Материалы для FAQ по светодиодному освещению

[nanolab]

Сообщение от pimass

А в чем для себя Вы видите принципиальную разницу?

Для интенсивного травника требуется повышенная интенсивность излучения в фотосинтетически активной области спектра. Если поднять общий уровень освещенности, по сравнению с условиями при которых комфортно наблюдать за обычным пресноводным аквариумом, например, в три раза, не факт, что на такой аквариум будет приятно смотреть, да и просто упадет энергоэффективность освещения, которую мы хотим получить от светодиодных светильников. Если же поднять интенсивность свечения в сине-красной области спектра, то ухудшится цветопередача, за таким аквариумом также будет неприятно наблюдать.
Поэтому я и предложил два режима для интенсивного травника. Сампой же вообще нет необходимости любоваться, соответственно, она всегда может работать в фито-режиме.

[Игоревич]

Сообщение от nanolab

Теперь по поводу того, чего мы хотим от аквариумного освещения.
На данный момент я вижу три глобальных направления (еще недавно их было два ), на которые можно разбить тему светодиодного освещения:
1. Свет для пресноводного аквариума.
2. Свет для морского аквариума.
3. Свет для интенсивного роста растений (интенсивный травник, макрофиты в сампе и т.д.)
В первых двух задачах важна цветопередача, которая позволит подчеркнуть их краски. Кроме того, должна быть возможность изменения скорости фотосинтеза за счет интенсивности и, возможно, спектра, например, для торможения роста нежелательных водорослей.
Для интенсивного травника можно предусмотреть два режима: для наблюдения за аквариумом (с обычным "пресноводным" спектром) и для роста растений, когда нет наблюдателей (с фито-спектром).

говорящий был услышан(с)

было два, а теперь три

nanolab, интерпретация формулировки в точку!

[AYakushkin]

Спасибо автору темы и попутно вопрос.
Вы не могли бы проанализировать такой набор диодов:
1. COOL White XTEAWT-00-0000-00000BH53 (139...415 lm@350...1500 mA 115 degr. 70CRI min 4700-7000K) - 11 шт
2. White XTEAWT-00-0000-00000BEE7 (3000 K 114...340 lm@350...1500 mA 115 degr.) - 2шт
2. XBDRED-00-0000-000000701 Красный(620-630 nm 67Lm@350mA@25C 140 degr )на подложке 20мм – 2 шт

все на токе 700 мА.

Буду вам очень благодарен!

[Dmitry Karpenko]

ОК. В таком случае задача упрощается.

Сообщение от nanolab

1. Свет для пресноводного аквариума.

Как уже было доказано лет 15 назад, "если света мало, то пофигу какой у него спектр, а если света много, то пофигу какой у него спектр". Хочу оговориться что возможны варианты, в некоторой степени влияющие на конечный результат. Но в свете того что мы говорим именно о светодиодном освещении, которое (как вы уже успели заметить) позволяет чрезвычайно легко достигать высокого уровня освещенности, мы автоматически выкатываемся во вторую часть этого утверждения, а именно "если света много, то пофигу какой у него спектр". Дело в том что для глаза человека желто-зеленая часть спектра - именно та часть, которая выглядит как белый свет. То есть если у нас не представлена эта часть спектра, то мы видим какой угодно свет, но не белый. Однако, если у нас представлена именно и только эта часть спектра, мы будем видеть свет как желто-зеленый. Белым его делает именно голубовато-синяя часть, что прекрасно показано на спектре белого светодиода. Посмотрим второй вариант - желто-зеленая часть есть, синей нет, плюс еще есть красная часть. Такой свет будет выглядеть для нашего глаза отчетливо красноватым ввиду относительно большой видности красной части спектра.

А теперь к выводам. Если мы видим свет как чисто белый или холодный белый, значит в нем в значительной степени представлена сине-голубая часть спектра. Значит фотосинтетики получат достаточно PUR именно за счет сине-голубой части. Подчеркну - мы говорим ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО о пресноводных фотосинтетиках, где того же перидинина днем с огнем не отыщешь, поэтому фиолетового нам не нужно Добавка длинноволнового красного может улучшить рост фотосинтетиков, но чтобы это улучшение было заметным, нам необходимо дать довольно много красного, что может увеличить вероятность появления водорослей. Об этом подробнее в третьем пункте.

