LED for dummies

[Penta]

Започвам тази тема с предварителната уговорка, че най-доброто LED осветление си остава направеното от набор от мощни диоди, подбрани да излъчват в различни спектри на светлината.
Обаче! да се изработи нещо такова не е за всеки. Трябва добър профил за радиатор, да се избере схема на свързване, често диодите се продават без основа на която да се закрепят и т.н.т.
Един компромисен вариант е навлезлите от скоро на пазара Chip On Board (COB) LED диоди. Притежават много голям интензитет на излъчване, компактни са, с много добри топлинни характеристики и най-вече са лесни за употреба.
Произвеждат се в различни форми - кръгли, квадратни (такива са LED прожекторите) и правоъгълни.
(илюстрациите са примерни)


Воден от любопитството и малкото свободно време си поръчах от Ebay този COB LED диод:



Информацията беше оскъдна :
Захранване : 12-14V
10W (следователно малко над 800mA)
Pure White (6000-6500K)
Luminous flux: 1000LM
Размери: 12cm x 3.5cm

С ясното съзнание че това е Китайски диод, нямах никакво намерение да го ползвам на пълна мощност, затова го избрах по-мощен от необходимото и го захраних със стандартен токов драйвер 700mA (горе-долу на 80% от спецификацията).



На 700mA са и стандартните масово продавани токови драйвери у нас.Има варианти с 350mA, 700mA, 1050mA....
В резултат на това модула се държи в ръка с усещането за "мека топлина" 
А сега по същество:

Избор на подходящ диод
Темата за избор на цвят е обсъждана много пъти, правилата са като при мощните едноватови диоди. Колкото по-скъпи са диодите, толкова по-добри характеристики имат. Основно правило за всички е че колкото по-топъл е цвета им толкова по-висок е коефициента на цветопредаване CRI т.е. цветовете са по-близки до реалните. (CRI>70 студени, CRI>80 топло бели)
За по-голям аквариум ще са необходими няколко модула. За 20-30л обаче е достатъчен един 10W правоъгълен, монтиран на 3-4 пръста над ръба на аквариума. Ъгъла на светене е 120 градуса така че малък аквариум се осветява доста равномерно. Тук обаче не става въпрос за професионално направено осветление, а такова за глупаци.
Необходимо е при закупуването да се информирате за какво напрежение и ток са предвидени диодите и да си закупите токов драйвер с (желателно) малко по-слаби или същите параметри - не е ядрена физика.

Монтаж
Подобно на LED лентите, запоявате червения проводник на драйвера за "+" на модула, черния за "-". В другия край на драйвера свързвате кабел за 220V. Може да се монтират няколко модула, най-добре свързани последователно, защото избора на драйвери с различно напрежение е по-голям и по-лесен - 12V, 24V, 36V..
Посредством малки винтчета закрепвате модула, най-добре на метална повърхност. Не е необходимо да бъде оребрен радиатор, не Ви трябват и вентилатори. И това е то !

Лично аз имах под ръка корпус от PL лампа (изгоряла разбира се) и след като го изтърбуших монтирах модула вътре. Как влияе светлината на растенията ще разбера скоро, визуалния ефект обаче ми хареса. Исках да си начеша крастата да пробвам LED, а след кратките ми опити със 3x1W лампи осветяващи само в малък участък и тъмни зони между тях, исках нещо което да осветява равномерно. Е, COB LED модулите правят точно това.

Успех на ентусиастите !

