Делаем ЛЭД светильник сами. - Страница 5 - Аквафорум

Делаем ЛЭД светильник сами. · 23.02.2013, 16:03

Учитывая интерес форума к ЛЭД освещению предлагаю вместе спроектировать ЛЭД светильник для аквариума.
Это не так просто, как кажется на первый взгляд, но вполне выполнимо

Итак начнем.
Что нам понадобится для светильника.
1. Сами светодиоды (ЛЭД ленты и прочее сразу исключим. Почему, будет понятно ниже.
2. Радиаторы для светодиодов.
3. Драйвера (устройство включения светодиодов).
4. Контроллер.
5. Блок питания.
..............................
1. Светодиоды.
В теории светодиод это источник монохромного света, на практике зачастую светодиоды выпускаемые различными фирмами не являются монохромными, а имеют определенный спектр. Нам же нужен не любой спектр, а спектр поглощения растений.
Как это сделать. Да очень просто. Нужны не отдельные светодиоды, а так называемые сборки. Некоторые сборки выпускаются уже серийно, но это в основном для морской аквариумистики. Но никто не запрещает нам спроектировать свою сборку

Как это сделать. Нужен Excel и время. Нам нужно подобрать такие свнтодиоды и в таком количестве, чтобы их суммарный спектр повторял (в идеале) спектр поглощения растений.
Многие фирмы ы своих проспектах дают в виде графика спектр своих светодиодов. Его нужно оцифровать. Для этого в экселе строим табличку (см. вложение) и графики по ней.
Табличка представляет из себя зависимость излучения светодиода от длины волны. В графе ИТОГО это излучение умножается на количество светодиодов. По столбцам Длина волны и Итого строится суммарный график. Наша задача - сделать график наиболее приближенным к спектру поглощения растений. Все бы хорошо, но производители дают только сами графики в виде рисунка и не дают таблиц

Но есть выход - вырезать рисунок, вставить в эксель в "прозрачном" виде.
Допустим это "Светодиод 1".
Далее строим уже свой график зависимости излучения этого светодиода от длины волны, заполняя столбец Излучение - Светодиод 1 для начала произвольными значениями. Накладываем рисунок на наш график, перемещая и масштабируя рисунок совмещаем оси координат и их отсчеты. Теперь просто подбираем цифры в таблице, пока наш график не совпадет с нарисованным. Так нужно сделать для ВСЕХ светодиодов, которые мы предполагаем использовать.
Меняя количество светодиодов (0 - нет светодиода) мы можем подогнать график суммарного излучения к реальному спектру поглощения растений.
1.1. Количество светодиодов.
Зная общее излучение (в люменах) нашей сборки, можно посчитать, сколько сборок нужно на наш аквариум.
2. Радиатор.
Зачем он нужен. Ну понятно, чтоба светодиоды не перегревались.
Зная тепловыделение светодиода (см. даташит) и их количество можно посчитать площадь необходимого теплоотвода (радиатора). Затем просто выбрать радиаторы из числа серийно выпускаемых.
3. Драйвера.
В общем то для маломощных светодиодов они не нужны.
Для мощных (1 ватт и более) - обязательны. Почему. Светодиод имеет отрицательный температурный коэффициент, т.е. чем выше его температура, тем меньше его сопротивление и тем выше протекаемый через него ток. В обычной лампе накаливания этот коэффициент положительный, т.е. чем ниже температура спирали, тем меньше ее сопротивление и тем выше протекаемый через лампу ток (при неизменном напряжении сети). Это приводит к тому, что старые лампы с истончившейся спиралью перегорают как раз в момент включения (спираль холодная, сопротивление низкое, ток большой - спираль не выдерживает тока).
Чем грозит отрицательный коэффициент в светодиодах. Да тем, что они просто сгорят. Светодиод разогреется, ток через него увеличится, при неизменном напряжении увеличится отдаваемая светодиодом мощность. Поскольку у светодиода не 100% КПД (часть энергии идет на нагрев), то он еще больше разогреетсяи так пока ток через него не превысит допустимый, после чего светодиод сгорит.
Чтобы этого не было, светодиоды подключаются через специальные драйвера, которые контролируют и ограничивают ток через светодиод (диммируемые драйвера могут и управлять этим током, а следовательно и мощностью излучения светодиода).
4. Контроллер.
Ну это уже больше для удобства.
Задает время включения - выключения, можно регулировать спектр и т.д.
5. Блок питания.
Обычно используются блоки питания на 24-48 В с выходным током до 12-15 А.
.............................
Это вкратце теория. Если кому интересна практика - прошу в тему.

