Материалы для FAQ по светодиодному освещению

[M.I.R.A.G.E]

nanolab, спасибо за информацию , выкладывайте свои соображения и не обращайте внимания на выпады " производителей " СД света

[nanolab]

Сообщение от Dmitry Karpenko

nanolab, я бы советовал вам не открывать Америку, а познакомиться с материалами по потребной освещенности пресноводных аквариумных фотосинтетиков хотя бы по статьям на Амании. Вы с удивлением обнаружите что ровно то, что вы здесь пишете, было написано уже более 10 лет назад

Дмитрий, я так понимаю, что целью любого FAQ как раз и есть собрать в одном месте информацию, разбросанную по просторам сети.

Что касается требований пресноводных растений к освещенности, то я вообще не нашел адекватных цифр на русскоязычных ресурсах. В основном везде только Вт/л, которые для светодиодных светильников, скажем так, не подходят. Но больше всего меня смутили цифры освещенностей в люксах по приведенной выше ссылке: http://www.aquaforum.ua/showthread.php?t=44062, взятые, насколько я понял, с укроп.инфо. И не зря, как оказалось. Там они занижены в 4-5 раз.
Поэтому пришлось информацию искать на специализированных англоязычных сайтах.

Что касается освещения морских фотосинтетиков, то есть статья, которая уже переведена на несколько языков, также советую ознакомиться http://reefcentral.ru/articles/?PAGE...LEMENT_ID=7128

Вашу статью я прочитал на advancedaquarist.com. И вообще, просмотрел все тематические статьи (Feature Articles) за последние годы. По сути, это главный источник адекватной информации.

Было бы здорово использовать в рассуждениях размерность не мкмоль/с*м2, которую измерить в домашних условиях невозможно, и которую не указывают производители светодиодов, а более простую - Вт мощности излучения в целевом диапазоне для узкоспектральных СД и - куда деваться - люмены для белого света.

Здесь для форумчан я еше раз хочу подчеркнуть, что нужно четко разделить:
1. Для "пресноводных" светильников на белых светодиодах можно использовать люмены/люксы.
2. Для оценки потребностей морского аквариума в общем случае нужно использовать величины потока и освещенности, соответственно в мкмоль/с и мкмоль/с*м2. Если же сравнивать светильники с одинаковым набором "цветовых" каналов, то как правильно говорит Дмитрий, можно рассматривать распределение мощности излучения по каналам.

Поток фотонов в мкмоль/с для конкретного светодиода можно узнать на онлайн-сервисах, которые упоминались выше. Если же в тех базах нет интересующего вас светодиода, пишите здесь, я посчитаю.

Уважаемый nanolab, я все же решил дополнить свой пост. Я заметил что вы очень трепетно реагируете на ремарки к вашим постам, но все же я полагаю необходимым сделать именно замечание, а не пожелание как выше. Не стоит приводить в качестве аргумента допустимой меньшей освещенности в аквариумах длинный световой день. Удлинять световой день (для большинства фотосинтетиков, а для пресноводных - практически для всех) более 12 часов чревато тем что высшие фотосинтетики прекратят фотосинтезировать, а низшие продолжат. В результате вы рискуете получить вспышку водорослей даже во вполне успешном аквариуме. Я бы советовал использовать простое правило. Если вы видите что длинностебелька закрыла точку роста - вы уже на час опоздали с выключением света.
Вообще принцип такой - чем больше количество света, тем короче должен быть световой день. Соблюдение этого правила, при большой силе света, дает хорошие результаты в случае когда в суточном ритме делается длительный перерыв в освещении.

Дмитрий, здесь вы не правильно меня поняли. Про про удлинение светового дня я упомянул только для того, чтобы объяснить, почему требования растений к искусственному освещению меньше, чем они получают в естественной среде в 2-3-4 раза.
Я ни в коем случае не призываю дополнительно удлинять световой день, по сравнению с рекомендуемым.

[Dmitry Karpenko]

Коллеги, я не претендую ни в коем случае ни на лавры уважаемого nanolab, ни на то что мои знания по теме светодиодного света шире. Выяснять кто знает больше теории я полагаю не только бесполезным, но и КРАЙНЕ вредным занятием. Дело в том что важен не объем знаний, а куда и как они приложены. Мне кажется что было бы здорово, если бы nanolab получил сначала базовые знания по теме аквариумного освещения, в которую он собрался проникать. Другими словами я мечтаю о том чтобы nanolab встал на плечи людей, которые уже разрабатывали эту тему, только так мы все с его помощью могли бы начать расти дальше. Наблюдать как он открывает для себя прописные истины, мне не то чтобы неинтересно, мне это по меньшей мере странно. Ну открыл человек для себя что есть такая прописная истина - зачем её здесь показывать с радостным удивлением, как будто это он открыл и он нас просвещает? Если человек так тонко в теме - пусть он скажет то, что никому здесь неизвестно кроме него - будет ему почет и уважение. Однако, коллега nanolab обижается когда его спрашивают о тонких вещах, что мне очень странно. Заявился как специалист - будь готов ответить на специальный вопрос, не так ли?