[niky]

Много полезна статия. Мисля да я сложа и на сайта. Благодаря за усилията

[azanzu]

И аз да добавя малко инфо дълго е но който го интересува :
СВЕТОДИОДИ С МАЛКА МОЩНОСТ ( Серии 272, 7030, 173, PR2 ) 

Светодиодите ( LED ) са полупроводникови елементи, които излъчват светлина при протичане през тях на електрически ток. Според технологията на изработка и материалите от които са изградени, светодиодите могат да излъчват светлина в целия видим спектър, в инфрачервения и ултравиолетовия. Основните електрически параметри, които е необходимо да се знаят за един светодиод, за да може да се гарантира оптималната му работа са: номинален ток в права посока ( If ) и пад на напрежение в права посока ( Uf ). При масово използваните стандартни диоди ( например нашите серии 272, 7030 и 173 ), обикновенно падът на напрежение в права посока е около 2V за червените и жълтите и около 3.2V за зелени, сини и бели. Номиналният ток обикновенно е около 20mA. Характерна особеност на някои светодиоди ( зелени, сини и бели ) е че те са чувствителни към статично електричество и при работа с тях трябва да се вземат съответните предпазни мерки.

Когато светодиодите трябва да се захранят от източник на постоянно напрежение ( U ) ( адаптер, захранващ блок, акумулатор, батерия и др. ) последователно на тях трябва да има токоограничаващ елемент или схема - най-често резистор ( R ). При необходимост от светене на много диоди, те се свързват в групи ( Фиг.1 ).






Примери за групи с определен брой диоди и съответните резистори са дадени в таблиците по-долу. Когато броят на светодиодите надхвърля възможността да се свържат в една група, те се свързват в определен брой самостоятелни групи с резистори и след това се свързват паралелно към захранването. ( Фиг. 2 )



 

Внимание! Винаги използвайте токоограничаващи резистори, които да гарантират, че през светодиодите няма да протича по-голям ток от максимално допустимия (обикновенно 20-25mA). В противен случай, те могат да дефектират или животът им да се скъси многократно. За най-добър резултат използвайте стабилизирани захранващи източници, изхода на които не се влияе от товара и промените на входното напрежение.



МОЩНИ и COB СВЕТОДИОДИ ( EDISON, CREE, OSRAM, SAMSUNG и др. ) 

Мощните светодиоди ( POWER LED ) и техните разновидности COB LED (Chip-On-Board) са полупроводникови елементи, които подобно на обикновените светодиоди с малка мощност, излъчват светлина при протичане през тях на електрически ток. Според технологията на изработка и модела, мощните светодиодите по същество представляват определен брой единични светодиоди с малка мощност, обединени в един или няколко полупроводникови кристала и свързани по определен начин. Разликата между мощните и COB светодиодите се състои в начина на затваряне на тази съвкупност от светодиоди и/или кристали със светодиоди в един корпус. При мощните светодиоди, това се осъществява в корпус с малки размери, предназначен за запояване върху подходяща топлоотвеждаща платка, най-често метална. При COB светодиодите от своя страна, полупроводниковите кристали на светодиодите са монтирани и заляти със защитно покритие, директно върху метална или керамична подложка, която в повечето случаи е предвидена за директен монтаж и закрепване на охлаждащ радиатор. Формата на подложката най-често е кръгла, правоъгълна или с друга стандартна форма (напр. "звезда") и има отвори или обособени места за закрепване. Понякога се практикува и залепване със специални термопроводящи лепила или самозалепващи фолиа и подложки. 

ОХЛАЖДАНЕ НА МОЩНИ и COB LED: Всички мощни светодиоди се нуждаят от надеждно и подходящо охлаждане, тъй като при работа разсейват значителна топлина. За разлика от другите светлоизточници (крушки с нажежаема жичка, халогенни луни, газоразрядни лампи и т.н.), които могат да работят нормално при температури на корпуса си над 200-300 градуса, светодиодите задължително трябва да се охлаждат и температурата им не бива в никакъв случай да надхвърля максимално допусимата ( 80 - 100 градуса ). В повечето случаи, работната температура трябва да се поддържа доста по-ниска от това, защото продължителноста на светене (максималният живот) на светодиодите зависи в много голяма степен от това. ( над 70 градуса, всеки 10 градуса повече, намаляват живота на светодиодите няколко пъти ) 

