Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 24)

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

DNK

Не пресноводный, а контроллер семиканальный, уже куплен )

Изменено 30.11.14 автор B_wolf

сообщение Internet
каждый человек воспринемает цвета индивидуально и только полноспектральный светильник можно подогнать под каждого. и вдруг выясняется, что это нужно делать больше одного раза)

Расскажу вам одну историческую байку. Царь Петр I с младых лет был большим, скажем так, жизнелюбом, в том числе это касалось женского пола. У него был ментор граф Панин, который не поощрял поведения царя, и ставил в пример свои отношения исключительно с женой. Однажды Петр позвал Панина и спросил того какое кушанье он любит больше всего. Панин ответил что это цесарки с трюфелями. Царь повелел повару Панина с сего дня готовить ему исключительно это блюдо. Через месяц к Петру упал в ноги Панин и взмолился снять с него эту кару!

То же самое и здесь. Я не верю что есть нормальный живой человек, которому навсегда понравится один-единственный вид аквариума и один-единственный спектр света в нем и никогда не возникнет желание попробовать что-то иное. Конечно, многим непривычно что свет, и, таким образом внешний вид аквариума, могут меняться практически беспредельно, но пора уже потихоньку привыкать - полноспектральные светильники выводят наше хобби на новый уровень восприятия. Я бы сказал что это примерно такой же большой шаг как переход от непрозрачных сосудов, где на рыбу можно было смотреть только сверху, к аквариумам с прозрачными стенками.

сообщение B_wolf
Не пресноводный, а контроллер семиканальный, уже куплен )

Тогда TrueSpectrum вам желателен.

сообщение B_wolf
Не пресноводный, а контроллер семиканальный, уже куплен )

Кстати, он без проблем будет работать с софтом под Windows, который разработан для предыдущего контроллера.

DNK

Возможно это действительно революция. Однако какая-то незамеченная. И это не смотря на бум акваскейпинга, где подобное более чем необходимо.
Я же пока по старинке, если надоест, меняю композицию, плавно и не радикально. Но динамика есть всегда, так что не надоедает. Как-нибудь освещу результаты в своей теме про свет.
Может быть для морского аквариума игры со светом дают больший эффект, тогда уж и планшет нужен.

сообщение Internet
Возможно это действительно революция. Однако какая-то незамеченная. И это не смотря на бум акваскейпинга

К сожалению, никакого бума акваскейпинга нет. Аквариумистика вообще в мире, а в России тем более, сейчас не очень, мягко говоря, популярна. К моему глубочайшему сожалению, прошло то время когда аквариумисты в большинстве своём тянулись к знаниям. Сейчас учиться не модно. Поэтому из раза в раз приходится сталкиваться с мракобесием типа "а будет ли расти под светом светодиодов?", "а я думаю что Т5 лучше" и прочими признаками фимоза головного мозга. Что касается акваскейперов, то большинство из них просто не имеет возможности купить полноспектральный свет - рынок завален всяким гуано типа аквалайтера и наидешевейшим китайским поделием. Продавцы везут только самое дешевое. Их понятно можно - многих людей устраивает строительный прожектор.

Может быть для морского аквариума игры со светом дают больший эффект, тогда уж и планшет нужен.

То есть вы как выставили один спектр, так ни разу его не меняли? Комопзицию меняли, растения меняли, а свет нет?

DNK
То есть вы как выставили один спектр, так ни разу его не меняли? Комопзицию меняли, растения меняли, а свет нет?

Ну разумеется) У меня не полноспектральный свет и только зелёные растения в композиции, цель - сочность зелени, не переборщить, но и не недодать. При том соблюсти это на всех ступенях цикла, от начала рассвета до дневного часового пика.

сообщение Internet
У меня не полноспектральный свет

Остается только пожелать скорейшего перехода на полноспектральный
Кстати, если цианов нет в светильнике, могу уверенно говорить что по-настоящему сочной зелени вы до сих пор не видели

Друзья, вот и я решился сделать светильник.
Хочу сделать свет своими руками.
банка необычная -75х75х20.
Т.е. высокая, но узкая.
Светильник делаю на 80 электрической аллюминиевой шине - лента - 80х8 длинной 65-70 см - без ребер. на диодах Cree XTE.
всего будет около 14 диодов (8 белых, 3 красных и 3 синих, может пару зеленых добавлю).
Будет еще кулер выдувать тепло из под крышки.
Вопрос - нужно подобрать питание - я так понимаю, на 50 В и 50Вт, но хочу с возможностью менять ток. Диоды буду скорей всего на токе 0,7 А гонять. На 1А - ХЗ как тепло будет шина овтодить.
Посоветуйте, плиз, я в этом не але. Электрики-проектировщики не помогли ))
Спасибо.

Изменено 26.12.14 автор whynot

whynot

Я бы не заморачивался с вентиляторами.Сделайте шину верхней частью конструкции крышки, но так, чтобы спереди и сзади остался зазор.Внутрь крышки по периметру вклейте лист прозрачного поликарбоната.Можно сделать под него алюминиевую рамку с возможностью её снятия и мытья.При такой конструкции светильник будет легко обслуживать, он не будет запотевать и поддаваться коррозии, а также перегреваться.Площадь шины возможно значительно увеличить добавив сверху П-образный профиль с толщиной стенок 1-1,5мм.

