Светодиодный светильник для аквариума: правильно (страница 51)

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

dsNiper

если хотите собирать сами - начните с "технического задания". Требуемая освещенность, спектр, возможность управления, размеры, высота подвеса над водой. Бюджет.

Изменено 26.2.18 автор lonelity

dsNiper Чихирос не нравится тем, что там только белые. Боюсь будет от них желтозеленить)

Чихирос серии A+ синят а не зеленят. Может зеленить то и неплохо бы. Выделять цвет травы, а вот синить скорее для моря.

lonelity
если хотите собирать сами - начните с "технического задания". Требуемая освещенность, спектр, возможность управления, размеры, высота подвеса над водой.

Это просто.
8000 Люм (но желательно, чтобы это были не предельные люмены, а выдаваемые на 80% силы диодов)
Белые диоды 6000К 8000К Синие максимально приближенные к пику (типа РоялБлю) и красные также ближе всего к пику (типа глубокий красный).
Димирование каждого канала достаточно. Максимум - рассвет/закат, но не принципиально, т.к. считаю эту функцию больше понтами, нежели реальной пользой для растений.
Длина 90-95см. Подвес не хочу. Либо ножки, либо вообще в крышку вставить (если будет получаться с т.з. охвата аквариума светом по ширине).

Александр Ч.
Чихирос серии A+ синят а не зеленят. Может зеленить то и неплохо бы. Выделять цвет травы, а вот синить скорее для моря.

Не знаю насчет синят. Но зеленка выглядит не очень, т.к. в отдельных случаях зеленит и желтит все, в т.ч. малейшие обрастания на задней стенке.

Плюс чихирос не нравится тем, что (как пишут) греется сильно (что и понятно с учетом отсутствия нормального радиатора) и тем, что необслуживаемые по сути. А при сомоделке нет никаких проблем поменять любой из элементов.

Я то же всё порываюсь собрать светильник. Но начиная с задания я понимаю. что зачем мне лишнее? Например контроллеры? Максимум что нужно регулировка яркости как в чихиросах к примеру. В идеале что бы просто плавно включался без всякого рассвета и заката. Я не занимаюсь акваскейпингом и вырос из возраста получения удовольстия от таких игрушек. По крайней мере пока они не станут немного хоть подешевле. Лишние блоки. платы только более сложный ремонт, дорогое обслуживание и в конце концов в мусорку. так как любое оборудование прекращают выпускать через определённо евремя. придётся всё пересчитывать переделывать. В общем кто один аквариум будет протирать, пылинки сдувать и так далее это да. Тут можно и вложиться. Ведь вкладываешся в удовольствие. Мне интересна коллекция растений. немного рыбы. Играть в игрушки не хочется. делать пять светильников с контроллерами и так далее это вынос мозга по полной и трата семейных денег. Хочется простого дубового, но качественного по спектру и силе света. Ну и когда оставишь дом на неделю две, что бы всё это не взлетело на воздух. Вот такая концепция. Просто. Качественные компоненты. Без лишних блоков, настроек. Пассивное охлаждение. И так далее. Ничего не могу найти пока. ну а советов пока то же. Я хоть и работал когда то наладчиком испытательного оборудования, но всё же понимаю в какую бяку с бубном влезу, если начну ни стого ни с сего мастерить светильникик. Вот.

Да и только подвес и защита глаз от света. То ли просто бортики у светильника, то ли линзы.


Изменено 26.2.18 автор Александр Ч.

Александр Ч.

Сделал наконец светильник

lonelity

Тут непонятно к примеру как освещается поверхность воды. Если луч освещает хорошо дно, то получается поверхность освещается в виде пятен небольшого диаметра. Я уже думал по этому поводу. У меня так же освещают лед лампы фито. Четыре луча. Лампы не слепят. Это огромный плюс. Я сижу под ними. Аквариум на моём секретере. Требует установки ещё двух ламп (4+2) И поднятием их на опред высоту. Поэтому вижу всё - таки аквасветильник на отдельных диодах. В общем свет в травнике должен освещать всю поверхность. Те растения, которые затеняются будут освещены чуть хуже сбоку от других диодов. Я так думаю.

То есть не узкий светильник в котором достаточно близко расположены источники света (диоды) по типу ленты.

Изменено 26.2.18 автор Александр Ч.

Александр Ч.

тогда оптика не нужна. Просто жесткие линейки как в чихиросах.

lonelity

А есть такие жёсткие линейки хорошего качества по спектру? Я хочу собрать свет где то 11 000 - 13 000 люменов. Радиатор сам подберу+ стекло. Но нужен диммер.

Интересно те кто выращивают растения на продажу ведь не покупают светильники типа аквалайтер кторые стоят на 90 см аквариума 21 500 рублей. При этом нет регулировки. И дают всего 6 500 люменов

Изменено 26.2.18 автор Александр Ч.