РАДИАТОРИ за охлаждане на LED: Охлаждането на мощните и COB светодиоди се осъществява с подходящи радиатори (най-често алуминиеви), които обикновено са оребрени с цел максимална излъчваща площ и ефективност. Колкото по-големи размери и площ има радиаторът, толкова по-голяма мощност може да разсее, т.е. може да охлажда по-мощни светодиоди и да поддържа по-ниска тяхната температура. Именно охлаждането е причината, всички мощни LED осветителни тела (LED лунички, LED крушки, LED прожектори) да бъдат с алуминиеви и оребрени корпуси - те изпълняват функцията на радиатори за мощните светодиоди вътре в тялото. Това предполага и свободен достъп и циркулация на въздух около тях, за да може топлината да се излъчва ефективно. По тази причина, трябва да се избягва затваряне на LED осветителни тела, особено с по-голяма мощност, в корпуси или пространства с малки размери, където няма свободна циркулация на въздух. 

ТЕРМИЧЕН КОНТАКТ И СЪПРОТИВЛЕНИЕ: Дори да имате много голям и ефективен охлаждащ радиатор, ако температурният контакт между него и светодиодните кристали не е добър, топлината няма да може да се придвижи от тях до радиатора и от там да се излъчи, а ще доведе до прегряване или дори разрушаване на светодиода. А в същото време радиаторът ще остане студен. За да се избегне това, трябва да има много добър температурен контакт между отделните топлопроводящи материали по целият път на топлината от LED кристалите до радиатора и околния въздух. Това включва преходите: кристал-корпус на мощния светодиод, преходът корпус-метална платка и преходът метална платка или подложка - радиатор. Тук е мястото да се спомене основното предимство на COB светодиодите - при тях LED кристалите са монтирани директно върху метална или керамична подложка, което премахва един от изброените температурни преходи и подобрява значително топлоотдаването. 

И докато няма как да се повлияе на температурния преход кристал-корпус при мощните LED и прехода кристал-подложка при COB LED (техните термични съпротивления зависят от производителя и са обявени заедно с другите технически параметри за всеки модел), много е важно да се осигури добър термичен контакт (малко термично съпротивление) на другият основен преход: метална платка или подложка - радиатор. (При мощните LED е важен също и преходът: корпус-платка, което се постига с качествено и надеждно запояване върху подходяща платка или подложка) 

Механичното закрепване към радиаторът на COB светодиодите и металните платки или модули с мощни LED, трябва да осигури максимално добър термичен контакт. Условията за това са: гладки и равни повърхности за плътно и равномерно прилепване една към друга и употреба на подходяща топлопроводяща паста, термопроводяща лепенка или термопроводящо лепило. Всичко това се налага за да се избегне наличието на разстояние и въздух между двете повърхности, тъй като въздухът е термичен изолатор и влошава много температурния контакт.

ВАЖНО! - Трябва да се има предвид, че докато обикновените светодиоди са затворени в твърди и здрави корпуси от епоксидни смоли, мощните и особено COB светодиодите са много чувствителни към механични въздействия, деформации и натиск, особено в областа където са разположени кристалите. Избягвайте всякакъв контакт, особено натиск в тази област, защото това може да доведе до чувствително влошаване на параметрите, скъсване на вътрешните електрически връзки и разрушаване на светодиода. Не използвайте никакви почистващи тежности или химикали.

ЗАХРАНВАНЕ и СВЪРЗВАНЕ: Освен доброто охлаждане, другото основно условие за ефективна, надеждна и продължителна работа на Мощните и COB светодиоди, модули и осветителни тела, изградени с тях, е правилното им захранване. Тъй като са високотехнологични, прецизни и сложни елементи, всички светодиоди са много чувствителни към механични, електрически и електростатични въздействия. Дори най-качествените, ефективни и дълготрайни светодиоди могат да работят лошо и дори да дефектират ако са захранени неправилно или от захранващи блокове с ниско качество и лоши параметри.

