20 november 2017

LED világítás 65 literre

Több
4 éve 11 hónapja - 4 éve 11 hónapja #81 Írta: Mátéfi
Mátéfi válaszolt Válasz: LED világítás 65 literre
Szép munka, gratulálok!

Ha már lesz némi tapasztalatod a növények fejlődéséről, légy szíves számolj be róla.
Utolsó szerkesztés: 4 éve 11 hónapja Írta: Mátéfi.

Kérlek Bejelentkezés, csatlakozz a következő beszélgetéshez: vagy Fiók létrehozása.

Több
4 éve 11 hónapja #82 Írta: nebula
nebula létrehozta LED világítás 65 literre

Kezdő akvaristaként - mert a gyerekkori 50 [vagy 80?] literes nem számít, én csak néztem, emlékezni is alig emlékszem már rá - hosszú hónapok fejtörésébe került az első saját akvárium összeállítása. Az egyik legnehezebben kikristályosodott terület a világításé volt. Erről szeretnék írni, valamint arról az elméleti háttérről, amit rengeteg olvasgatással az eltelt időben magamra szedtem - hátha segít valakinek, aki hasonló módon vacillál.

A led nálam alapvetően már a kezdetektől szerepelt az étlapon. A lakásban már régebb óta elkezdtem lecserélni a halogén illetve izzószálas körtéket ledekre, és igen meggyőző tapasztalataim voltak velük, így hamar adódott: legyen led.

Elsőként az egész téma elméletéről írnék, aztán az én konkrét választásom körülményeiről, végül magáról a világítás összeállításáról. Mivel ez valójában három külön blogposztként született anno, előre szólok, hogy hosszú lesz. Nagyon. Szóval rágcsát, üccsit tessék bekészíteni. :)

A led lelkivilágáról

Azt hiszem, azt mindenki tudja, hogy a ledek valójában diódák, azaz olyan elektronikai eszközök, amik megfelelő feszültség alá helyezve - meglehetősen szűk spektrumú - fényt bocsájtanak ki. Elsőként a piros, sárga és zöld ledeket sikerült elkészíteni, majd meglehetősen hosszú idő után sikerült a kék ledet kifejleszteni. Ez után újabb technológiai lépésre volt szükség a manapság már sűrűn használt fehér ledek megjelenéséhez.
A fehér ledek ugyanis nagyon hasonlóak a végső fénykibocsájtás elvében a fénycsövekhez: valójában egy kék ledről beszélünk, aminek borítása olyan porral van bevonva, ami a kék fény gerjeszt fénykibocsájtásra - ennek eredője lesz az általunk látható fehér fény. Ennek megfelelően a ledek fénye, spektruma elég jellegzetesen egyedi. Alább egy kép, hogyan is áll össze az a fehér, amit mi látunk egy ilyen ledtől.




Látszik, hogy komoly tüske van kék tartományban - ez a kék mag fénye, a maradék ív pedig a fénypor által kibocsájtott fény. Az alábbi képen három különböző színhőmérsékletű fehér led spektrumát láthatjátok.




Mi az a színhőmérséklet? Alapvetően az eredőként kisugárzott fény "színét" szokás ezzel az értékkel kifejezni [persze ennél bonyolultabb, de közelítéssel elfogadható]. Egy olyan hőmérsékletről van szó, ami egy feketetest-sugárzó [szénrúd] hevítésénél különböző színű izzásakor mérhetünk. 2-3000K magasságban sárgás-pirosas ez a fény, majd egyre magasabb hőfokon egyre kékebb, hidegebb. Ehhez viszonyítva lehet a különböző fénysugárzók színét megadni. Azt tudni kell, hogy ez alapvetően azokra a fényforrásokra jó, ahol a sugárzás melegedésre jön létre - pl napfény, hagyományos izzólámpa. Minél inkább átmegyünk a fluoreszcencia területére, annál kevésbé lesz ez a módszer megfelelő.
Ezen felül, ezek a fent említett fényforrások minden tartományban sugározzák a fényüket. Az általunk használt fénycsövek és a led is csak bizonyos szűk tartományokban sugároz - a fejlesztők a fényporok összetételének variálásával úgy állítják ezeket a tartományokat be [illetve igyekeznek], hogy végül az eredmény fehér legyen - megközelítőleg.

