тепло в фотоны? ну или наоборот хммм

Первичная оптика экстрагирует излучение с кристалла. Проще говоря, увеличивает его количество.

ваш калькулятор насчитал на 180 баксов на старых сборках... + провода, работы и т.д. а новых контроллеров и сборок в подборе не нашел.

Смотрите предыдущее сообщение.

как я понял мне нужны 2 сборки BEAMS-F v1 + контроллер (+плата проца)+ провода ? верно? сколько вешать в граммах?

Контроллер идет на драйверной сборке. Он от неё неотделим.
Какого размера у вас аквариум, почему вы подумали что вам будет достаточно двух светодиодных сборок?

но если у вас кошерней, то почему бы и нет...

У нас не кошерней. У нас просто правильно. Ардуины, ESP и прочие игрушки оставьте юннатам.

Изменено 26.11.17 автор B_wolf

почему вы подумали что вам будет достаточно двух светодиодных сборок?

куб 37х37х42, воды 40-45л. Одной мало, а 2 избыточно, так сколько вешать в граммах?

Ардуины, ESP и прочие игрушки оставьте юннатам.

я то смотрю вы на СТМке? ну а у меня работа связанна с КНХ и LON... так что мне и STM баловство, как раз для дома. %)

Изменено 26.11.17 автор KOCMOHABT