Если nanolab хочет заняться не "очисткой уже очищенного картофеля", а реально сказать что-то новое и полезное по данной теме, я мог бы подготовить краткий бриф материалов, которые надо изучить прежде чем начать двигаться дальше. Для самого начала, было бы замечательно, если бы он ознакомился с теми данными, что указаны в моем предыдущем сообщении.

[Dmitry Karpenko]

Сообщение от nanolab

Дмитрий, я так понимаю, что целью любого FAQ как раз и есть собрать в одном месте информацию, разбросанную по просторам сети.

В общем да. Но я бы хотел акцентироваться на крайне важной и, вообще говоря, первостепенной вещи. Любой FAQ должен быть понятен. Также любой FAQ должен быть легко проверяем. Если мы будем использовать в FAQ такие сущности, как размерности чисел, только для понимания которых надо идти на какие-то ресурсы, чем мы будем лучше анекдотических советчиков, которых любил приводить в качестве примера абсурда Слава Юдаков, когда говорил об потребной силе света для аквариума как "свечи на лапоть"? Пожалуйста поймите что я хочу сказать - мкмоль/с плох только тем, что он не понятен подавляющему большинству людей. А вот Вт излучения - куда как понятнее и осязаемее. Не так ли? Я убедительно призываю использовать в FAQ именно такие размерности единиц измерения, для которых не надо никуда идти чтобы понять что это такое и которые стандартно указываются в технической документации производителей светодиодов.

Что касается требований пресноводных растений к освещенности, то я вообще не нашел адекватных цифр на русскоязычных ресурсах.

На Амании была замечательная подборка материалов. Но Руслана утомило делать эту работу, когда вокруг только критиканы. Тем не менее, копии данных с его сайта легко доступны в сети. Если у вас будут трудности с поиском, дайте мне знать ваш адрес электронной почты, я их вам вышлю. Там много полезного не только по свету, но и по организации травника вообще.

Поэтому пришлось информацию искать на специализированных англоязычных сайтах.

К сожалению, там тоже бывает много ложных сведений. Зачастую там перепечатываются напевы рекламных проспектов производителей светодиодного света. Например, Kessil очень любит утверждать что его специализированный светильник для фотосинтетиков с потреблением от розетки около 80Вт дает эффект аналогичный 400Вт натриевой лампе, что, разумеется, чушь собачья.

Я ни в коем случае не призываю дополнительно удлинять световой день, по сравнению с рекомендуемым.

На самом деле длительность светового дня и его периодизация - очень интересная тема. Она получает второе дыхание всвязи с тем что СД светильники позволяют сделать очень высокую освещенность без перегрева растения. Если кратко, то теперь тем, кто хочет растить траву (не для красоты, а для биомассы) можно и нужно пробовать такие режимы день/ночь как 8/4 и даже 2/1.

[Rulik]

nanolab,
Доброго времени суток!
Прошу рассчитать светильник:
- 162шт LCW JDSH.EC номинальный ток 120мА, рабочий на 115мА
- световой поток бин FT - 44лм@120мА
- температура белого бин 6I - 4500-4700K
- описание светодиода и спектральная характеристика в даташите (там спектр для 4000K, даташит на страничке в самом низу) - http://catalog.osram-os.com/catalogu...t=showBookmark
- размеры аквариума - 100х40хвысота53см
- подвес светильника от зеркала воды - 7см
- столб воды - 45см
- тип аквариума - травник

Заранее благодарен.

[nanolab]

Сообщение от Rulik

nanolab,
Доброго времени суток!
Прошу рассчитать светильник:
- 162шт LCW JDSH.EC номинальный ток 120мА, рабочий на 115мА
- световой поток бин FT - 44лм@120мА
- температура белого бин 6I - 4500-4700K
- описание светодиода и спектральная характеристика в даташите (там спектр для 4000K, даташит на страничке в самом низу) - http://catalog.osram-os.com/catalogu...t=showBookmark
- размеры аквариума - 100х40хвысота53см
- подвес светильника от зеркала воды - 7см
- столб воды - 45см
- тип аквариума - травник

Заранее благодарен.