2. Свет для морского аквариума.

Здесь все довольно просто. Есть исследования, которые показывают что 660нм излучение может вести даже к деградации НЕмелководных фотосинтетиков. Здесь нам надо много излучения в области 400-500нм, с упором на диапазон 400-440нм. Но это не тема данного форума, поэтому полагаю необходимым поставить здесь точку.

3. Свет для интенсивного роста растений (интенсивный травник, макрофиты в сампе и т.д.)

У меня нет данных что некая часть спектра в области зелено-желтого излучения дает бОльший толчок процессам фотоингибирования чем излучение остальных частей спектра. Поэтому я не вижу ни малейших проблем освещать мелководные пресноводные фотосинтетики для их наилучшего роста светом, который наш взгляд воспринимает как белый свет в любом количестве, вплоть до достижения границы фотоингибирования. При этом ССТ света не должна быть очень малой в любом случае. Я бы провел условную границу по ССТ 5000К, светодиоды теплее дают уже значительную долю излучения в области более длинноволновой чем 600нм, что не столько нужно высшим растениям, сколько водорослям.

Говоря проще - хочешь чтобы растения росли быстрее? Свети ярче! Только будь уверен что в состоянии обеспечить ВСЕМИ иными питательными веществами в необходимой пропорции. Другими словами это правило можно перефразировать так. Неопытному аквариумисту надо светить ярко, но не чересчур, а опытному - так ярко, как он считает нужным.

Что касается водорослей. Как я уже говорил, для них предпочтителен именно 660нм свет. Потому что водоросли, которые мы выращиваем в качестве фильтра - все без исключения мелководные. Также у них слабо развиты цепочки резонансного переноса энергии фотонов от светособирающих к реакционным центрам. Это - эволюционное преимущество, которое отсутствует у мелководных водорослей. Поэтому можно получить прекрасные результаты освещая их исключительно 660нм излучением. Причем - подчеркну - именно 660нм, даже 620нм дает ощутимо худшие результаты.

Подытожив вышеизложенное можно сказать об освещении для пресноводного аквариума так. Если вы достаточно опытный аквариумист, освещайте аквариум так ярко, как вам того хочется, кроме того можете корректировать видимую цветность света в широких пределах с помощью коротковолнового излучения. Длинноволновое для этих целей надо применять с осторожностью, но 620-630нм - вполне безопасно, если эта часть спектра не используется в таком диком количестве что красит свет светильника в отчетливо красный свет

А если вы не очень опытный аквариумист, совет такой же как и в предыдущем абзаце, только умерьте свои аппетиты по яркости - светодиодным светильником так легко ПЕРЕсветить!

В общем, это все что я полагаю необходимым знать любителю пресноводных растений о светодиодном освещении. Попытки более тонкого рассмотрения этого вопроса пахнут темой, которую разработали еще в средние века алхимики "сколько чертей может поместиться на кончике иглы?", то есть не имеют практического смысла. Поболтать ни о чем, то есть потеоретизировать я иногда готов, но все чаще в голову приходит простая мысль - успех содержания травника не зависит от точно отмеренного "света в граммах" Хочу еще раз напомнить что оптимальная освещенность фотосинтетиков имеет крайне широкие границы - от 4 раз до 10 раз. Промахнуться как по силе света, так и по спектру, практически невозможно. Зато другие вопросы куда как важнее и тоньше. Количество фосфатов, к примеру, не видно глазу, в отличие от освещенности, вообще никак

Как говорится, напоследок, но не в последнюю очередь. Тема светодиодного освещения сейчас достаточно "жареная", отсюда и слоганы "под светодиодным светом аквариум оживает" и желание разобраться... в чем? Ничего нового, совершенно! Просто раньше мы думали как бы досветить, теперь надо думать как бы не пересветить, раньше мы были привязаны к определенному спектру ламп, которые есть в наличии, а сейчас - нет. Вот и все. Такие аспекты как экономия электричества и прочее лежат совсем в иной области. Поэтому предлагаю не развозить кашу-малашу по тарелке

[pimass]

Ну на мой вкус нет смысла для обычного травника заморачиваться со светодиодным освещением, накладно да и нецелесообразно.... Стоит дома кубик на 30 литров с анубиасами, освещается двумя кусочками светодиодной ленты SMD 5050 сантиметров по 20 и в принципе вполне достаточно.

