Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 14)

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

андрей.н

https://www.cutter.c...
ну, прям 660 не делает.
620-630 делает.
но думаю, это не принципиальное расхождение.


Изменено 18.1.13 автор AlexeiKozlov

AlexeiKozlov

сообщение Brainer
Хочу обратить внимание всех на то, что XP-E RED (610-620нм) беспощадно бессмысленный светодиод в аквариуме.
Если добавлять красного, то добавлять DeepHyper red (650-680нм).
620нм составляющих хватает в белых светодиодах (а вот 660нм практически нет) и их увеличение бессмысленно!

как раз таки принципиально

кстати по красным, вот ещё интересные светодиоды
http://www.theledsto...
с другого форума только красные
http://aqa.ru.us/pho...


Изменено 18.1.13 автор андрей.н

сообщение alexiko
Доброго вечера, подскажите чем можно управлять драйверами LDD-1000h, в отсутствии контроллера

Изменено 17.1.13 автор alexiko

Генератором прямоугольных импульсов с переменной скважностью. Схема уровня школьного радиокружка.

AlexeiKozlov
но думаю, это не принципиальное расхождение.

Как раз для растений эта разница может быть принципиальной - в этом диапазоне лежит край полосы поглощения хлорофилла и свет с длиной волны 660 нм усваивается растениями значительно лучше, чем 630 нм.

Изменено 18.1.13 автор shurale

shurale
Генератором прямоугольных импульсов с переменной скважностью. Схема уровня школьного радиокружка.

улыбнуло, для человека не увлекающимся радиогубительством ты сейчас сказал что-то на чисто японском

Изменено 18.1.13 автор андрей.н

андрей.н

предлагаю обратиться к практике выращивания при таком и таком свете.
но думаю никто не возьмется
потому что, средств контроля нету ни у кого.
и никто не сможет объяснить удачу или провал по причине 630 или 660 нм.

отсюда как раз и следует. что можно лишь только слова кидать типа "нижняя граница ..".
это наверное из дества - идеализм. у многих это не отмирает и им приходится с ним таскаться по всем областям своей жизни

AlexeiKozlov

без обид, я не про свет писал, если не ошибаюсь управлять драйвером можно просто замыкая управляющии контакт на + или -, только не помню по + какое напряжение должно быть 5 вольт?

да) сча по адресу.

shurale
предлагаю обратиться к практике выращивания при таком и таком свете.
но думаю никто не возьмется
потому что, средств контроля нету ни у кого.
и никто не сможет объяснить удачу или провал по причине 630 или 660 нм.

отсюда как раз и следует. что можно лишь только слова кидать типа "нижняя граница ..".
это наверное из дества - идеализм. у многих это не отмирает и им приходится с ним таскаться по всем областям своей жизни

андрей.н

не всеми драйверами так можно управлять. тем точно нельзя.

AlexeiKozlov
shurale
предлагаю обратиться к практике выращивания при таком и таком свете.
но думаю никто не возьмется
потому что, средств контроля нету ни у кого.
и никто не сможет объяснить удачу или провал по причине 630 или 660 нм.

отсюда как раз и следует. что можно лишь только слова кидать типа "нижняя граница ..".
это наверное из дества - идеализм. у многих это не отмирает и им приходится с ним таскаться по всем областям своей жизни

Как-то уж больно лихо вы отмахнулись от достижений науки. Средства контроля есть у многих. Весы (измерять сухую массу растений), например. Далее, спектры поглощения различных хлорофиллов и других растительных пигментов давно и хорошо изучены. Физиологическая активность света с разными длинами волн - тоже. Благодаря интернету результаты исследований по физиологии растений, в том числе и совершенно прикладных, можно найти легче и быстрее, чем пиво...

shurale

не не)
средств контроля нету)
бытовых средств контроля нету.
а сухая масса растений тоже очень спорно так как сушить можно по разному.

вот именно, что влияние в той зоне , где поглощается красный 660нм, может быть не такое сильно как подается в научных трактатах.
там же не только точка 660. можно и 620 630 640.
а учитывая , что у каждого вода разная.
ууууу тут короче в жизни не запустишь такой эксперимент.

в науке обычно опыты получаются в идеальных условиях.

ни один аквариумист не доходит до точных значений. потому что все изменится в его среде.
и второе, средств контроля у него нету, особенно за поглощением светом хлорофильными клетами.

у этой темы есть дно и дно это называется, не возможность контроля.

Изменено 18.1.13 автор AlexeiKozlov

Изменено 18.1.13 автор AlexeiKozlov

Я так понимаю кри красные неподойдут.ссылки хорошие но дорого.наверно всетаки их поставлю.А как насчет ик сд я слышал их тоже ставят http://alled.ru/ir1-...