Всички мощни и COB светодиоди (с много малки изключения, обикновено високоволтови или други със специално предназначение) са предназначени за захранване от захранващи блокове, осигуряващи постоянен и стабилизиран изходен ток. (работещи в режим C.C. - Constant Current или както често биват наричани: "токови драйвери"). Напрежението в права посока на мощните светодиоди и COB модули е важен техен параметър и по него се избира подходящо захранване, способно да осигури изходно напрежение с равна или по-висока стойност при съответния постоянен изходен ток. Това, обаче НЕ означава, че могат да се използват захранващи блокове с постоянно изходно напрежение без режим C.C., дори когато стойноста на изхода им е близка или равна на напрежението в права посока на светодиода или модула. Такава грешка обикновено води до повреждане на светодиодите.

В много случаи, мощните светодиоди и модули могат да се използват работейки с мощност по-ниска от максималната им. Това обикновено се използва при осветители с възможност за димиране (регулиране на силата на светене), както и при системи, където трябва да се постигне максимална ефективност и икономичност (при по-малък ток и по ниска работна мощност, един и същи мощен светодиод или модул, има по-висока ефективност измервана в lumen/W. Например ако един 20W COB модул, който при 20W има ефективност 90lm/W, се пусне да работи с два пъти по-нисък работен ток и мощност около 10W, ефективноста му ще надхвърля 100lm/W. В тези случаи, отделяната топлина също е много по-малко и могат да се използват радиатори с по-малки размери ако това се налага. Съществуват димируеми и регулируеми токови захранващи блокове при които изходният ток може да бъде управляем ръчно или от външен управляващ сигнал. 

ВАЖНО! Никога не включвайте първо токовият захранващ блок преди той да бъде надеждно свързан към мощните светодиоди или COB модули! Това ще предизвика поява в изхода на захранващия блок на максималното му изходно напрежение и ако след това към него бъдат включени светодиодите или модулите, това почти сигурно ще ги повреди веднага.

ВАЖНО! Никога не свързвайте прекъсвачи или ключове между токовия захранващ блок и мощните светодиоди или модули. Това ще доведе до тяхната повреда. Включване и изключване на осветлението се извършва само с прекъсване на захранването на самия токов захранващ блок.

Очаквайте скоро още информация и подробности.

[petko]

"ОХЛАЖДАНЕ НА МОЩНИ и COB LED: Всички мощни светодиоди се нуждаят от надеждно и подходящо охлаждане, тъй като при работа разсейват значителна топлина. За разлика от другите светлоизточници (крушки с нажежаема жичка, халогенни луни, газоразрядни лампи и т.н.), които могат да работят нормално при температури на корпуса си над 200-300 градуса, светодиодите задължително трябва да се охлаждат и температурата им не бива в никакъв случай да надхвърля максимално допусимата ( 80 - 100 градуса ). В повечето случаи, работната температура трябва да се поддържа доста по-ниска от това, защото продължителноста на светене (максималният живот) на светодиодите зависи в много голяма степен от това. ( над 70 градуса, всеки 10 градуса повече, намаляват живота на светодиодите няколко пъти )  "


Едно уточнение.
За мощните диоди е желателно температурата на кристала да не превишава 50 градуса.

[Penta]

Обичам да експериментирам, та експериментирах със 10W LED прожектор. И преди бях чел че китайските 10 ватови прожектори работят много под тази мощност, но се убедих че моя 10W COB без рефлектор свети двойно по-силно от прожектор. Ако на някой му е любопитно.

[Penta]

Осветлението от първия пост все още работи много добре. В летните жеги при допир с ръка се усеща просто като  топло. В 20 литров аквариум свети горе-долу като 1ват/л. луминисцентно осветление и камъните леко позеленяха. Явно съм налучкал правилния ъгъл на пречупване от страничните стъкла защото по тях няма и една зелена точка. Припомням че COB-a работи с мощност под номиналните 10W (около 9W)

И така, като специалист по "Как да не свършим една работа или ако се налага поне да стане бързо" Ви представям следващия си проект :

LED осветление надве-натри.

