Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 63)

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

Constantin_K

Это про то, как плохо БЕЗ прекрасных рассеивателей Дмитрия.

Я видел в магазине фирменный свет за не мало денег, где такие же "эммитеры" были прикрыты слегка матовым стеклом.

По поводу кпд - есть трех-ваттные диоды, где 2 кристала 23*45 mil - т.е. я могу туда дать при 3.4в до 700мА, при этом яркость под 240 люмен получается (80 люмен на ватт) - что вполне более менее при их цене.

Что тогда смотреть? Есть COB, без линзы, есть 5050 с линзой, есть 3528 без линзы (но их тогда нужно много...) Есть массивы диодов (по 9, 16 и больше кристаллов на одной подложке) - 10вт и более...

Efremoff
Есть COB,

Ставьте COB.
Это самый продвинутый и сбалансированный профессионалами свет.
Тема линз несколько надуманна - актуальная в море, там нужно пробивать столб воды в метр.
с полуметром хватит и банальных шторок.

Efremoff
Что тогда смотреть?

Вам нужны не ватты, а люмены. Вы их покупаете. Оценивайте светики в формате во сколько рублей обойдется нужное количество люмен света при покупке того или иного светика. Ватты тогда сами в итоге приложатся. Я обычно при сравнении, прикидываю цену за 1000 люмен. И при сравнительно близкой цене за люмен, рекомендую выбирать наименее мощные. Возни потом с ними больше, но это один раз, а потом светильник на долгую службу. Большее количество маломощных светиков, даст более равномерное освещение, чем несколько мощных. И проблем с цветомузыкой тоже меньше будет. Или совсем не будет если мощность Ватт на светик не превысит. И забейте при выборе на КПД. Об этом подумаете когда охлаждение к выбраным начнете подбирать. По итогу светильник с лучшем КПД по сравнению с худшим это переплата эл энергии в месяц получится порядка пяти рублей. Хлеба пол буханки не купить.

Дамир184
И забейте при выборе на КПД. Об этом подумаете когда охлаждение к выбраным начнете подбирать.

Это смотря какой объем освещать. Скажем, двести ватт светильник или триста - уже имеет значение. И на размер необходимого радиатора КПД существенно влияет. Вообще, я почти все советы дал бы наоборот. Чтобы не было цветомузыки, просто бы выбрал хороший COB, при выборе которого смотрел бы на КПД, цветовую температуру и качество цветопередачи. Каждый COB снабдил бы рефлекторам, чтобы свет не уходил мимо аквариума.

Посмотрел я COB - и как-то выбор совсем не такой, как на пресловутые эмитеры.
По люменам на ватт - COB получается чуть больше, чем 1W линзовые, но - если брать 3W - то там разницы в люменах на ватт уже почти нет (ну, я смотрю то, что доступно локально), оно и не удивительно - т.к. по сути там такие же кристалы примерно только их больше в диоде.
3W диоды с двойным эмиттером (2*23х45mil) белого цвета дают, по заверениям продавца, примерно 280-300 лм. (1w которые у меня в наличии по 1шт- которые я мерял сам - практически полностью совпадают с инфой, которую дал местный продавец). А по цене за 100лм - эммитеры немного выигрывают, чем COB. Правда кпд у них немного ниже, но у меня в качестве корпуса алюминиевый профиль с ребрением наружным - должно хватить для отвода тепла. Попробую посмотреть можно ли увеличить количество белых диодов, хотя бы ещё на 4-8шт, чтобы сделать свет более равномерным.

Всем спасибо за советы и дискуссию, особенно за найденную ошибку с подключением диодов к драйверам.
Попробую после праздников пересмотреть схему и доработать плату, пока остановлюсь на линзовых эмитерах все же - т.к. я щас не готов покупать тестовую партию COB-диодов и начинать все с начала.
Плюс у меня Аманы вдруг решили резко все икрой заполниться, щас надо будет сместить фокус на них - надо подходящий аквас отыскать где-то в своих залежах, покупать соль, планктон и прочее для поднятия личинок.

Всех с наступающим новым годом!!!

Efremoff
Посмотрел я COB - и как-то выбор совсем не такой, как на пресловутые эмитеры.

На самом деле их много. Например: https://aliexpress.r...
С очень хорошей цветопередачей и высоким КПД. И есть разной мощности. Можно и от других производителей найти подобное.

Я стараюсь найти что-то локально, по месту жительства. Хотя наверное Али - тоже вариант.

Изменено 31.12.23 автор Efremoff

Efremoff
Я стараюсь найти что-то локально, по месту жительства.

Локально я искал, находится плохо. Самое хорошее локальное, что видел - довольно удачные линейки, которые продаёт компания Светоспектр. Тут много людей на них собирали светильники.

Ну, я в Польше нахожусь. Тут в принципе можно купить практически все, но что-то особенное - либо большим количеством (от 100шт), либо - те же перекупы с китая, которые потом продают тут локально.

Efremoff
Ну, я в Польше нахожусь

Прошу прощения, не заметил сразу. С Наступающим.

