Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 46)

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

KOCMOHABT
так что мне и STM баловство, как раз для дома

Кстати, а что не баловство? А то я вот тоже люблю STM. Может, что интереснее пора освоить?

Константин Кучеренко
А то я вот тоже люблю STM

я тоже
и на них делается как и на "ардуино", так реалтайм...
но это уже имхо немного другая тема...
меня заинтересовало самому сделать лед светильник, вот и стал копать что и как... но конечно всегда остается купить что то готовое... как и с банкой, можно купить кит, а можно подбирать все самому...

KOCMOHABT

Просто вы сказали "баловство", я и подумал, что вы знаете что-то настоящее, что уже не баловство.

Константин Кучеренко
Просто вы сказали "баловство"

Так я продолжил тему... начало Светодиодный светильник для аквариума: правильно
Чем отличается "хобби" от "баловства" и юнатов?
Я про лед светильники две недели назад, знал не более названия, ибо пользовался только готовыми решениями, и не в акве/гроу. Но меня это заинтересовало, особенно после изучения "предложений" на рынке.
Читаем, экспериментируем, задаем глупые вопросы, хотя конечно можно купить, что то кастомное, например, как у DNK. Это баловство? хобби? время на ветер?

насчет юнатов и ЕСП + Blynk, она у меня например работает как пид контроллер с поддержкой +-0.25 градуса более года (скороварка/сувид), и ничего не вешается или грохается. Это баловство?

А, это флейм?

Изменено 26.11.17 автор KOCMOHABT

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

Не знал что у вас такой мелкий кубик. Тогда 2 хватит, конечно.

я то смотрю вы на СТМке?

Да, там MCU L-серии. Собственно, все просто - микрокомп рисует GUI, а MCU крутит суточный график.

DNK
Да, там MCU L-серии. Собственно, все просто - микрокомп рисует GUI, а MCU крутит суточный график.

Надеюсь, все это не через wi-fi общается?

Константин Кучеренко
Надеюсь, все это не через wi-fi общается?

А через что бы вам хотелось?! Через Bluetooth? НИ ЗА ЧТО. Через кабель? НИ ЗА ЧТО. Какие остались варианты?

Через кабель? НИ ЗА ЧТО

Да, мне бы хотелось через двухпроводную, достаточно медленную, но надежную шину. Как в системах "умный дом". Данных надо нам передавать очень мало. С радиоэфиром я не куплю ни одного решения никогда.

Константин Кучеренко
двухпроводную, достаточно медленную, но надежную шину.

Это промышленное решение. Мы его делаем для заказных светильников для теплиц. Для домашнего использования, не хочу говорить никогда, но крайне маловероятно что мы когда-то будем делать подобное. Это - дико неудобно. У меня дома даже к телевизору антенного, видео или иного кабеля, кроме кабеля питания, не идет. И не пойдет никогда. Слава богу, в 21 веке живем.

Константин Кучеренко
но надежную шину.

Так Вай-фай нужен только для программирования/ручного управления.
Если вы выключите их контроллер в глуши, где есть только 220, хотя бы от генератора, то предварительно настроенный контроллер будет без проблем работать.
DNK, не правда-ли?
Это ж не NetAtmo которая без точки доступа не работает...

Да, мне бы хотелось через двухпроводную, достаточно медленную, но надежную шину. Как в системах "умный дом". Данных надо нам передавать очень мало. С радиоэфиром я не куплю ни одного решения никогда.

В чем причина такой категоричности?
Вполне нормально работает по WI-FI. Настраивается удаленно, удобно переустанавливается, в смысле отключил, снял устройство, перенес, включил работает. Кроме того, разве имеет значение объем передаваемых данных в этом конкретном случае, пусть в 10 раз больше передается или меньше, по моему как раз для среды передачи ничего не меняется.

а насколько нужен UV? и какой диапазон? 390 - 420nm, или уже, или шире?

apl2000
В чем причина такой категоричности?

Потому как уже достал уровень wi-fi мусора, который сопровождает нас во всех сторон. Я вижу сейчас около 30 точек доступа. Ощущения, как будто вокруг меня все грызут семечки. Каждый электрочайник норовит заявить о себе в эфире. Для передачи команды лампочке совершенно не нужно сообщать об этом всей вселенной.

Изменено 26.11.17 автор Константин Кучеренко

KOCMOHABT
390 - 420nm

- это все-таки еще край видимого диапазона. На восприятие глазом данный диапазон мало влияния оказывает, нужно ли это растениям, и в какой степени - вопрос дискуссионный.

KOCMOHABT
DNK, не правда-ли?

Разумеется.

KOCMOHABT
а насколько нужен UV? и какой диапазон? 390 - 420nm, или уже, или шире?

Смотря для чего.

Константин Кучеренко
совершенно не нужно сообщать об этом всей вселенной.[/color]

Вам еще нужно будет постараться чтобы контроллер объявился в Интернете. К тому же есть такая штука - шифрование называется. Так что ваша Вселенная ограничится вами же.

Итак, что мы имеем в сухом остатке? WiFi не нравится потому что не нравится... Здорово.

- Грузины лучше чем армяне!
- Чем?
- Чем армяне!

