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

Подскажите пожалуйста , немогу никак зашарить
Купил драйвер AC/DC - 600мА - 42-68V на 14-18шт. 3х ваттных светодиодов
Спаял , подключил 15 светодиодов (6 красных ,6 голубых,3 зеленых), негорит зараза
точнее перегорает скорее всего, т.к. при первом включении моргнуло , методом тыка нашел нерабочий светик , заменил , таже история , моргнуло и усе
Но должно же гореть , по "мА" все подходит максимум на красных надо 750мА , синие и зеленые 1А , по вольтажу посчитал, максимум 48вольт на светодиоды надо
Спаяно все последовательно все 15 штук
6 штук deep red 350-750mA- 2.2-2.6V
6 штук Royal blue 350-1A 2.8-3.7V
3 штуки зеленых 350-1A 2.8-3.7V

Изменено 20.6.15 автор BlackDemon

BlackDemon

У диодов и драйвера фамилии есть? Желательно со ссылкой на даташит.

[q]сообщение B_wolf
Дашит я незнаю какой т.к. покупал с рук
Но красные вроде фирма Epistar (хз какая маркировка), а голубые с зелеными Cree XPE-R3
могу фотку попозже скинуть ,
С болшой вероятностью что они китайские , но на вид как Creeшные

Изменено 21.6.15 автор BlackDemon

сообщение BlackDemon
Дашит я незнаю какой т.к. покупал с рук

Извините за банальность, но отдавать свои деньги за хрен знает что - не лучшая стратегия экономии.

Но красные вроде фирма Epistar (хз какая маркировка)

Вы писали что у красных максимальный ток 750мА. Такого стандартного тока не бывает - ближайший похожий это 700мА. Что касается Epistar, то у них нет красных диодов с допустимым рабочим током 750мА.

DNK

Пока копил на 4 ваши сборки случился финансовый крах, но с таким курсом валюты как сейчас, думаю нескоро получится заново накопить
Светодиоды были куплены давно, и валялись без дела, решил подключить , ошибся на красных действительно 700 , а не 750 , (DC forward voltage I=700mA)
Думаю у них ток вообще должен быть 350мА ,




Изменено 21.6.15 автор BlackDemon

сообщение BlackDemon
Думаю у них ток вообще должен быть 350мА ,

Да, вы правы, скорее всего так и есть.

DNK

тогда не получится подключить к 600мА драйверу мои 15 светодиодов
если паралельно подключить 300 будет , будет светиться?

сообщение BlackDemon
если паралельно подключить 300 будет , будет светиться?

Организовывать параллельные цепочки из разнородных светодиодов нельзя. Но если очень хочется, то можно сделать так - две цепочки, каждая с ОДИНАКОВЫМ набором диодов.

Спасибо огромное топик стартеру, за понятно и грамотно изложенное подробное руководство по изготовлению LED освещения в аквариуме.

Мой аквариум имеет чистый объем воды 65 литров, сейчас в нем 4 гурами, 1 гиринохейлус и 1 меченосец (взрослый самец, отдали из маленькой банки). Светильник я изначально сделал в крышке, установил равномерно по площади 9!!!! светодиодов 1W мощности с плотностью светового потока 80Лм с каждого, и 2 Cree XML, при минимальном токе (120Лм), итого 960 ((( Люмен на весь аквас (15Лм на литр).
А потом хожу и думаю, что это у меня чахнет роголистник, который просидел неделю в банке на окне???

А все оказалось просто. СВЕТА нифига НЕ ХВАТАЕТ!!!!

Сейчас пересчитал, буду устанавливать другие диоды, уже заказал 22шт по 100Лм, и 8шт старых, по 80Лм, итого должно получится 2840Лм, или 43-45Лм на литр.

Светодиоды будут равномерно расположены по всей площади.

Плюсом еще добавлю немного 0,2Вт светодиодов синего и зеленого света, чтоб выровнять оттенок (может где и красного добавлю, будем посмотреть.)


damien Lakovsky - Огромное спасибо

Доброго времени, уважаемые практики и теоретики светодиодного "акваосвещения". Поделитесь своими соображениями насчет вот этих изделий:
http://ru.aliexpress...
http://ru.aliexpress...

Mr Igor

Вас устроит аквариум в малиновых цветах?

Kiraso

Думал плюсом их добавить к уже имеющимся лампам. На помощь растениям. Все равно будет малиновый окрас? Или не сильно будет выделятся? Некоторый оттенок меня не смущает.