Ставят но точно не для растений. ищите osram 660 нм, а остальные в топку(если конечно Вам пиво не ближе)

Изменено 18.1.13 автор serge56

Смысл в экспериментах, когда они давно проделаны и результаты приведены в учебниках? Пик поглощения хлорофилла, причем сравнительно узкий, расположен в 660нм. При 630нм поглощение меньше почти в два раза, что опять же видно на всех графиках. Поглощение в воде далеко не столь избирательно. Поэтому если есть возможность досвечивать именно 660нм, то этой возможностью обязательно надо воспользоваться.

неритина

Светодиоды, оптимальные для растений, нередко так и называются - "для растений", "grow plant" и т.п. Дальний ИК растения не используют (хотя подсветка для "ночной" видеокамеры и даже слабенькая грелка из упомянутых вами светодиодов получатся). Вычитал в опубликованной в сети научной работе, что растения реагируют на ближний ИК в полосе вокруг 730 нм. Но такие светодиоды крайне редки и дороги.

Ещё, кстати, нашел в промежсети, что нехорошие люди, выращивающие дома нехорошее растение, делают светильники с добавлением нескольких процентов УФ и оранжевых (amber) светодиодов, которые включают в конце вегетации - они якобы тормозят рост зелёной массы и стимулируют накопление смол и алкалоидов.

В общем, простор для творчества, исследований и, к сожалению, для срача в этой области огромный.

Всем спасибо, буду дальше проект делать.

Вообще не понимаю чего все копья ломают?
Проблем то с теми же красными диодами 660 нет... На том же рапиде есть.

У меня высота воды от дна 63 сантиметра, карликовый стрелолист(на маленькой террасе в DeponitMix, высота воды около 55 см) растёт нормально - не дохнет, находясь в тени от больших растений, а те растут по сантиметру в день, при том что сильный свет всего 5 часов в сутки(11500Lm), а декоративный (6 XML NW примерно 2200 Lm) около 12 часов.
У эхинодоруса листья около 40 см длинной за месяц(правда на грунте ADA, но свет тоже важен) и это явно не предел...
У меня сейчас 10 XML CW + 10 XML NW на токе 1,4А, 8 XPG WW на 1,4А и 8 OSRAM 660 на 0,7А, суммарно около 11500Lm без линз (они есть но не применяю), от светильника до воды около 3-х сантиметров, дно освещается нормально.

Подскажите хватит ли 900 лм для освещения 100-литрой банки (д, ш,в 70*35*52 см), население цихлиды Танганьика из растений несколько анубиасов.

Изменено 26.1.13 автор Радогост

Надеюсь, что вопрос по-теие: какой мощности паяльник лучше подойдёт для пайки СД? Просто старый маленький посеялся, поэтому по-любому придётся новый покупать.

TimonX
Надеюсь, что вопрос по-теие: какой мощности паяльник лучше подойдёт для пайки СД? Просто старый маленький посеялся, поэтому по-любому придётся новый покупать.

Уточните, что к чему вы хотите паять. Мощные светодиоды на плату ("звезду" или ещё какую)? Провода к плате со светодиодом? SMD светодиоды? А то может вам не паяльник нужен, а фен (паяльный) или hot plate.

сообщение shurale
Уточните, что к чему вы хотите паять?

Провода к ХТ-Е на звезде.

TimonX

Провода лучше паять инструментом на 60-100вт с предварительным прогревом гравдусов до 100-120 феном.В качестве материала лучше использовать Мультикор с содержанием флюса 2-2,5 %.Промывка необязательна.Лак лучше использовать на основе полиуретана.Если понадобится напишу подробнее.Правда будет понятно только для профессионалов с соответствующими возможностями. t

Андрей финн Провода лучше паять инструментом на 60-100вт

+1
К звезде маломощным паяльником и не припаяешь по нормальному, т.к. не прогреет он ее (звезду), особенно если она уже на радиатор посажена. Тут нужен мощный инструмент чтобы быстро, в одно касание, локально прогреть участок пайки. Припои нужно выбирать с низкой температурой плавления, я пробовал даже сплав Розе, нормально получается.

я когда делал сд светильник на кубик 30л, растения мох, хемиантус куба, ротала индика, стаурогин, анубиас мини, элеохариас
пробовал ставить разные диоды серии XT-E , в сочитание холодный белый, нейтральный, тёплый, красный 660нм , зелёный, кубик зацвёл
пробывал холодный белый и красный, эффект был тот же, потом воссановил баланс и поставил 4 холодных + 1 тёплый , и всё стало нормально, прошло уже больше месяца, так что теперь красные не буду брать
вот фотки кубика

ссылка на тему на соседнем форуме, можете почитать LED Светильник для нано кубика 30л

zhavkin

Радиаторы у них хорошие? http://www.chipdip.r...

Kимериец

радиаторы у них хорошие если применять правильно, цены вот только у них плохие.

Сравнил цены в "Чип и дип"е и в "Микромак"е на игольчатые радиаторы, в чипе ровно в два раза дороже.