Itt alább látható pár példa:

Egy t8-as, 6500K-es phillips fénycső



Egy t5-ös, 865-ös cső



Egy tungsram biax kompakt fénycső



Végül egy összehasonlító ábra. Baloldalt egy hagyományos izzó, aztán háromféle kompakt, végül egy led színképe




A növények és a fény

A növényeknek alapvetően szükséges a fény a fejlődésükhöz, a fotoszintézishez. Csakhogy ők egészen máshogy viszonyulnak a fényhez, mint mi. Az emberi szem a "fény" azaz az elektromágneses sugárzás teljes spektrumának csak egy nagyon kis részét képes érzékelni. Ez az intervallum 400 nm körül [ibolya] kezdődik és alig 800 nm környékén [vörös] már véget is ér. Az ennél rövidebb hullámhosszú elektromágneses sugarak a különböző ultraibolya változatok, majd a gamma- és röntgensugarak egyre "keményebb" változatai. A 800nm feletti sugárzás az infravörös, mikro- majd a rádióhullámok területe.




Ráadásul az emberi szem a különböző hullámhosszúságú fényre más-más érzékenységgel reagál, a fényérzékenység maximuma a zöld fény sávjában van.




A növények ehhez képest még az emberi szemnél is kisebb mértékben tudják "látni" - azaz felhasználni a fényt. A növények számára a fény a fotoszintézishez szükséges, amúgy ettől eltekintve vaksötétben is ellennének. A fotoszintézist a növényben található többféle színtest nevű cucc végzi - zöld, kék, stb színtestek. Ezek csak nagyon szűk határokon belüli hullámhosszúságú fényt tudnak hasznosítani:




A képről hiányzik a ß-karotinoidok által hasznosított tartomány, de az gyakorlatilag majdnem megegyezik a klorofillok kék tartomány-beli érzékenységével.




Tehát mindez azt jelenti, hogy lehetőség szerint olyan fényforrást kell találjunk, ami a lehető legjobban lefedi a kék és vörös tartományok megfelelő részét, lehetőség szerint abszolut nem sugároz sem UV, sem infra tartományban [ld. algásodás], és még zöld is van benne, hogy még a mi szemünknek is tessék, hiszen végülis azért tartunk akváriumot. A fentiek alapján a ledek erre nem tökéletesek - de legalább annyira alkalmasak, mint a t5 és méginkább a t8 csövek.

A ledek manapság

Amikor a világítást terveztem, két szempontot tartottam a legfontosabbnak:
- 12 voltos működtetést. A medence a gyerekszobában lesz, és bár az enyémek nem dúvadak, azért jön vendégségbe mindenféle kis ördögfajzat:). Ezen felül ha valami gond adódik, nem szeretnék feltétlenül halászlevet sem főzni, nem azért tartom őket [nem is szeretem:)].
- a lehető legegyszerűbb elektromos szerelést. Elektronikából sík hülye vagyok, azaz a forrasztgatás, pákával és egyéb hasonló apróságokkal mókolás nem az én világom. Időm és energiám sincs erre.

Jelenleg a ledek négyféle technológia szerint készülnek - már azok a ledek, amiket a mindennapi gyakorlatban könnyen beszerezhetünk.

Anno a led egyfélét jelentett: a mindenki által ismert apró epoxi buborékot, két vékony lábbal, 3-5mm átmérővel. Ezeket hívják DIP ledeknek.



Az ezekkel készült lámpatestekben a nagyobb fényerőt a "minél több minél kisebb helyen" módszerrel valósítják meg. Alapvető hátrányuk ezeknek a ledeknek, hogy a tokozásuk hővezetése elég rossz [=botrányos]. Itt ki kell térni egy tévhitre: a ledek bizony melegszenek - mint minden eszköz, amin elektromos áram folyik át. Mivel nincs tökéletes tisztaságú félvezető, ez a hőtermelés a ledek élettartamára nagyban befolyással van. Lényegében a ledek élettartamát az határozza meg, mennyire lehetséges a fénykibocsájtó réteg hőmérsékletét a lehető legalacsonyabban tartani. Az ajánlás szerint a maghőmérsékletnek 125 foknál magasabbra nem szabad mennie, de javasolt a 100 fok alatt tartás. A DIP ledeknél ez a tokozás miatt nagyon rossz hatásfokkal lehetséges, ráadásul a foglalatuk oxidálódik is, így ezeket a ledeket napi 2-3 óra folyamatos működésnél többre nem is ajánlják. Ennek ellenére tudni kell, hogy ezeknek a ledeknek a legkisebb a hőtermelése egy egységre, bármikor megfoghatóak, melegek, de nem sütnek. A további típusok már passzív hűtés nélkül hamar működésképtelenné válnának.