Efremoff

https://www.tme.eu/e...
В Польше такое много проще достать.

TME я знаю. Но найти там диоды с температурой больше 6500 нормальные (8500, 10000), или royal blue/deep red - достаточно проблематично.

Efremoff
TME я знаю. Но найти там диоды с температурой больше 6500 нормальные (8500, 10000), или royal blue/deep red - достаточно проблематично.

COB выше 6500к я не видел.
Если хотите температуру выше,
вы поможете перебалансировать их свет, дополнительно используя синий и зеленый каналы.
Только есть большая проблема измерений выше 6500к.

Efremoff

Больше 6500К - на редкого любителя. Чего Вы хотите от вида аквариума?
Между прочим, есть нехитрый приём (для тех, у кого руки растут из нужного места), позволяющий повысить CCT у COB вполне заметно для глаза. Только искать тогда надо не доп. светодиоды, а герметик на основе силоксанового каучука.

Изменено 1.1.24 автор Торопыжка

Ну, не знаю, у меня самсунговские модули трехдиодные, одноваттные стоят в крышке в одном из мелких аквариумов. 7500K+6500K (по 10шт каждого цвета). И вот пришлось добавлять синие модули между ними несколько штук чтобы раздражающую желтизну как-то прибрать.

А хочу я прежде всего двух вещей:

Первое - хорошего интенсивного света, чтобы можно было посадить даже сложную почвопокровку,

Второе - гибкости в цветовой температуры - захотелось холодной синевы за стеклом в зимний период - сделано. Захотелось летом потеплее сделать - тоже чтобы легко было. Ну и ночной свет чтобы был иногда, под настроение. В общем чтобы и глаз радовало и не надоедало, и чтобы росло все нормально.

А вдруг потом кто-то захочет мою лампу себе - а у него другие предпочтения визуальные - ну вот пущай он себе по своим предпочтениям и настраивает. Поэтому и добавлен МК для управления драйверами.

Торопыжка
Больше 6500К - на редкого любителя.

Амановский ADAшный свет всегда был холодный.
8-12к Кельвинов, смотря чем измерять. Приборы в этом диапазоне сильно врут.
И это людям очень заходит.
Только сделать хороший холодный - большая проблема.
Не синюшный, а именно чистый холодный,
как естественный дневной.

copland Не синюшный, а именно чистый холодный,
как естественный дневной.

Солнечный дневной разве не 6500К?

Торопыжка

copland Не синюшный, а именно чистый холодный,
как естественный дневной.

Солнечный дневной разве не 6500К?

6500 - это примерная температура света в пасмурный день.
В солнечный день колеблется от 8 до 20.. к.
Синее небо свой вклад вносит, знаете ли.

Изменено 1.1.24 автор copland

copland 6500 - это примерная температура света в пасмурный день.
В солнечный день колеблется от 8 до 20.. к.
Синее небо свой вклад вносит, знаете ли.

Пасмурное небо даёт усреднённую картину. Соответственно, синее небо - CCT повыше. Это тень солнечного дня. ОК. Но желающие этого всё-таки странные люди.

Торопыжка

copland 6500 - это примерная температура света в пасмурный день.
В солнечный день колеблется от 8 до 20.. к.
Синее небо свой вклад вносит, знаете ли.

Пасмурное небо даёт усреднённую картину. Соответственно, синее небо - CCT повыше. Это тень солнечного дня. ОК. Но желающие этого всё-таки странные люди.

Боюсь, вы такой свет даже и не видели.
Во времена люмок такого не было в принципе,
были лампы - актиники на 10-15К, но это синь для кораллов, а не свет для глаза.
Скорее всего, свое впечатление вы получили от света этих ламп.
Фактически, были только заказные Амановские лампы да и все.
Наверное можно что-то накрутить в том же Бимсе,
но, вопрос прибора, которому можно верить.
Да и зачем это, если даже производителю пофиг.

Вспоминая былое, были еще люмки на 10к от Ювеля и еще кого-то,
но выглядело это отвратительно.
Где-то валяются до сих пор.

Изменено 1.1.24 автор copland

Efremoff
я в Польше нахожусь.

Где покупать радиодетали? Часть II: зарубежные магазины

Насколько я помню, https://mouser.com/ поштучно торгует.

На маузере, а так же на фарнелле, дигикей и прочих - на доставке разориться можно. да, там все есть, дороже чем у местных, ну и тянуть оттуда горсть диодов общей ценой 30-40 баксов и еще баксов 18-20 заплатить за доставку - нет уж, увольте. Лучше на Али относительно нормального продавца поискать.

Работы с лампой пока поставлены на паузу на ближайший месяц - полтора.

Efremoff
На маузере, а так же на фарнелле, дигикей и прочих - на доставке разориться можно. да, там все есть, дороже чем у местных,

Дорого, потому что гарантированный оригинал.
Местные продают непонятно что, как правило.

copland
Дорого, потому что гарантированный оригинал.

чего бимс не купишь?)