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
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

bakelogin
можно предположить, что на 6500 к в спектре увеличено преобладание синего диапазона
Да, конечно.
По своему опыту рекомендую поискать CRI 90+ с пиком до 630нм - неплохо смотрятся уже от 5000-5600К. Увы, ассортимент Осрам не знаю.
Есть возможность их паять на подложки?

Cree CXB 5600 90+ как пример



Изменено 10.8.18 автор lonelity
2018-08-1111/08/2018 01:16:57
#2523402
Новичок


3
Russian Federation Astrakhan
1 дн.

lonelity

Если я правильно понял, то подложки - это платы, типа звезда? Тогда вы мне указали на большой недостаток выбранных мной СД. Как я понял из даташита, такой возможности нет.
Ну и ладно) искал более бюджетный вариант по сравнению с Cree..

Кстати, Cxb от cree не смотрел, все больше заглядывалася я на серию x-lamp, в частности на xhp-серию, а ваши, вроде очень хороши. Спасибо за наводку.

Изменено 10.8.18 автор bakelogin
2018-08-1111/08/2018 02:24:09
#2523405
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

bakelogin
посмотрите еще Bridgelux BXRC-56G (50G) или Citizen High CRI http://ce.citizen.co...

bakelogin

CXB и подобные матрицы как раз хороши тем, что нет необходимости паять их на звезды.



Изменено 11.8.18 автор lonelity
2018-08-1111/08/2018 10:24:08
#2523419
Посетитель


143 28
Russian Federation Rostov-na-donu
4 час.
Добрый день.
Подскажите пожалуйста, вот такие:
https://ru.aliexpres...
Светодиоды сильно стробят, или зависит от производителя ?
Спасибо.
2018-08-1212/08/2018 11:17:33
#2523668
Свой на Aqa.ru


4936 1461
Москва
39 мин.

Pilot_dc


Такие диоды нельзя применять для освещения аквариума.
2018-08-1212/08/2018 11:35:15
#2523672
Нравится lonelity, Valeriy-22.73
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

Pilot_dc
Стробят. Все. А так же никакой КПД и мерзкая цветопередача.
Чипдип в Ростове есть
https://www.chipdip....
Или 18-вольтовый более высокого бина
https://www.chipdip....
Держатель
https://www.chipdip....
если ориентировочно - матрица на 40 литров воды при приятном оттенке света и высокой цветопередаче 90+

http://www.cree.com/...



Изменено 12.8.18 автор lonelity
2018-08-1212/08/2018 11:52:05
#2523678
Посетитель


143 28
Russian Federation Rostov-na-donu
4 час.
Доброго времени!


KoRvin

Pilot_dc


Такие диоды нельзя применять для освещения аквариума.

А какие причины, подскажите пожалуйста ? Почему нельзя?


lonelity

Я планировал использовать два вида, теплые 3200К и холодные 6500К в равной пропорции. У меня есть аквариум 200х55х60, вот на него и ищу свет такой что бы и более менее был и не разориться на нем. Сейчас стоит 4 Т8 ЛЛ лампы, и их явно недостаточно. Тут вначале вроде писали, что по большому счету любые светодиоды имеют очень схожые спектры (мой самодельный спектрограф это подтверждает)..
Говоря о КПД Вы имеете ввиду светосилу или спектральную характеристику?
Так почему их нельзя использовать?
Спасибо.
2018-08-1212/08/2018 12:55:57
#2523696
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

Pilot_dc
Тут вначале вроде писали, что по большому счету любые светодиоды имеют очень схожые спектры

Дилетантские суждения. Китай и качественные:



Говоря о КПД
количество света (люмен) на ватт мощности



теплые 3200К
у этих диодов неприятный желто-зеленый свет. Те, что я предлагаю, уже имеют хороший спектр и их не надо смешивать с теплыми.
А вот Cree 90+ 2700К - сможете отличить, где лампа накаливания - а где диод?



(мой самодельный спектрограф это подтверждает)
что за спектрограф и какие диоды смотрели?
Опять же Cree и noname, CRI 90 и 70.



200х55х60

https://www.chipdip....
https://www.chipdip.... - этих хватит даже трех штук.
https://www.chipdip....


Так почему их нельзя использовать?

Стробят - и отвратная цветопередача, примеры выше. Китайскими теплыми ее не улучшите, только получите синие и желтые пятна на дне.

Если дорого - повесьте лучше металлогалогенные прожектора.

Изменено 12.8.18 автор lonelity

Изменено 12.8.18 автор lonelity
2018-08-1212/08/2018 13:14:18
#2523699
Нравится Valeriy-22.73, Pilot_dc
Посетитель


143 28
Russian Federation
4 час.
Спасибо за развернутый ответ.
Спкетрограф из dvd диска - в сети много различных описаний.
Сравнивал бытовые лампы и прожектора пару штук
2018-08-1212/08/2018 13:44:01
#2523705
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

Pilot_dc
Спкетрограф из dvd диска

если на глаз - у глаза очень неравномерная чувствительность, если фотокамера - RGB сенсор, работающий через светофильтры и алгоритмы цветокоррекции и балансировки белого.

Изменено 12.8.18 автор lonelity
2018-08-1212/08/2018 13:51:34
#2523706
Нравится Pilot_dc
Свой на Aqa.ru


4936 1461
Москва
39 мин.

Pilot_dc
А какие причины, подскажите пожалуйста ? Почему нельзя?