К сожалению, вы не указали, как собираетесь располагать ваши светодиоды (скорее всего на сборках по 6 или 9 штук?). Поэтому я взял на себя смелость распределить их равномерно, с шагом 5 см:



Вот, что получилось:
Потребляемая мощность - 59 Вт
Мощность оптического излучения - 22 Вт (КПД светодиодов - 37,5 %)
Поток фотонов PAR - 100 мкмоль/с
Поток фотонов PUR - 54 мкмоль/с
Освещенность (средняя) - 5300 лк
PPFD PAR - 79 мкмоль/с*м2
PPFD PUR - более 40 мкмоль/с*м2

Равномерность освещенности на дне, понятное дело, хорошая - 7000 лк в центре аквариума и более 3000 лк в углах. Правда, без использования оптики значительная часть излучения (до 60%) уйдет за пределы аквариума.

Общий уровень освещенности травника можно считать высоким, поскольку PPFD PUR > 30 мкмоль/с*м2.

[Rulik]

nanolab, Огромное спасибо за расчеты!!!!!
А где можно почитать уровни PPFD PUR для аквариумных растений?

Светодиоды расположены 6 планками (810мм) по 27 светодиодов (шаг 30мм), межцентровое расстояние планок - около15мм, ширина светильника около 98мм.
Фотки светильника - http://www.aquaforum.ua/showpost.php...1&postcount=27

[nanolab]

Сообщение от Rulik

nanolab, Огромное спасибо за расчеты!!!!!
А где можно почитать уровни PPFD PUR для аквариумных растений?

Посмотрите этот пост. В нем я свел вместе сведения об уровнях освещенности из различных источников (информации), которые обычно приводятся в люксах солнечного спектра или в люксах люминесцентных ламп. И пересчитал все это в значения PPFD PUR, чтобы можно было сравнивать фотосинтетическую эффективность светильников с различным спектром.
А где посмотреть требуемый для того или иного аквариумного растения уровень освещенности (низкий/средний/высокий), я думаю, вы знаете лучше меня

[barracuda]

Интересно, поучительно, но как тов се сложно Я все это просто попробовал и доволен Хотя расчеты можно было б вывести из своих прожекторов, хотя...что они дадут?! Одно могу сказать, что прожектора диодные очень недорогой, экономичный и рабочий вариант освещения. Я подбирал из обычного расчета по литражу и столбу воды плюс температуру цвета ив се растет и множится

[nanolab]

Зачем в аквариумном светильнике нужны светодиоды других цветов, кроме белого?

1. Чтобы насладиться всем разнообразим цветов аквариумных обитателей, нужно чтобы источник света был полноспектральным. В идеале его излучение должно быть равномерно распределено по видимой части спектра, чтобы все цвета для наблюдателя были в одинаковых условиях. Близок к идеальному, например, солнечный спектр:



А вот спектр белых светодиодов Cree XT-E (холодного 6000 К и теплого 2200 К):



Видно, что с точки зрения создания полноспектрального источника они дополняют друг друга, холодный компенсирует завал интенсивности теплого в коротковолновой части спектра и наоборот.
Теперь посмотрим на спектр источника, состоящего из теплых и холодных белых светодиодов (красная линия):



Синяя линия – кривая чувствительности человеческого глаза. Видно, что в области примерно от 470 нм до 520 нм, где чувствительность глаза еще достаточно большая, у нашей сборки наблюдается провал.
В этом диапазоне длин волн есть светодиоды двух цветов – синий (460-480 нм) и циан (500-520 нм). Они то и могут помочь нам выровнять спектр. При это циан важнее, поскольку чувствительность глаза в его диапазоне выше.
Завалы около 400 нм и 700 нм с точки зрения цветопередачи значения не имеют, поскольку мы эти цвета уже практически не воспринимаем.

2. Если нам эти диапазоны не нужны, то это не значит, что они не нужны аквариумным обитателям. Именно в области 400-500 нм и 650-700 нм расположены пики интенсивности фотосинтеза растений и зооксантелл. Поэтому для повышения эффективности светильника, как источника света для фотосинтеза, не помешает добавить светодиоды в этих областях спектра. Т.е. фиолетовые (400-430 нм) и глубокий красный (660 нм).
Причем (по некоторым данным, Amania) для растений глубокого красного нужно больше, чем фиолетового вместе с глубоким синим (400-450 нм). Поскольку длинноволновое излучение определяет эффективность фотосинтеза растений, а коротковолновое и растений, и водорослей, которые нам ни к чему. А для зооксантелл – наоборот, нужно больше фиолетово-синего.

