680 78
Belarus Minsk
3 года

Светодиодный светильник для аквариума: правильно

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
2012-04-2626/04/2012 13:49:03
#1617730
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.

Haupter
Думаете в других регионах можно просто зайти в магазин и купить то что надо?

Не смотрел по другим регионам. Но когда начинаю что-то искать для аквариумов, то везде всё есть, кроме Новосибирска. Какой-то Богом забытый край)

Haupter
Собрать хорошую солянку из цветных диодов крайне сложно.

Я уже тут много тем перечитал и понял что и 6500 хватит.

Haupter
Гораздо проще выбрать COBы с достойными параметрами и собрать гарантированно нормальное освещение. Хлам на который вы ориентируетесь просто деньги на ветер. Если чисто желание мастерить руками - дерзайте, а так не стоит обжигаться.

Понятно, спасибо!

А на светодиодной линейке не проще будет?
5630 SMD
Цвет свечения: белый теплый (2700-2900К), белый дневной (3800-4200К), белый холодный (8000-10000К). - Это они одновременно так светят или как-то регулируется?

lonelity В Новосибирске вроде был чипдип, у них под заказ немало Cree CXB, можно найти 5000K Ra90 и 6500K Ra80, панельки к ним для удобства монтажа.
Bridgelux 5000 и 5600K Ra90
Вроде были знаменитые Lumileds Fish - номер по памяти не напишу

Да, есть. Но нашёл только Cree 4000К и Ra меньше 75.
Спасибо, буду смотреть внимательнее. Доеду, если что, может заказать можно.

Начинал поиски со светодиодных лампочек гу 10, закончил самосборкой - зачем изначально делать хлам)

ЛЛ полтора года прослужили. 35 см пробивают ещё, а вот где 45 см, там почвопокровка загибается от недостатка света.

Изменено 15.6.18 автор kkorotkoff
2018-06-1515/06/2018 10:16:45
#2508694
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

kkorotkoff

https://www.chipdip....
А дальше по даташиту изучайте принцип маркировки и ищите нужный, в чиповском каталоге не все указано.
Bridgelux 5600K https://www.chipdip....

Lumileds Fish spectrum
https://www.chipdip....
2018-06-1515/06/2018 10:36:09
#2508704
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.

lonelity


Спасибо ещё раз!
А ничего, что все диоды будут 5600К?
Вроде как, лучше 6500К.

Разобрался. Там и 6500 есть.

Изменено 15.6.18 автор kkorotkoff

Изменено 15.6.18 автор kkorotkoff
2018-06-1515/06/2018 10:41:46
#2508707
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

kkorotkoff
не факт. Зависит от аквариума, оформления, воды.
Вот китайский 6500 и Bridgelux 5000/90 в торфованной воде

Начинаю проект - 39х39х39 Калимантан

В большом аквариуме вообще 2700/90

Изменено 15.6.18 автор lonelity
2018-06-1515/06/2018 10:56:10
#2508712
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.

lonelity

Я читал всё эту тему.
Да и много ещё чего читал тут)
2018-06-1515/06/2018 11:06:20
#2508717



626 237
Russian Federation Astrakhan
21 час.

kkorotkoff
Вроде как, лучше 6500К

Этот параметр вам не скажет ни о чем. Свет может быть теплый, белый, холодный..., но у каждого из них есть простым языком свой оттенок, который очень часто доводит до омерзительного восприятия. Если само такое освещение в помещении как бы со временем становится привычным глазу, то в аквариуме смирится с ошибкой не выйдет.
Линейки и ленты на SMD крайне часто горят. Даже если их взять с хорошими показателями вопрос долговечности стоит открытым.
ИМХО. Со скудным бюджетом может и стоит попробовать, но...


Изменено 15.6.18 автор Haupter
2018-06-1515/06/2018 11:09:10
#2508718
Нравится DNK
Новичок


4
Russian Federation Kaliningrad
3 мес.
я вот только не понял, хочу собрать светильник на cree xm-l но не могу найти где купить в одном месте, все нужные спектры? Если есть ссылки на магазины поделитесь пожалуйста. На оф сайте отправляет в магазины где кристалы без подложки продаются.
2018-06-1818/06/2018 13:13:29
#2509548
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

leptodon
Собирайте на Cree CXB - звезды не нужны
2018-06-1818/06/2018 13:31:20
#2509553
Новичок


4
Russian Federation Kaliningrad
3 мес.

lonelity
Даже если Cree CXB где нормальный магазин которому можно доверять, что это cree и я не переплачиваю за китай? Не на aliшке же искать.
2018-06-1818/06/2018 14:03:12
#2509559
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

leptodon

Mouser
Чипдип - тоже под заказ неплохой ассортимент
2018-06-1818/06/2018 14:06:06
#2509560
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

leptodon
еще лучше Lumileds L2C5-FS - хотя подороже и только мощные (CXB от 4Вт) - увы, не знаю, что собрались освещать, 50 или 500л.
2018-06-1818/06/2018 14:14:28
#2509561
Новичок


4
Russian Federation Kaliningrad
3 мес.

lonelity
Сейчас у меня вот такой светильник
, собранный на noname COB'ах взятых ВОЗМОЖНО СПАМ. Если вы хотите открыть ссылку, скопируйте ее в адресную строку самостоятельно

