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

dkozyrev
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.

а можете написать хотя бы какие именно драйверы и какой к ним подойдет контроллер?

Изменено 1.3.18 автор dsNiper

Что думаете про такой промышленный светильник? Можно верить заявленным характеристикам?
SPECTR PROM

Johnson77

А что вас смущает в этом светильнике? Исполнение прекрасное, характеристики тоже, цена отличная.Проработает очень долго.Если размерами подходит , то нет причин отказываться.

Андрей финн Исполнение прекрасное

Для улицы - да. Для дома - нуууу, на весьма на большого любителя, если очень толерантно выразиться.

В описании есть чудесатое. Ну не без того. Это я так, бухчу привычно. Описание обычно от инженера отстоит минимум в 2 человека...

Андрей финн А что вас смущает в этом светильнике?

Хм... Не знаю, а температура свечения 5000K никого не смущает? Для себя рассматриваю только 6500К и выше. Особенно если светильник один, и добавить что-то еще не представляется возможным.
Да и в IP67 при явном наличии вентиляционнной решетки на торцевой стенке... Скажем так - я бы усомнился.

Однако, цена и габариты (конструктивное исполнение) намекают на то, что можно и попробовать. А вдруг. Впрочем, высота 72мм (или, похоже вообще 150мм) убрать под крышку скорее всего не позволит (опять же вентиляционные решетки). А такая дура лежащая на аквариуме - это действительно на любителя. Подвесить? Ну, если есть возможность, то почему бы и нет...

Изменено 5.3.18 автор MinimumLaw

MinimumLaw

а по моему это логотип фирмы с квадратом.
5000К? Зависит от оформления аквариума, я вообще 2700 CRI 90+ поставил

Johnson77

Можно использовать для аквариума. Только температура в 5000к. мня лично не очень устраивает. Была бы 5600к. взял бы такой при ограниченном бюджете. А ещё лучше 7000к.

KoRvin

5000К это ведь чисто белый? Что, плохо смотрится?

Изменено 5.3.18 автор Johnson77

KoRvin

Тут уже вопрос индивидуального восприятия. Мне слегка тёплый 5к больше чем "как в морге" 7к нравится.

Johnson77
Что, плохо смотрится?

На вкус и цвет все фломастеры разные. Мне не нравится. Вам возможно будет идеалом, а может тоже будет желтить. А так возможно даже лучшее решение чем светодиодные прожектора.

Dart Voland

На вкус и цвет все фломастеры разные.

Может я велосипед изобрел. А что если поместить СД в "П" образный профиль. При этом ножки буквы "П" погрузить в воду. Если не обращать внимания на возможную коррозию алюминия, то такой подход должен существенно снизить стоимость радиатора и улучшить температурный режим. В идеале погрузить профиль в воду полностью, но я не сторонник погружать самопальные электрические конструкции в воду.

Dart Voland
Мне слегка тёплый 5к больше чем "как в морге" 7к нравится.

Практически в каждом аквариуме присутствует коряжка ( мангра , яблоня , буб ...) , а в месте с ней и начинается игра оттенков . "Как в морге" - от 10000 К до 15000К

froll-72

хватит и 6500К столь популярных XM-L или "трехваттников"

Valeriy
Может я велосипед изобрел. А что если поместить СД в "П" образный профиль. При этом ножки буквы "П" погрузить в воду. Если не обращать внимания на возможную коррозию алюминия, то такой подход должен существенно снизить стоимость радиатора и улучшить температурный режим. В идеале погрузить профиль в воду полностью, но я не сторонник погружать самопальные электрические конструкции в воду.

Вообще, идея интересная. Охлаждать светильник аквариумной водой) Но есть прям вот сразу очевидные проблемы:
1) реально сделать только под крышкой, т.к. в противном случае испарение будет очень быстро обнажать профиль (ну не засунете же вы его сантиметров на 10)
2) эстетика будет очень страдать, т.к. скорее всего эти железки будут видны при наблюдении за аквариумом
3) и влагозащита диодов, как ее обеспечить?
4) еще не забываем про лето. В доме итак вполне вероятно градусов 25 будет, а вы хотите еще и светильником кипятить)
5) плюс, если так как Вы преложили - получится, что свет от диодов будет зажат и падать полосой, не рассеиваясь.

Кстати, про влагозащиту. Как ее лучше делать при расстоянии от радиатора до воды сантиметров 5-7?
Стекло прям вообще не устраивает. Линзы спасут? Если спасут то только диод, или звезду на которой он тоже. Или ее вообще можно тупо залить герметиком и не переживать? Кто как решает эту проблему?

Изменено 5.3.18 автор dsNiper

dsNiper
Кстати, про влагозащиту. Как ее лучше делать при расстоянии от радиатора до воды сантиметров 5-7?
Стекло прям вообще не устраивает. Линзы спасут? Если спасут то только диод, или звезду на которой он тоже. Или ее вообще можно тупо залить герметиком и не переживать? Кто как решает эту проблему?
Изменено 5.3.18 автор dsNiper

Кстати, да про нее, про влагозащиту.
С полгода или больше, небольшой светильник был сброшен в воду котом. Думаю, специально, ну сильно вредное животное... Пролежал светильник в сборе, то есть самодельный контроллер, дешевые китайские драйверы и сборка DNK, в аквариуме несколько часов под напряжением 24 В. Дома никого не было, в результате вся электроника в хлам, из-за электролиза все окислилось до пушистого зеленовато-голубого состояния. А сборка так и светила под водой. Вытащил, линзы снял, протер, жду когда настроение появится для следующего контроллера, драйверы уже приобрел. Об аквариуме история отдельная...

lonelity а по моему это логотип фирмы с квадратом.