A következő típus az SMD ledek családja. Ebből jelenleg már kétfélét forgalmaznak [legalább], a tokozás méretében és a modulok fényáramában is van eltérés - meg természetesen az árukban.



Ezeknek a ledeknek a tokozása olyan anyagból készül, ami a hőleadást sokkal inkább lehetővé teszi, valamint a fenti oxidáció sem érinti őket. Így ezeket a ledeket már 8-12 órás folyamatos üzemre is ajánlják.



A harmadik a Power ledek vagy High Power ledek csoportja.



Ezekben szintén SMD ledek teljesítenek szolgálatot, közvetlenül alu/kerámia alapra szerelve a hővezetés miatt, viszont ezekből max. 3-4 darab van és mindegyik külön el van látva egy gyűjtőlencsével a fény fókuszálásához. Ez a lencse a teljes kisugárzott fényt már előre sugározza, általában 45 fokos szögben. Ezek az SMD modulok 1-2 wattosak önmagukban, tehát egy ilyen fényforrás felvett teljesítménye már 3-5 watt is lehet. SMD lámpáknál ez jellemzően maximum 3 watt körüli [most a halogén spotlámpák kiváltására alkalmas darabokról beszélek]. Ezeknek a fényforrásoknak a hőtermelése már igen jelentős, ezért alu házba szerelik minden esetben. Ezt a házat megfogva üzem közben határozottan megsüti a kezünket.

A negyedik, és technológiailag legfrisebb csoport a COB ledek családja.



Ez a power ledekhez képest homlokegyenest más irányú fejlesztés eredménye: a "kevés erős kis helyen" helyett a "több gyengébb, kicsit nagyobb helyen" elve alapján. A power ledeknél az egyes modulok teljesítményét növelik, ameddig csak lehet. COB ledeknél pedig egy tokozáson belül több, lehetőleg kisebb teljesítményű [kb. max. 1w] chip kerül egymás mellé. Ergo nagyobb felület - jobb hőleadás, kisebb vakítás. Ezen felül a meghajtó áramot sem kell magasan tartani, mivel elég a chip felületét növelni a nagyobb fényerőhöz - így a hőtermelés is alacsonyabb.
Technológiailag mindhárom utóbbi fényforrás alapvetően SMD chipet használ.

A korábban említett kritériumok miatt végülis a led szalagok és az mr16 gu5.3 foglalatú 12 voltos spotlámpák voltak versenyben. Szalaggal nem szimpatizáltam az elejétől kezdve. Sok megvalósítási leírással, képpel találkoztam a neten az információgyűjtés időszakában, amik - számomra, természetesen - mind azt az információt közölték felém, hogy ezekkel csak a gond van:) Forrasztgatás, méretrevágás, vízhatlanság/páravédelem megoldása... Aztán később találtam tapasztalati leírásokat a használatról a fény szempontjából is. Ezek egybehangzóak voltak azt illetően, hogy a ledszalagok sajnos élettartamuk első néhány hónapjában drasztikus fényerő csökkenésen mennek keresztül. Ez egyrészt a hűtés hiányából/rossz megoldottságából, másrészt a vízállóságért felelős szilikon/gyanta bevonat és a vízpárában található anyagok reakciója miatti sárgulásból/opálosodásból adódik.

Ezért nálam a szalag elég hamar kiesett. Ahhoz a fényáramhoz ráadásul, amire nekem szükségem volt, majdnem 7 méter smd3258-as szalagot kellett volna elosztani valahogy a tető felületén - vagy beruházni a méterenként 7000 forintnál is drágább 24 voltos verzióba, aminek impresszívek az adatai, de a fenti hiányosságoktól ugyanúgy szenved.
Így maradt a spotlámpás megoldás.