Андрей финн

, спасибо за советы. Наверное, по середине приделаю профиль на термопасту. Хорошая идея. (ведь большинство светодиодов будут посередине). Но вопрос с блоком питания с возможностью изменения выходного тока остается открытым. Помогите, пожалуйста, подобрать. А на строительных рынках, где светодиоды продаются, там можно найти CREE XTE и блоки питания для них?

whynot

Блоки питания на строительных рынках найти можно. Только диоды проработают от них максимум 2-3 дня и сгорят все на фиг. Тогда лучше уж светодиодных лент налепить.

Изменено 27.12.14 автор KoRvin

whynot

У нас они продаются(блоки питания) в строймагазинах Метизы в отделе электротоваров.Товар не редкий.Этого барахла везде полно, главное приемлемую цену найти , примерно 500-600р за 60 вт.Со светиками сложнее и на рынке их скорее всего нет, но всё возможно.Есть кроме ХТЕ и другие диоды-Эл Джи, Сеул Семикондуктор, Самсунг, Арлайт, Гаусс и т д.

сообщение Андрей финн

whynot

У нас они продаются(блоки питания) в строймагазинах Метизы в отделе электротоваров.Товар не редкий.Этого барахла везде полно, главное приемлемую цену найти , примерно 500-600р за 60 вт.Со светиками сложнее и на рынке их скорее всего нет, но всё возможно.Есть кроме ХТЕ и другие диоды-Эл Джи, Сеул Семикондуктор, Самсунг, Арлайт, Гаусс и т д.

Уже закупил диоды (кроме красных). Осталось с питанием разобраться.
Нужен ИБП на 50Вт 50 Вт с регулируемым выходным током от 350 мА до 900-1000мА.
Если такие существуют, дайте ссылку, где искать. Я хоть пойму, что мне нужно.
спасибо
LPF-40D-48 - вот вроде неплохой вариант.
Только я не пойму, как можно менять выходной ток на нем? что для этого нужно делать?

В этом случае придется немного уменьшить количество диодов, как я понял 40В/3= 13. С запасом - 12.

PLP-45-48 вот такой еще есть - за тыщу рублей. Диапазон регулирования вых. тока 75-100%.
Но опять же - чем регулируется?
Тип управления выходом: внутренний потенциометр - т.е. есть крутилка?
HLP-40H-48 - у этого активный корректор коэффициента мощности - что это?




Изменено 27.12.14 автор whynot

whynot

Вроде нормальным англицким языком написано.
У первого и третьего стандартный набор: 1-10 вольт, или ШИМ или переменный резистор. У второго встроенный резистор для регулировки в небольшом диапазоне.

сообщение B_wolf

whynot

Вроде нормальным англицким языком написано.
У первого и третьего стандартный набор: 1-10 вольт, или ШИМ или переменный резистор. У второго встроенный резистор для регулировки в небольшом диапазоне.

для одиночной настройки, как я понял, достаточно второго.
PLP-45-48
Покрутил ручку резистора, выбрал нужную яркость и дальше режим вкл/выкл каждый день, правильно понимаю?
Вроде в инструкции 0-950 мА меняется ток - почему только 75-100%?

почитал про ШИМ - ничего не понял. Как тут буду яркостью управлять? Что будет источником ШИМ-сигнала?
1-10 вольт - тоже что такое? что нужно делать, чтобы яркость менять?
В этом чайник ))



Изменено 27.12.14 автор whynot

сообщение whynot
Вроде в инструкции 0-950 мА меняется ток - почему только 75-100%?

Не там смотрите: 0,715-0,95.
А вообще совет - найдите того кто в этом понимает

whynot

Все три источника имеют напряжение на выходе 48в.Регулировки тока в них нет.Можно при полной нагрузке изменить выходное напряжение, соответственно и ток в указанных пределах.Полной нагрузкой будут 16 диодов.

сообщение Андрей финн
Регулировки тока в них нет.

Правда? А если таки даташит посмотреть?

B_wolf

Смотрел на сайте .Никаких указаний на регулировки тока и возможности этой процедуры нет.

Изменено 27.12.14 автор Андрей финн

Андрей финн

http://www.electrons... стр.4

Изменено 27.12.14 автор B_wolf

B_wolf

Никаких указаний на возможность регулировки в широких пределах нет.Вообще это изделие не подразумевает регулировку тока, только вых.напряжение.Ну и ток соответственно в указанных пределах, весьма небольших.

Изменено 27.12.14 автор Андрей финн

Андрей финн

Пробуем ещё раз - страница 4 "DIMMING OPERATION"

B_wolf

Извиняюсь, читал только первый лист.Возможность есть и очень простая, как оказалось.Если особо не заморачиваться, то переменным резистором.

Андрей финн

Вот с резистором как раз и придётся заморачиваться Не так оно всё просто как кажется.