Что касательно форсированного травника тут есть резон применять светодиоды, так как достич такого уровня освещенности ЛЛ сложно, неизбежен перегрев воды, повышенный расход электроэнергии, да и замена спецламп хотя бы раз в год (не говорю о том что бы раз в пол года, хоть и рекомендуется) накладное дело.

[nanolab]

Сообщение от AYakushkin

Спасибо автору темы и попутно вопрос.
Вы не могли бы проанализировать такой набор диодов:
1. COOL White XTEAWT-00-0000-00000BH53 (139...415 lm@350...1500 mA 115 degr. 70CRI min 4700-7000K) - 11 шт
2. White XTEAWT-00-0000-00000BEE7 (3000 K 114...340 lm@350...1500 mA 115 degr.) - 2шт
2. XBDRED-00-0000-000000701 Красный(620-630 nm 67Lm@350mA@25C 140 degr )на подложке 20мм – 2 шт

все на токе 700 мА.

Буду вам очень благодарен!

Вот ваш спектр (красненький) на фоне спектра фотосинтеза:



Для вашего набора:
потребляемая мощность - 31,7 Вт
мощность оптического излучения - 10,7 Вт
оптический КПД - 34 %
фотосинтетический КПД - 19 "попугаев" (пока сравнивать не с чем, но в будущем сможете сравнить с другими сборками)
поток фотонов PAR - 50,2 мкмоль/с
поток фотонов PUR - 27,2 мкмоль/с

Если укажите параметры аквариума, можно будет судить об освещенности.

[Dmitry Karpenko]

Сообщение от pimass

Что касательно форсированного травника тут есть резон применять светодиоды, так как достич такого уровня освещенности ЛЛ сложно, неизбежен перегрев воды, повышенный расход электроэнергии, да и замена спецламп хотя бы раз в год (не говорю о том что бы раз в пол года, хоть и рекомендуется) накладное дело.

Кристально.

Еще к вопросу о наукообразных анализах, фотонах и прочих "фунтах на лапоть". Распределение плотности излучения во всех этих расчетах принимается равномерным по освещаемой площади. Это вкорне неверно. Разница может быть в разы. Да, это не категорично критично, потому что все фотосинтетики, как я писал, имеют широчайшие рамки приемлемости освещенности, но это еще одна весомая причина, которая заставляет меня полагать такие расчеты просто развлечением, а не насущной потребностью.

Уважаемый nanolab, пожалуйста не воспримите это как камень в ваш огород, я пишу это безотносительно к вам лично. У меня есть к вам вопрос, буду признателен если сможете проконсультировать. При тепловизионном исследовании температуры кристаллов работающих светодиодов чему следует принимать коэффициент излучения? Сдается мне что 0.8, который я принимал, с довольно большим запасом.

[AYakushkin]

Сообщение от nanolab

Если укажите параметры аквариума, можно будет судить об освещенности.

Спасибо огромное!
Параметры аквариума: 80*35*45 (столб воды 40)
Густо засаженный, но в основном папоротниками, буцефаландрами, мхами и анубиасами.

Как я вижу с диаграмм, спектр нужно корректировать? Возможно стоит убрать теплые? Посоветуйте пожалуйста как подкорректировать спектр?

Заранее благодарен!

[nanolab]

Сообщение от AYakushkin

Спасибо огромное!
Параметры аквариума: 80*35*45 (столб воды 40)
Густо засаженный, но в основном папоротниками, буцефаландрами, мхами и анубиасами.

Как я вижу с диаграмм, спектр нужно корректировать? Возможно стоит убрать теплые? Посоветуйте пожалуйста как подкорректировать спектр?

Заранее благодарен!

Убирать точно ничего не нужно, поскольку у вас нет запаса по освещенности.
Если есть желание улучшить спектр под нужды растений, то могу предложить вместо теплых и красных поставить 660 нм диоды Osram. Вот спектр с 4 светодиодами с бином 350 мВт@350 мА, работающими на 700 мА:



В качестве эксперимента, можете попробовать последовательно поотключать теплые, красные, а потом вообще оставить одни холодные. Интересно, в каких цветах вам больше понравится аквариум. Если что, отпишитесь.