Mindhárom létező technológiából próbáltam kikutatni a lehető legjobb megoldást. A power ledek hamar kidőltek, lévén a hőtermelésüket csak nagyon komoly aktív hűtéssel tudtam volna kompenzálni - ahhoz ugyanis, hogy a mindenhol emlegetett 30 lumen/liter értéket át tudjam lépni, az akkor megtalálható power ledek közül 6-7 darabot is a lámpatestbe kellett volna szerelni [átlag 300lm fényáramra voltak képesek]. Ezek mellett a power ledek sugárzási szöge legtöbbször nagyon kicsi, 30-45 fok körüli. A medencém 71 cm hosszú, ez szintén azt jelenti, hogy 10cm magasságban függesztett lámpába sok fényforrásra lesz szükség.

Az SMD ledes spotok hosszú ideig versenyeztek a COB ledekkel, de végül, miután az általam kedvelt webshopba érkeztek új COB lámpák, amik 400 lumenes fényárammal rendelkeznek, egyértelmű győztest hirdettem. A talált SMD spotok ugyanis max. 250 körüli lumenre voltak képesek, ráadásul jellemzően 120 fokos sugárzási szöggel - ami azt jelenti, hogy egységnyi területre megint kevesebb fény esik, sok megy kárba. A nyertes COB spotok 60 fokos sugárzási szögűek.

A konkrét megvalósítás

Hogy lehetőleg mindkét szükséges tartományt megpróbáljam megközelíteni, kétféle spotot rendeltem:
- 6000K színhőmérsékletű hidegfehéret, 400 lumen fényárammal és
- 3200K színhőmérsékletű melegfehéret, 360 lumennel.
Előbbiből hármat, utóbbiból kettőt. Ezek egy 65cm hosszú lámpatestbe kerültek, így a vízfelszín alatt 5-8cm-rel már a teljes medence területét lefedi a fényük.

Összesen 1920 lument szolgáltatnak, ezzel a bruttó méretre 29.5, a nettó kb 55 liternyi vízre 34.5 lumen/watt érték esik. Az általánosan ajánlott 30lm/w határt tehát ezzel el lehet érni, ráadásul a vízoszlopom csak 27cm, tehát jut fény elég mindenhova.

Azért vettem két félét, mert úgy gondoltam, szimulálunk egy kevés napkeltét-napnyugtát a halaknak:). Mivel ezek 12 voltos fényforrások, két külön kört időkapcsolóval csak két külön táppal lehetne megvalósítani - vagy sokat kéne mókolni, így a vezetékezést úgy oldottam meg, hogy a közös tápról két áramkört alakítottam ki, mindkettőben egy-egy egypólusú kapcsolóval.

Ezeket kapcsolom manuálisan - reggel először a melegfehéreket, majd 15 perc múlva a hidegeket is; este fordítva. Ezzel talán valamelyest tudom csökkenteni a fénysokkot a halak számára.

Építés

Volt itthon maradékban beépíthető spot lámpatest. Kétféle, persze, nehogy egységes legyen:) Három fapados kerek, és két kicsit szebb, antik nikkel színű szögletes. Ráadásul a kétféle lámpatest kétféle méretű is: a szögletesek jóval kisebbek.
Ismeretségen keresztül sikerült hozzájutnom egy 10mm vastag, 10cm széles tömör alu rúdhoz. Még kedvesen méretre is vágta nekem, szóval ezt a 65 centis darabot már csak ki kellett vágni a lámpatestek helyénél, és tökéletes, extra hővezetésű alapot kaptam a lámpatesthez. Mivel nem akartam dobozszerű épített akváriumtetőt, ezért a világítótestet függesztve kellett felszerelni - azaz egy dobozt kellett hozzá gyártsak.
Ennek oldalai fenyő lécből, a két rövid oldalon a lezárás pedig 5mm rétegeltből készült. Ebbe a két rétegeltbe is lyukat vágtam - a doboz két végét 1-1 8cm pc ventillátor foglalja el. Egyik végén beszív, másikon kifúj, ezzel folyamatos kereszthuzat is van a dobozban, szintén a hűtés elősegítésére. A doboz tetejét pedig egy légkamrás polikarbonát lemezmaradékból vágott megfelelő méretű darab alkotja, a belenyúkálásokat elkerülendő - bár pont emiatt lett 12 volt, hogy ez se okozzon gondot.