3. И, наконец, флуоресценция.
Флуоресценция, если вратце, – это поглощение фотонов с последующим «пересветом» в более длинноволновой области спектра. Разница между длинной волны поглощаемых фотонов и испускаемых называется стоксовым сдвигом.
Флуоресценция белков наблюдается во всем видимом диапазоне. Для большинства белков стоксов сдвиг невелик, несколько единиц или десятков нанометров. Такую флуоресценцию без специального оборудования заметить невозможно. Но есть белки со стоксовым сдвигом 100-200 нм.
Особенно впечатляюще выглядит флуоресценция, когда поглощается излучение в невидимой или слабо видимой части спектра (условно говоря, до 430 нм), а переизлучается в хорошо видимом диапазоне.
Именно поэтому для наблюдения за флуоресценцией принято добавлять УФ светодиоды.

[Dmitry Karpenko]

Сообщение от nanolab

Именно поэтому для наблюдения за флуоресценцией принято добавлять УФ светодиоды.

Одно замечание. Порогом, за которым свет считается ультрафиолетовым, у разных источников считается 380 или 400нм. Но большинство сходится на 400нм границе. Все светодиоды, которые имеют максимальную интенсивность излучения на длине волны короче 400нм, то есть являются на самом деле УФ, имеют значительное количество излучения в районе 380нм. Это очень плохо, так как именно это излучение (и более коротковолновое) вызывает сильное свечение мельчайшей мути в воде, которая в результате этого выглядит мутной, будто в неё добавили молока. Это смотрится очень некрасиво. Правда, этот эффект нивелируется если в спектре светильника присутствует более длинноволновое излучение, но ввиду того что только очень небольшое количество флуоресцентных белков требует для флуоресценции длину волны менее 400нм, я не рекомендую применять УФ светодиоды в светильниках. Даже 400-410нм светодиоды следует выбирать только от хороших производителей, так как дешевые диоды имеют довольно большую ширину спектра и у них присутствует в том числе излучение и на длине волны 380нм.

Подытожу. УФ диоды в светильнике не нужны. Для хорошей видимости флуоресценции необходимо и достаточно фиолетовых диодов 400-420нм.

[AYakushkin]

Поскольку это фак по светодиодному освещению, то спрошу тут у автора темы.

Вы не задавались мыслью сравнения светодиодов от Cree и Semileds? соотношение цена/качество так сказать?

Было бы очень интересно выслушать ваше мнение?
Да и вообще, типовой набор диодов (длинна волны) для сборки? На примере крии и семиледс.

Заранее вам благодарен!

[nanolab]

Сообщение от AYakushkin

Поскольку это фак по светодиодному освещению, то спрошу тут у автора темы.

Вы не задавались мыслью сравнения светодиодов от Cree и Semileds? соотношение цена/качество так сказать?

Было бы очень интересно выслушать ваше мнение?
Да и вообще, типовой набор диодов (длинна волны) для сборки? На примере крии и семиледс.

Заранее вам благодарен!

Давайте начнем с цветных светодиодов. Будем рассматривать современные серии (XBD, XTE у Cree и C35-L у SemiLEDs).

0. Violet
Мощных фиолетовых светодиодов у Cree нет.

1. Royal Blue
Во-первых, диапазон Роял-а у Cree 450-465 нм, а у SemiLEDs - 440-460 нм. Т.е. в среднем у SemiLEDs он ближе к фиолетовому, а светодиодов 440-450 нм у Cree нет вообще.
Во-вторых, у SemiLEDs партии откалиброваны с шагом 5 нм. У Cree так же есть наборы с такой калибровкой, но в Украину (да и в Россию) такие партии завозятся очень редко, обычно только неоткалиброванные, поскольку такие партии дешевле. Это же касается и других цветов. Т.е. с помощью светодиодов SemiLEDs можно с большей точностью формировать нужный спектр.
Плюсы Cree - бОльшая эффективность и более низкое тепловое сопротивление кристалл/подложка. Это приводит к тому, что на токе 1000 мА Роял Cree по световому потоку обгоняет Роял SemiLEDs в среднем на 25 %.

2. Blue
Диапазон синего у Cree - 465-485 нм, у SemiLEDs - 460-470 нм. Т.е.:
- у Cree диапазон шире
- 460-465 нм светодиоды у SemiLEDs синие, а у Cree - Роял
- у Семиледс нет светодиодов 470-485 нм.
Синие Cree также в среднем на 25 % обгоняют SemiLEDs по световому потоку на 1000 мА.