тут 10шт по 5вт Cold white. Сам аквас выглядит вот так 60х60х50см
. Явно не хватает красного спектра. Вот хотел или новы собрать, или добавить в этот.
2018-06-1818/06/2018 14:25:38
#2509563
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

leptodon
Если они на 220В - еще и стробят сильно.
Меняйте на CXB 5000K Ra90, вышеупомянутые Lumileds, Bridgelux BXRC-50G или 56G.
Разницу с noname можете глянуть чуть выше на странице, ссылка на "проект Калимантан" - по коряге видно, сколько в спектре красного.
2018-06-1818/06/2018 14:37:27
#2509565
Новичок


4
Russian Federation Kaliningrad
3 мес.

lonelity
не, они на 12в и вроде не стробят.
2018-06-1818/06/2018 14:51:08
#2509569
Советник



7403 3092
Москва
7 час.

leptodon
не, они на 12в

Явно что-то не так. У диодов называется не напряжение блока питания, а рабочий ток. При этом да, на работающем диоде будет падать некоторое напряжение, характеризующее не блок питания, а сам диод. И оно скорее всего не будет равно ровно 12в.
2018-06-1818/06/2018 15:15:39
#2509571
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.
Test Current (mA) - 400
Maximum Forward Current (mA) - 1000
Maximum Forward Voltage per Color (V) - 9.5

Это как понимать?
Какое рабочее нужно напряжение и сила тока?

Может так проще будет:
CXB1304-0000-000C0HC465E

Последовательная цепь о 10-ти штуках.
Какой БП, диммер/контроллер с пультом и драйвер нужны?

Как всё сложно со светодиодами)))


Изменено 19.6.18 автор kkorotkoff
2018-06-1919/06/2018 19:08:03
#2509893
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

kkorotkoff


Берите 400-500мА, при этом падение напряжения будет около 9-9,5 вольт на каждую матрицу.
Как планируете управлять - контроллером, вручную "крутилкой"?

Изменено 19.6.18 автор lonelity
2018-06-1919/06/2018 19:17:26
#2509896
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.

lonelity

kkorotkoff

Берите 400-500мА, при этом падение напряжения будет около 9,5 вольт на каждую матрицу.
Как планируете управлять - контроллером, вручную "крутилкой"?

С пульта, наверное, но не критично, можно и руками.
Может кому не лень тут глянуть https://www.chipdip....
)
2018-06-1919/06/2018 19:18:20
#2509897
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

kkorotkoff

LCM-60 (две параллельных цепочки по 5 матриц и ток 900-1050мА)
https://www.chipdip.... - удобная панелька для монтажа

Изменено 19.6.18 автор lonelity
2018-06-1919/06/2018 19:26:19
#2509900
Нравится kkorotkoff
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.

lonelity

kkorotkoff

LCM-60 (две параллельных цепочки по 5 матриц и ток 900-1050мА)
https://www.chipdip.... - удобная панелька для монтажа

Блок питания, драйвер и диммер - в одном, я правильно понимаю?
2018-06-1919/06/2018 19:32:17
#2509906
Советник



12460 5608
Москва
1 час.
2018-06-1919/06/2018 19:35:25
#2509908
Нравится kkorotkoff
Посетитель


173 57
Новосибирск
17 дн.

lonelity

kkorotkoff
да

kkorotkoff

http://www.mouser.co...

Понятно, спасибо большое!!!
2018-06-1919/06/2018 19:37:28
#2509911
Новичок


3
Russian Federation Astrakhan
1 мес.
Приветствую. Помогите разобраться с даташитами OSRAM Opto Semiconductors.
я нашел светодиод GW CSSRM2.PM-N2N4-XX51-1. В документации к нему есть график спектрального состава излучения на картинке


так вот в чем вопрос - на этом графике не указана привязанность к какому либо из заявленного для этих светодиодов температурному цвету (3000 - 6500 к). я предполагаю, что невозможно, при изменении цвета излучения, сохранить одинаковые спектральные показатели для всего модельного ряда представленных светодиодов. может существуют более подробные даташиты? Хочется попробовать осрам, а покупать кота с мешком нет желания. у конкурирующих производителей (Cree, philips) существует отдельный график для каждого цвета излучения..
2018-08-1111/08/2018 00:17:04
#2523395
Советник



12460 5608
Москва
1 час.

bakelogin

CRI: min. 70 ( typ. 72 ) для всей линейки.
Не стоит их пробовать без коррекции спектра цветными.
2018-08-1111/08/2018 00:24:32
#2523398
Новичок


3
Russian Federation Astrakhan
1 мес.
благодарю за ответ.
CRI я видел, но эти светодиоды я привел лишь в качестве примера. в других моделях, например GW P9LT32.EM от осрам с CRI = min. 80 (typ. 82) тоже самое с графиком - отсутствует конкретика по спектрам температурного цвета.. и на графике преобладание зелено-желто-оранжевых волн по интенсивности. и как мне кажется, с такой палитрой сложно будет добиться 6500к (как принято считать холодного белого).
можно предположить, что на 6500 к в спектре увеличено преобладание синего диапазона, что в купе с заявленным "железным" CRI = 82 может стать не плохим вариантом.. - просто размышления


быть может кто-то уже пробовал осрам? поделитесь опытом?
2018-08-1111/08/2018 00:59:13
#2523399



Top