Изменено 26.2.18 автор Александр Ч.

Александр Ч.

линейки есть, видел, но навскидку не найду. Как вариант - штук 8 COB (тот же CXB1512) без оптики

lonelity
без оптики

Думаете оптика не нужна? Тогда надо как то ограничивать пучёк просто от ослепления. То есть какими то пластинами по периметру светильника.

Александр Ч.

да, либо сразу искать такой профиль

По драйверам вопрос. Уважаемые камрады, подскажите. Бывают драйверы AC/DC с достаточно высоким порогом выходного напряжения (ну, например 50В), с мощностью 750мА и чтобы были управляемые? Наткнулся на форуме укропском на инфу, что АС/DC драйверы управляемые толи не бывают, толи у того продавца на форму их нет. Так существует такой зверь или нет?

полазил на али нашел драйвер АС/DC с неплохими характеристиками, но как понять что контроллер сможет им управлять?
И еще вопрос, правильно ли я понимаю, что если мы имеет драйвер с характеристиками на выходе:
1,5А и 22-38V, то могу к нему параллельно прилепить две гирлянды диодов по 11 штук, рассчитанных на 0,75А и напряжение 3В (значения характеристик диодов, условные - просто чтобы понять принцип)

Изменено 1.3.18 автор dsNiper

dsNiper

На вскидку http://www.mean-well...

rik473

Ссылка не айс.

dsNiper
AC/DC с достаточно высоким порогом выходного напряжения (ну, например 50В), с мощностью 750мА и чтобы были управляемые?

Управляйте как угодно, задавайте нужный токMean Well ELG , крайне интересная серия.

Изменено 1.3.18 автор Haupter

dsNiper

извиняюсь, действительно не открывается.

http://www.mean-well... в строке поиска LCM-60

Haupter

LCM-60 мне кажется лучше: выход 2-90V и 500mA,600mA,700mA(default),900mA,1050mA,1400mA + dimmer

dkozyrev
+ dimmer

Изучите разницу между возможными вариантами димирования и на вскидку гляньте управление:

Всем. Спасибо. Ушел в изучение ответов. Но второй вопрос в том сообщении никто не подскажет?)

Haupter

Не могу посмотреть видео, но по даташитам я так понимаю у ELG в плюс цифровое управление диммером по DALI + предустановленные профили для уличного освещения и тоннелей. Мне кажется это решающее для уличных столбов, а для аквариума - оверкилл. Тут не требуется длинной помехозащищенной шины, контроллер обычно рядом и нет никаких проблем сгенерить ШИМ или 0-10В.

dsNiper
полазил на али нашел драйвер АС/DC .... как понять что контроллер сможет им управлять?

Подключить и проверить ))) Если серьезно - какой драйвер и какой контроллер(названия, ссылки)
По поводу подключения "гирлянд" в параллель - "прилепить" можно, но лучше не надо. Один драйвер - одна "гирлянда".

dkozyrev
Мне кажется это решающее для уличных столбов, а для аквариума - оверкилл.

Да, они действительно для уличного освещения, но я для себя нашел этому драйверу применение в купе с xml. Великолепная плавность наращивания светового потока. Глаз не видит каких либо скачков, а уши не слышат посторонних "свистов". Вы видели на рынке боле доступные варианты-аналоги?

dsNiper

А в чем идея использовать АС/DC драйверы и параллелить цепочки?
Для одного канала удобство и выгода понятна, а для нескольких то зачем? DC-DC драйверы же реально копейки стоят, а если длинную цепь по напряжению не вытягивает, то ее и разбить пополам можно.

dkozyrev
А в чем идея использовать АС/DC драйверы и параллелить цепочки?

Ну просто по моим прикидкам мне нужно освещенности в районе 130 Вт.
Примерно 42 диода по 3Вт (3 ряда по 14 диодов)
2/3 этих диодов будут белыми, получается 28 белых смысл деления этих белых на два канала - отсутствует, соответственно целесообразно брать на них один драйвер. 28*3,2В примерно 90В. Такой драйвер еще поискать... а вот если взять, например 1,5А и цеплять к нему две линейки по 14 диодов, то выйдет уже 45В на линию, что вполне реально.
Так что смысл в том, чтобы удобней регулировать все белые одновременно и проще искать по параметрам.

dsNiper

А я вот решил что при цене DC-DC драйвера меньше $1 лучше разделить цепочки даже одного канала, дабы не изгаляться с высоким напряжением или параллельным подключением.
У меня: БП 24В 100Вт за $8, 25шт 3Вт диодов в 5 цепочках по 5шт, 5 драйверов на PT4115. Чтобы регулировать одновременно - входы dim запараллелены.