Электро не безопасны. Могут пробить на корпус и ударить током. Сильно мерцают. Чаще всего имеют низкий индекс цветопередачи. Также низкий кпд. Чаще всего на уровне люминисцентных ламп. Достаточно причин?
2018-08-1212/08/2018 18:30:39
#2523765
Нравится Pilot_dc
Посетитель


143 28
Russian Federation
4 час.
Да
2018-08-1212/08/2018 18:36:20
#2523766
Нравится KoRvin
Малёк


33 26
Russian Federation Moscow
2 час.
Добрый день!
Появилось желание сделать светильник на матрицах Cree CXB.
Поскольку опыта в изготовлении светильников не имею, хотелось бы получить представление, как это сделать правильно.
Светильник планируется подвесной, для освещения аквариума 80х40x40 с утрикулярией, бликсой, хедиотисом и тп. Хочется красивого спектра, максимально близкого к солнечному. Т.е матрицы с cri>90 5000K. Желательно с возможностью диммирования но без лишних наворотов. Соответственно вопросы следующие:
- какое количество и каких именно матриц выбрать?
- как выбрать/рассчитать радиатор?
- как оптимально разместить матрицы на радиаторе?
- какой выбрать драйвер?
- нужна ли вторичная оптика при подвесе примерно 15 см над водой, и какая?
- если без оптики, то какая максимальная высота подвеса? Нужен ли в этом случае рассеиватель и из чего его делать?
2018-08-1616/08/2018 12:21:21
#2524666
Посетитель


356 121
Москва
2 дн.

romezus


Мне кажется, с таким подходом вам нужно это с DNK обсудить.
2018-08-1616/08/2018 12:39:47
#2524673
Нравится DNK
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

romezus

Тогда лучше даже L2C5-FS001208E1500 - или 1211


https://www.lumileds...
2018-08-1616/08/2018 12:54:25
#2524679
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

romezus
Расположение, оптика, рассеиватель - действительно, лучше поговорить со специалистом. Нужно будет считать, моделировать светильник. Драйвера - зависит от питания, от сети или низким напряжением. По памяти не скажу, надо заглянуть на сайт Meanwell
Или сразу возьмите вариант от ДНК - или хотя бы контроллер+драйвера, даже если твердо решили, что разноцветные каналы не нужны - они того стоят.
2018-08-1616/08/2018 13:14:26
#2524681
Нравится DNK
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

romezus

гляньте эту тему (вариант с рефлекторами) Сделал наконец светильник
2018-08-1616/08/2018 13:23:56
#2524686
Малёк


33 26
Russian Federation Moscow
2 час.
Светильник на компонентах от DNK наверное для меня был бы избыточен в плане контроллера и регулировок спектра. Хочется простого вкл/выкл. Хотя готовый вариант был бы интересен, вот только что-то неизвестно, когда он в продаже появится.
2018-08-1616/08/2018 13:49:17
#2524693
Малёк


33 26
Russian Federation Moscow
2 час.

lonelity

romezus

Тогда лучше даже L2C5-FS001208E1500 - или 1211


https://www.lumileds...


По ссылке "мясные" диоды со специфическими спектрами. Почему именно они?
2018-08-1616/08/2018 14:04:27
#2524701
Советник



13188 6092
Москва
23 сек.

romezus
Смотрите Fish spectrum. 6500K Ra97, спектр в даташите - и тему про светильник на этих диодах по ссылке выше
2018-08-1616/08/2018 14:08:31
#2524702
Малёк


33 26
Russian Federation Moscow
2 час.

lonelity

romezus
Смотрите Fish spectrum. 6500K Ra97, спектр в даташите - и тему про светильник на этих диодах по ссылке выше

Ага, спасибо. Полез изучать тему.
2018-08-1616/08/2018 14:12:43
#2524705
Новичок


2
Russian Federation Urengoy
27 дн.
Добрый день, почитал вашу тему и понял что вообще не шарю в светодиодах.
Существуют ли качественные диоды 12вольт (больше страшно под крышку сувать) чтобы хватило для травника 60 литров, желательно без активного охлаждения?
Последний год использую 12вольтовые 10 ватники ноунеймы с алиекспресс, на тяжеленной аллюминиевой пластине с 4 кулерами.
Хочу это дело переделать на 2 узких профиля или радиатора, что попадется в магазинах, с более качественными диодами да и необходимым спектром.

Изменено 16.9.18 автор BuP4uk

Изменено 16.9.18 автор BuP4uk
2018-09-1616/09/2018 09:50:10
#2534088
Свой на Aqa.ru


4936 1461
Москва
39 мин.

BuP4uk
Существуют ли качественные диоды 12вольт

Нет не существует. Светодиоды это токовые элементы и питать их надо не напряжением в 12 вольт а током который измеряют в амперах. Да падение напряжения в них тоже есть он оно плавает в зависимости от температуры диода, рабочего тока и оно приблизительное.
2018-09-1616/09/2018 11:16:20
#2534100
Постоянный посетитель


624 94
Санкт-Петербург
1.5
1 час.

lonelity


Я уже рассматриваю такой вариант. Единственное что чип/дип увидел только 5 000К. Думаю будет желтить.
2018-09-1616/09/2018 12:51:54
#2534130



626 238
Russian Federation Volgograd
1 час.

Александр Ч.
Я уже рассматриваю такой вариант.

Что-то долго вы "рассматриваете". Вспоминается обсуждение еще с зимы шло.
В чип и дип очень дорого. Хотите совместно возьмем, дешевле будет. Я имею возможность оформления на юр лицо.

Изменено 16.9.18 автор Haupter
2018-09-1616/09/2018 12:59:32
#2534133



Top