[nanolab]

pimass, посчитал ваш второй светильник (16х3 холодных + 8х3 нейтральных + 4 Surexi F1 + 4 Surexi F6).

Надеюсь, я правильно понял расположение сборок:


Вот распределение освещенности на дне аквариума с учетом вторичной оптики:



В данном случае значения освещенности PUR скачут от 950 мкмоль/с*м2 (белая область - под сборками) до 150 мкмоль/с*м2 (третья градация от черной - по краям аквариума, но не в углах). Вот распределение освещенности в разрезе по длине (на половине глубины):


Если же вторичную оптику не использовать, можно осветить аквариум намного равномернее:



Белые участки - до 280 мкмоль/с*м2, по краям порядка 150 мкмоль/с*м2. Само собой, при этом вы потеряете часть излучения, которое выйдет через боковые стенки, но все равно в аквариуме останется более 50%.
Вот распределение в разрезе:


Значения освещенности PUR порядка 1000 мкмоль/с*м2 (и это на дне!), которые получаются с использованием оптики, лично меня пугают, не исключено что можно "пережечь" растения.
В тоже время, даже без оптики вы можете получить уровень освещенности, который считается высоким.

П.С. Думаю, что вы, когда предварительно прикидывали распределение освещенности, не учли коэффициент преломления на границе воздух/вода, который, например, угол вторичной оптики 36,5 градусов при входе в воду превращает в 27, а 50 градусов - в 37.

[Dmitry Karpenko]

nanolab, скажите пожалуйста, вы не даете ответа на мой вопрос о Кизл для тепловизионных исследований потому что пропустили его или потому что не знаете ответа?

[AYakushkin]

Сообщение от nanolab

Убирать точно ничего не нужно, поскольку у вас нет запаса по освещенности.
Если есть желание улучшить спектр под нужды растений, то могу предложить вместо теплых и красных поставить 660 нм диоды Osram.

Спасибо большое!

А скажите пожалуйста (последний раз, больше надоедать не буду): Стоит ли добавить пару голубых диодов к такому набору?
И еще есть мысль добавить пару цианов... стоит ли?

[nanolab]

Сообщение от AYakushkin

Спасибо большое!

А скажите пожалуйста (последний раз, больше надоедать не буду): Стоит ли добавить пару голубых диодов к такому набору?
И еще есть мысль добавить пару цианов... стоит ли?

Ни синие, ни цианы лишними не будут. Причем синих можно добавить даже 4-5 шт.
Вот спектр вашего светильника, если убрать теплые и красные, поставить 4 шт. 660 нм Osram Oslon SSL (на 700 мА), 5 шт. Cree XBDBLU-00-0000-000000Z01 (на 700 мА) и 2 шт. 510 нм Semileds C35L‐CN (на 350 мА):

потребляемая мощность - 45 Вт
мощность оптического излучения - 14,4 Вт
оптический КПД - 32 %
фотосинтетический КПД - 22 "попугая"
поток фотонов PAR - 62 мкмоль/с
поток фотонов PUR - 40,2 мкмоль/с
освещенность PUR - порядка 150 мкмоль/с*м2 (уже нормально)
цветовая температура - 12000 К
хроматические координаты - х = 0,28; у = 0,27.

Остается вопрос, понравится ли вам аквариум под освещением с такой цветовой температурой?

[AYakushkin]

Остается вопрос, понравится ли вам аквариум под освещением с такой цветовой температурой?[/QUOTE]

А я и не знаю, пробовать нужно... А вы как думаете?

[nanolab]

Сообщение от AYakushkin

А я и не знаю, пробовать нужно... А вы как думаете?

Я тоже думаю, что нужно пробовать

Сообщение от Dmitry Karpenko

nanolab, скажите пожалуйста, вы не даете ответа на мой вопрос о Кизл для тепловизионных исследований потому что пропустили его или потому что не знаете ответа?

Ваш вопрос о тепловизионных исследованиях в лучшем случае просто оффтоп, а скорее всего, даже провакационный оффтоп. Поэтому не вижу смысла обсуждать его в этой теме. Если вы действительно ищите на него ответ, напишите в ЛС, и несмотря на то, что я никогда не занимался тепловизионными исследованиями, попробую помочь вам разобраться.