3. Cyan
У Cree светодиодов в диапазоне циана (500-520 нм) просто нет.

4. Green
Самые эффективные зеленые светодиоды SemiLEDs (87,4 лм@350мА) соответствуют наименее эффективным партиям Cree. У Cree старший бин - 107 лм@350мА.
Но у SemiLEDs меньше тепловое сопротивление и лучше эффективность на больших токах. Поэтому на 1000 мА зеленые Cree опережают SemiLEDs не более, чем на 10-15 %.

5. Amber
Максимальный ток у Cree - 1000 мА, у SemiLEDs - всего 700 мА.
Учитывая, еще и то что на 350 мА Cree как всегда впереди на 20 %, то даже более низкая стоимость светодиодов SemiLEDs не позволяет им бороться с Cree за лучший показатель стоимости люмена на высоких токах.

6. Orange
Есть только у Cree.

7. Red
Опять-таки у SemiLEDs максимальный ток только 700 мА.
Но разница в световом потоке на 350 мА всего на 15 % в пользу Cree.
Поэтому на 700 мА все еще более выгодно использовать красные светодиоды SemiLEDs.

Итого: если под показателем цена/качество подразумевается, удельная стоимость светового потока, то он во всех диапазонах, кроме амбера, лучше у SemiLEDs.
Если важна энергоэффективность или по какой-либо причине необходимо использовать как можно меньшее количество светодиодов, то выбор в пользу Cree.

[Dmitry Karpenko]

Считаю должным внести некоторые коррективы.

1. Диоды этих длин волн по-русски называются синие. Royal blue в англоговорящих странах они называются только по одной простой причине - в английском языке нет слова для обозначения синего цвета, вот и вводится такой эвфемизм - "королевский голубой".
У Semileds есть синие диоды с эффективностью 560-600мВт на токе 350мА. С учетом биннирования диодов Cree на 85С и меньшего падения напряжения получаем что разница в эффективности составляет примерно 15% для лучших синих диодов лучших бинов Cree для тока 1А. Но здесь есть одна важная деталь - вышеуказанные диоды Semileds купить можно без проблем, а наилучшие бины Cree - крайне затруднительно купить всегда, а для некоторых диодов физически невозможно.

2. Диоды этого спектра - именно голубые, не синие.
Голубые диоды у Semileds с длиной волны 470-475нм есть, но это так называемые "боковые" бины, которые надо ждать. Однако, дождаться довольно просто я для последний закупки вообще не ждал - они были сразу в наличии. Что касается превосходства Cree в эффективности то здесь тоже не все так однозначно. По одной банальной причине - такие широкие диапазоны биннирования как у Cree, от 465нм до 485нм означают разницу в видимости глазом от 7,3% до 17%, то есть более чем в два раза! Следите за руками внимательно Количество света голубых диодов у всех производителей обозначается всегда в люменах (это весьма хреново, потому что возникает подобная путаница!), что касается самых эффективных диодов Cree, которые обозначены в даташите как XPEBBL-L1-0000-00301, то их невозможно купить для длин волн 470нм и менее. Таким образом, получаем что превосходство диодов Cree реально оказывается не более 10-15%, никак не 25%.

5. Amber - диод с самыми отвратительными из всех диодов характеристиками. Достаточно сказать что при температуре кристалла всего лишь 100С, то есть вполне нормальной рабочей температуре для всех остальных диодов, у него остается всего лишь четверть от количества излучения при 25С! Да, я не описался - не эффективность падает на четверть, а именно остается всего лишь четверть! Поэтому разница в эффективности в 20% малозаметна - она нивелируется разницей температур всего около 20С. Применения где может быть необходим такой, именно узкоспектральный, диод можно пересчитать по пальцам одной руки. Для всех остальных случаев необходимо использовать светодиод Philips Luxeon PC Amber, который при 100С имеет падение светоотдачи всего на 18%.

[nanolab]

Dmitry Karpenko, пожалуйста, ответьте AYakushkin по поводу белых светодиодов SemiLEDs и Cree. В отличие от цветных, белые C35-L я у SemiLEDs пока не покупал, только 5630.
Могу сказать только, что меня не устраивает только одно: в ассортименте SemiLEDs нет настолько теплых диодов, как мне нужны.

AYakushkin, по поводу сборок, то здесь у каждого свои соображения, какой состав у них должен быть, у меня одни, у Dmitry Karpenko - другие, на этом и родственных форумах есть еще несколько. Не думаю, что в этой теме это нужно обсуждать. Свое мнение я напишу вам в ЛС.

Да, и еще: цветные светодиоды Cree (кроме Royal Blue XT-E) биннируются на 25 С, как и SemiLEDs, поэтому даже этого преимущества у Cree нет.