PoroHard · 26.02.2013, 10:41

Добрый день.
Переделал свет в своей 190л. акве на LED.
Использовал светодиоды Cree XB-D CW R2 - 16шт. и Cree XB-D NW R2 - 8шт.,
DC LED драйверы с входом PWM на 700мА - 4шт.
Питание от БП на 24 вольта.
Управление от контроллера с двумя PWM каналами который сам придумал и спаял проводами.
Светодиода смонтированы на двух балках из профиля DSDLL1240 длинной 950мм с
применением теплопроводящего клея. Балки соединены алюминиевым п - образнам
профилем 13х30х13. Открытая площадь радиатора примерно 1900 кв.см.
Светодиоды закрыты акриловым стеклом.
Охлаждение пасивное, при токе 700мА профиль греется до 50-52 градусов.
Светильник установлен под штатной пластиковой крышкой с зазором 15мм.
Пробовал светодиоды серии XM-L, не понравились по причине более сильного
нагрева на единицу световой мощности. Плюс использование большего количества
менее мощных диодов обеспечивает более равномерное освещение и меньшее количество теней.
Расчётный световой поток при тока 700мА - 5040 люменов.
Стоимость материалов до 100 у.е.

steals81 · 26.02.2013, 12:05

Цитата:

Сообщение от PoroHard

Расчётный световой поток при тока 700мА - 5040 люменов.

Получается 26,5 люм/литр. У Вас травник? Если да, то не маловато ли люмен/литр?

PoroHard · 26.02.2013, 12:21

Нет, рыбник плюс криптокарины и эхинодорусы.
Если нужно больше света, то легко добавить благодаря конструктиву(профиль с светодиодами + швеллер 13х30х13).
Фотки сделаю вечером.

Вбою · 26.02.2013, 16:34

Цитата:

Сообщение от PoroHard

не маловато ли люмен/литр

Свой светильник для травки проектировал 60лм/литр при токе 0,7А на светодиодах XTE. Реально эксплуатирую светильник на 20% меньше.

steals81 · 26.02.2013, 18:41

Цитата:

Сообщение от Вбою

Свой светильник для травки проектировал 60лм/литр при токе 0,7А на светодиодах XTE. Реально эксплуатирую светильник на 20% меньше.

Себе первый светильник делал на китайских 10-и ватниках с расщета 45-50 люм/литр. Растения просто "прут к солнцу". Под лампами раньше никогда так не росли и не "буяли", теперь на лампы даже не хочу возвращаться. В планах спетильник на Кри-шных или Осрам-овских СД.

PoroHard · 26.02.2013, 19:45

Сделал фотки.

Rulik · 26.02.2013, 19:56

Цитата:

Сообщение от steals81

Растения просто "прут к солнцу". Под лампами раньше никогда так не росли и не "буяли", теперь на лампы даже не хочу возвращаться. В планах спетильник на Кри-шных или Осрам-овских СД.

+1

У ЛЛ линейный спектр, у светодиода спектр плавный с пиками в синей и красной областях.
Как только купил готовый аквариум, то сразу отказался от ЛЛ. Думал делать светильник на OSRAM OSLON SSL 350мА. Посоветовался со спецами и решили делать на Osram DURIS E5 120мА - на сегодня один из лучших по минимальному нагреву и высокой светоотдаче. Уже паяют платы на светодиодах 3000K Osram DURIS E5 (LCW JDSH.EC-FP - световая отдача 99лм/Вт, не разогнанный поток 38лм@120мА). 150 светодиодов * 38лм = 5700лм при потреблении 58Вт. 2 блока питания, чтоб разбросать на 2 таймера.

Если выбирать между CREE и OSRAM, то белый светодиод по спектру видимого излучения, конструктиву и исполнению светодиода, нагреву, световой отдаче и лм/$$$ OSRAM последние 3 года лидирует по сравнению с CREE. Единственный плюс CREE - удобство пайки. Это продиктовано разными направлениями - Osram до кризиса позиционировал массовку для автомотив, Cree - не дотягивал до автомотив и рванул в ширпотреб чем застолбил индустрию подложек, охлаждаек и прочих конструктивов.

Светодиод быстро теряет свою световую отдачу при нагреве. Не понимаю зачем из светодиодов с номинальным током 350мА пытаются выжать максимум на 700мА. Будет ярко, но не долго.

Rulik · 26.02.2013, 20:02

2 PoroHard
Знакомая крышечка. Случайно не Dubai 100 ? Хороший получился конструктив.
Какой блок питания ставил?

red1157 · 26.02.2013, 20:27

Цитата:

Сообщение от Rulik

+1

У ЛЛ линейный спектр, у светодиода спектр плавный с пиками в синей и красной областях.

можно об этом подробнее.
спасибо.

Rulik · 26.02.2013, 22:08

Цитата:

Сообщение от red1157

можно об этом подробнее.
спасибо.

Разные характеристики материалов "возбудителей" (пары ртути для люминесцентных ламп и синий или ультрафиолетовый светодиод для светодиода) и люминофоров люминесцентных ламп и светодиодов. У люминесцентных ламп линейный спектр (всплески на определенных длинах волн, т.е. мощность лампы супер, а растению может нужна другая длина волны), а у светодиодов - плавный график по спектру видимого света (где-то максимумы где-то минимумы, но спектр видимого света задействован полностью).
Люминесцентная лампа - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%...BC%D0%BF%D0%B0
Белый светодиод люминофорный - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%...B8%D0%BE%D0%B4