Изменено 2.7.15 автор Mr Igor

Изменено 2.7.15 автор Mr Igor

Kronid

Не понял сколько у него мощность то (светопоток)?

для этих светодиодов http://www.ebay.com/... (цветных только) с димированием чтоб, DC-DC. Будет 3*6шт от 12В блока питания. Желательно прямо ссылкой, совсем с поиском справиться не могу.

сообщение Mr Igor
Думал плюсом их добавить к уже имеющимся лампам. На помощь растениям. Все равно будет малиновый окрас?

Малиновый окрас можно легко убрать если в светильнике будут присутствовать белые светодиоды. Их достаточно совсем немного - половины от мощности от цветных будет уже достаточно.

DNK

У меня уже светят "белые модули", три по 10 ватт на 140-литровый объем. Наверное уже не так "малинить" будет весь это винегрет?

Mr Igor
три по 10 ватт на 140-литровый объем

Всего три или что то еще есть?

сообщение igor-08
для этих светодиодов http://www.ebay.com/... (цветных только) с димированием чтоб, DC-DC. Будет 3*6шт от 12В блока питания. Желательно прямо ссылкой, совсем с поиском справиться не могу.

Искать за вас лениво, но могу подсказать чего искать.
Я так понимаю хотите 6шт R + 6шт G + 6шт B.
На 12В можно повесить последовательную цепочку из 3-4шт диодов в зависимости от цвета. Итого потребуется 6 штук драйверов на 600мА 12В 10Вт. Либо 3 драйвера 1,2А 12В 20Вт, на каждый вешается в параллель 2 цепочки по 3 диода одного цвета, но это не лучшее решение.
При повышении напряжения до 24в - для каждого цвета по 6 штук последовательно, на 3 драйвера 600мА 24В 20Вт.
А белым у вас чего светить будет? Без белого - нельзя, RGB светят слишком узко, не будет отттенков и для травы плохо.

сообщение Mr Igor
У меня уже светят "белые модули", три по 10 ватт на 140-литровый объем. Наверное уже не так "малинить" будет весь это винегрет?

Наверное. Но я бы не стал ставить эти "специальные" лампы, а просто добавил бы еще таких же белых.

damien Lakovsky

Светодиодный светильник это конечно круто, но меня интересует их надежность, сколько времени эти светильники работают без перегорания светодиодов? Через какое время светодиоды в них начинают угасать? Теоретически их срок службы большой, но практика это несколько иное, так как перегрев, скачки напряжения и другие факторы. У кого есть отрицательный/положительный опыт по их эксплуатации?

сообщение Vladmak
Светодиодный светильник это конечно круто, но меня интересует их надежность, сколько времени эти светильники работают без перегорания светодиодов? Через какое время светодиоды в них начинают угасать? Теоретически их срок службы большой, но практика это несколько иное, так как перегрев, скачки напряжения и другие факторы. У кого есть отрицательный/положительный опыт по их эксплуатации?

Долго, очень долго, но если их питать правильным током через драйвера. Обеспечить им правильное охлаждение и защиту от влаги.
У кого светильники собраны с соблюдением этих требований недоумевают о чем вы спрашиваете

dkozyrev
А белым у вас чего светить будет?

Белые у меня уже есть, светильник работает. Хочу добавить цветных чтоб можно было более приятный спектр сделать. Я представляю что нужно, главный вопрос это димирование. Стоит добавить в поисковом запросе dim, как количество вариантов сокращается в десятки раз и ничего найти не удается.

igor-08
количество вариантов сокращается в десятки раз и ничего найти не удается.

Это да, низковольтные диммируемые драйвера, это вам не ширпотреб, такими сложными конструкциями китайцы не сильно заморачиваются похоже. У них все 220В или ШИМ для ленточек.
Может тогда драйверную сборку DNK? Вроде то что надо.
Или выкинуть БП и взять драйвера на 220, тут выбор приличный даже у брэндов.

сообщение dkozyrev
Может тогда драйверную сборку DNK? Вроде то что надо.
Или выкинуть БП и взять драйвера на 220, тут выбор приличный даже у брэндов.

Может и сборку если только из цветных, хотя думаю это будет не мой бюджет. БП выкидывать не надо, он белые питает. Можно и отдельно 220В подвести к светильнику, только не хочется.

сообщение igor-08
Всего три или что то еще есть?

Еще есть люмки и сберегайки, полный венигрет