Хм... А может и действительно логотип. Блин, где б живьем посмотреть на аквариум с диодным светом в 2700K. Люминисцентный свет с такой температурой мне не понравился. Впрочем, да - все субъективно.

То же про 5000К. Была бы спектральная раскладка - была бы тема для разговора. А так - строго по своим мироощущениям. То же и про 6500+K. Первое время напрягало. А потом зеленка подтянулась, стало больше отражений от листьев и морг куда-то пропал. Он, конечно, возвращается после обильной стрижки, но не на долго. Меня вполне устраивает.

MinimumLaw
Блин, где б живьем посмотреть на аквариум с диодным светом в 2700K. Люминисцентный свет с такой температурой мне не понравился.

Диодный так же будет сильно желтить.Если вам не понравился люминисцентный свет в 2700 то диодный так же не понравится, уж поверьте.

Температура света аквы это не столько вопрос восприятия, сколько вопрос окружающего освещения. Мозг человеческий к световой температуре приспосабливается быстро, и любой свет видит "условно белым". Пока не получит еще источник света для сравнения.

И вечерами в квартире с 2.7к светом, 5к аквариум будет синеватым пятном. А на работе в светлом офисе те же 5к будут желтой банкой.

MinimumLaw

Cree 2700 90+ стоит на 320л с желтой торфованной водой. Кто-то из форумчан на такую банку ставил вообще галоген в недокале. Но китайский "3000К" никому не посоветую...
Искал Lumileds 2200К 90+ - но в продаже только слишком мощные (и дорогие) COB'ы.
Фото есть в подписи.

dsNiper
Кстати, про влагозащиту. Как ее лучше делать при расстоянии от радиатора до воды сантиметров 5-7?
Стекло прям вообще не устраивает. Линзы спасут? Если спасут то только диод, или звезду на которой он тоже. Или ее вообще можно тупо залить герметиком и не переживать? Кто как решает эту проблему?

Если перегрева не предвидится, то я бы заклеил кристаллы защитной пленкой и всю электрику покрыл двухкомпонентным лаком. Для себя буду делать со стеклом. Не могу найти тонкое.

MinimumLaw
То же про 5000К. Была бы спектральная раскладка - была бы тема для разговора.

Кристально. Всё ждал, появится ли голос разума? Появился!

Коллеги, сколько раз можно об одном и том же? Цветовая температура не может ничего сказать о спектре света и о том, как его воспринимает глаз. Ну вообще ни разу. Даже для одинаковых источников света это работает плохо. Достаточно включить рядом несколько сберегаек с одинаковой ССТ, чтобы убедиться в этом. Что касается полноспектральных управляемых источников света, то там ССТ можно сделать практически какую угодно при практически каком угодно видимом цвете света.

Щас могут набежать "специалисты", которые скажут что разница не так уж и велика. А я вам скажу, что для "спецов" такого же уровня, но в аквариумистике, разница между гупешкой и неоном так же невелика

apl2000
4) еще не забываем про лето. В доме итак вполне вероятно градусов 25 будет, а вы хотите еще и светильником кипятить)

Этот пункт у меня вызывает недоумение. Крышка помогает, но все равно приходится догревать. Всегда с удивлением читаю про вентиляторы в крышке. Сейчас в комнате 26, мерзну. Сижу под пледом))

А если светильник будет короче длины аквариума, это плохо? Например, на 80см аквариум поставить светильник 60см. Будет недосвет по краям?

Valeriy
Если перегрева не предвидится, то я бы заклеил кристаллы защитной пленкой и всю электрику покрыл двухкомпонентным лаком. Для себя буду делать со стеклом. Не могу найти тонкое.

Что за лак, что за пленка?)

Valeriy
Этот пункт у меня вызывает недоумение. Крышка помогает, но все равно приходится догревать. Всегда с удивлением читаю про вентиляторы в крышке. Сейчас в комнате 26, мерзну. Сижу под пледом))

Это стёб? Тогда вообще не понимаю к чему он... есть люди которым при 26 дома комфортно? какие тогда у Вас рыбы? До скольких греете, до 30 чтоли?

dsNiper
Это стёб? Тогда вообще не понимаю к чему он... есть люди которым при 26 дома комфортно? какие тогда у Вас рыбы? До скольких греете, до 30 чтоли?

Никакого стеба . Если аквариумы не греть, то в них на 2-3 градуса меньше получается. Грею до 27. Золотым не грею.

dsNiper
Что за лак, что за пленка?)

Пленка любая, можно малярный скотч. Лак тоже любой, главное водостойкий. Двухкомпонентный потому, что сохнет быстро. Можно автомобильный. Особой разницы нет, напряжения низкие. Хорошо бы эпоксидкой но наша мне не нравится, а импортную возить перестали, а большой объем под заказ брать не к чему.

Изменено 5.3.18 автор B_wolf

Изменено 5.3.18 автор Valeriy