Константин Кучеренко

Потому как уже достал уровень wi-fi мусора, который сопровождает нас во всех сторон. Я вижу сейчас около 30 точек доступа. Ощущения, как будто во круг меня все грызут семечки. Каждый электрочайник норовит заявить о себе в эфире. Для передачи команды лампочке совершенно не нужно сообщать об этом всей вселенной.

Довод серьезный.
Хотя если модуль Вайфай контроллера активизируется для соединения только по запросу приложения на смартфоне, то уровень wi-fi мусора не повысится)).
Запрограммировали настройки и отключились, хоть на все оставшееся время работы. Как оно реализовано на самом деле, я конечно не знаю.

Константин Кучеренко
нужно ли это растениям, и в какой степени - вопрос дискуссионный.

Только тем, кто ленится следить за исследованиями в этой области.

Растениям этот диапазон необходим. Именно он позволяет (заставляет?) вырабатывать витамины и способствует окраске. А для съедобных растений этот диапазон позволяет (заставляет?) вырабатывать вкус.

По большей части именно потому что традиционные светильники для светокультуры не имеют этого диапазона, томаты и прочее из теплиц получается "пластмассовым".

Изменено 26.11.17 автор DNK

apl2000
Хотя если модуль Вайфай контроллера активизируется для соединения только по запросу приложения на смартфоне, то уровень wi-fi мусора не повысится)).
Запрограммировали настройки и отключились, хоть на все оставшееся время работы. Как оно реализовано на самом деле, я конечно не знаю.

Разумеется, связь нужна только если вы хотите внести какие-то изменения в цикле освещения.

Сейчас завершаются работы, которые позволят контроллеру иметь в себе ГОДИЧНЫЙ цикл. При этом, при желании, каждый день можно будет сделать уникальным. То есть, вполне вероятно, что после установки годичного цикла, пользователю не понадобится соединяться с контроллером более _никогда_

DNK
По большей части именно потому что традиционные светильники для светокультуры не имеют этого диапазона, томаты и прочее из теплиц получается "пластмассовым".

Вроде как есть этот диапазон:
http://teplica-exp.r...
Причина "пластмассовости" тепличных помидоров все-таки в другом. Вкусные помидоры существенно хуже хранятся.

DNK
Разумеется, связь нужна только если вы хотите внести какие-то изменения в цикле освещения.

У вас же вроде сейчас принцип: у каждого драйвера свой контроллер. На каждом контроллере свой RTC и своя программа включения? Или время все-таки отдельный общий модуль считает и всем команды раздает?

Константин Кучеренко
Вроде как есть этот диапазон:

Вроде?! Этот мизер, чуть ли в пределах ошибки, вы полаете что можно назвать наличием? Серьёзно?

В ДНАТе УФ-А. Хорошая хохма, да. Реально ржал в голос.

Хотите покажу спектр светильника, где он есть?

Причина "пластмассовости" тепличных помидоров все-таки в другом. Вкусные помидоры существенно хуже хранятся.

Даже если бы селекционеры "затачивали" томаты под вкус, без УФ-А толку было бы мало.

Константин Кучеренко
отдельный общий модуль считает и всем команды раздает?

Разумеется, один контроллер на все каналы управления. Советую освежить .

Изменено 26.11.17 автор B_wolf

DNK
Даже если бы селекционеры "затачивали" томаты под вкус

Бесполезно затачивать. Наличие классного вкуса - это уже признак начавшегося разрушения плода. Сейчас помидоры в среднем стали вкуснее. Исключительно по причине ускорения логистики и возможности для розничных сетей позволить себе торговать менее стойкими при хранении сортами.

Константин Кучеренко
Наличие классного вкуса - это уже признак начавшегося разрушения плода.

Для "маячка" скажу что в томатах много глутамата, который в значительной части формирует их вкус. В реакциях разложения овощей он не образуется.

Константин Кучеренко
Причина "пластмассовости" тепличных помидоров все-таки в другом. Вкусные помидоры существенно хуже хранятся.

Перечитываю старушку Диану. Любопытно как избирательно я читаю. Читая первый раз, совершенно не обратил внимания на «Рисунок XI-2. Сравнение водного и сухопутного света.» ст.181. Пожалуй, эта впервые встреченная картинка, достаточно совпадающая с моими замерами. Так вот на глубине метр излучение 400нм равно 0. Замеры были сделаны под прямым солнечным светом. Странный спор насчет вкуса. Давайте тогда сравнивать вкус, не водного томата и водной криптокорины.

Изменено 26.11.17 автор Дамир184

Дамир184
Давайте тогда сравнивать вкус, пресноводного томата и водной криптокорины.

Водная криптокарина существенно горчит.

DNK
в значительной части формирует их вкус.

в траву, вернее в их травянной вкус превращает хранение в холодильнике/охлаждайке, в нем можно "убить" самый вкусный томат.

Перечитываю старушку Диану.

полностью расскажите название?


а насколько нужно UV в травнике, в водяном травнике.

Дамир184
пресноводного томата .

Это кто? Вернее что?

Изменено 26.11.17 автор Vadim_chik