Elsőnek kivágtuk egy akvarista társ segítségével a lyukakat az aluból.




Utána a két hosszanti oldal alsó széléhez közel csináltam 1-1, 7-8mm mély hornyot. Ezekbe kerül az alulemez két oldala.



Ezeket, nem lévén se körfűrészem, se marógépem, flexszel csináltam: hosszában bevágtam a két oldalt, majd kis kézi vésővel kifaragtam. Ahhoz képest egész használható lett.

Innen már csak pár lakkréteg következett, és jöhetett az összeállítás, majd a vezetékezés, végül az egész doboz felfüggesztése egy falra szerelt polc konzoljaira. Ehhez aprószemű láncot vettem, kb. 60-80 centire volt összesen szükség.

A végeredmény:



Érdekességképpen pár kép a fényekről. Amíg a világítás nem lett kész, viszont a medence már feltöltésre került [kicsit hamar ültettem be a növényeket, onnan már nem volt visszaút] két 11 wattos kompakt izzó próbált valamiféle félhomályt varázsolni a víz fölé. Ezt lefotóztam, és a beállításokat felírtam, majd később a ledekkel ugyanezekkel a beállításokkal is lőttem egy képet. Hát a különbség ég és föld.



A ledes kép a mentett beállításokkal elég jól beégett, szóval helyesbítés után is csináltam egyet, hogy valamennyire élvezhető legyen.


Költségek

Az egész világítótest megvalósítása a következő költségekkel járt:
- led spotok: 5db x 2 390 Ft = 11 950 Ft
- mr16 foglalatok: 5db x 121 Ft = 605 Ft
- 60w led táp [12vDC, 5A] = 4 079 Ft
- kéteres vezeték: volt itthon, kb 2-3 méter fogyott [de lehet, hogy kevesebb:)]
- postaköltség = 990 Ft
- faanyag: 2x 80cm fenyő kerítésléc, 2x 10cm x 10cm x 5mm rétegelt = ~1800 Ft
- kapcsolók: 2x 1pólusú nyomógomb = 120 Ft
- ventillátorok: kukázva halott pc tápból
- alu rúd: ingyé' volt, de kg-onként kb. 1200 forintos nettó ára van. a rúd maga kb. két kilós.
- lánc: métere 270 forint. 2 métert vettem, de elég lett volna 80cm = 216 Ft
- beépíthető lámpatestek: maradék, de darabja a fapados fehérnek kb = 900 Ft

ez így együtt összesen ~20 600 forint. Az elfekvő vagy ingyenes anyagokkal együtt sem került volna többe, mint 26 ezer forint. Cserébe elvileg világít, míg világ a világ, plusz két nap :), gyakorlatilag nem melegít semmit - a spotok üvege megfogható szemből, még csak épp langyos - és a növények láthatóan szeretik, minden nő, még az anubias is hozza a heti egy levelét. A halaknak pedig barnul a feje búbja.

Nagyjából ennyi. Az elkészítést illetően a dolgok nagy részét nem írtam le, az elméleti és megvalósíthatósági információkra koncentráltam, hogy látható legyen, mennyire használható ez a technológia. Bárkinek bármilyen kérdése van, szívesen segítek, ahogy tudok.

További érdekességként ajánlom ezt az oldalt


Nedőzz!
Az alábbi felhasználók mondtak köszönetet: saluosi

Kérlek Bejelentkezés, csatlakozz a következő beszélgetéshez: vagy Fiók létrehozása.

Moderátorok: Koka
Oldalmegjelenítési idő: 0.134 másodperc
Bejelentkezés
Legutóbbi fórumbejegyzések
    • Az akvárium szûrése
    • A lebegtetett vagy bugyogtatott homokszűrésről szintén érdekelne a tapasztalatok! Méretezésekkel, kialakításokkal ,hatékonysággal...
    • 1 napja 1 órája
    • AM Nyomtatott kiadás
    • Bocs, a múltkor elfeleljtettem rákérdezni, de most beszéltem Pasával, hetekkel ezelőtt feladta a megadott ózdi címre... Lehet, hogy már ott...
    • 3 hete 5 napja