Втори вариант :

Този проект е за хора с още по-малко време от предишния. Всичко от което се нуждаете са LED спот лампи, керамични фасунги за тях, лустер клема  и захранващ кабел. За най-подходящи намерих спот лампите с цокъл GU10 работещи директно на ~220V. Ще Ви е необходим и капак  с минимална вътрешна височина 7см, понеже лампите монтирани във фасунгите са точно 6см. Ако се използват спот лампи с мощност по-голяма от 4W то те често са с по-голям размер.
След като обиколих Шейново и Шекерово, включително хипермаркет за китайски стоки "Avetisyan"  и се втрещих от цени (9-15 лв), минах през малко квартално магазинче и намерих това което търсех на "народна цена" - COB LED спот лампа от 4W на цена 4.60лв с гаранция и всичко.



Залепих на бързо един П-образен капак от ламинат и воала!



Фасунгите вървят с къси но красиви кабелчета, подложих по две гайки отдолу за да не се прищипват, монтирах една лустер клейма в центъра и събрах краищата им.



Избраните от мен LED спот лампи фокусират светлината с ъгъл 38 градуса , като според мен за осветление стоящо малко над аквариума най-подходящи са 30-45 градуса насоченост на лампите.



Малко данни:
Аквариум 55 см х 26 см и висок 36 см. Лампите са 6 броя по 4W 6400K с разстояние до водната повърхност 9-10 см.
По номенклатура лампите са 250lm. Моя аквариум е бавен и осветлението работи 7 часа, визуално светлината е доста силна, но не прекалено. Дължината на капака разделих на 4 равни сектора и разположих лампите по краищата им, но в двата края остава по-тъмно (в единия ъгъл има анубиас и е ОК за мен). За бърз аквариум със торене и CO2 ще трябва още един ред от две лампи, като при разделянето на капака на сектори за по-равномерно осветяване трябва да се съобрази външните два сектора да са по-тесни, понеже вътрешните се припокриват.

Надявам се да съм Ви бил полезен, могат да се направят и други варияции на моята идея.
Живот и здраве един ден може да се наканя да сглобя осветление от едноватови диоди -  с подложка, радиатор и фокусиращи лещи. Както си му е реда. Не е сложно.

[d256h]

Проблема с ЛЕД осветлението е, че липсва повтаряемост. Това значи, че някой нещо направил, после пробвал и на база проба грешка, в крайна сметка подкарва аквариума. Никъде не виждам, като се говори за ЛЕД осветление да се борави с дименсия, освен нищо не значещия ВАТ. Никъде не виждам някъде, някой да дава Луксове, Кандели или Лумени, с които да се пресметне недвусмислено, колко осветителни модули ти трябват и какви ресурси за охлаждане и др. ти трябват. Но нищо, в началото винаги е така, ще следим развитивто на техниката в осветлението.
и...
Не е лошо да се предвижда използването на дифузьори или цветни филтри при ЛЕД осветление, защото излиза по-евтино, ако трябва по електронен път да се коригира интензитет или цветна температура..
(Поздравления за Пента, който ясно и точно споделя опита)

[Penta]

Никъде не виждам някъде, някой да дава Луксове, Кандели или Лумени, с които да се пресметне недвусмислено, колко осветителни модули ти трябват и какви ресурси за охлаждане и др. ти трябват.

Ами всъщност "Луксове, Кандели или Лумени" нямат толкова голямо значение за растителен аквариум. Важен е  PAR в различните части на аквариума.

[bevstatiev]

Според мен PAR е една нищо не значеща единица, защото няма да намерите светодиод, в чиято спецификация да пише колко PAR-а е излъчането му. Още повече, че различните растения имат различни изисквания към спектъра на светлината, в зависимост от цвета си.

От друга страна повечето мощни LED-ове задължително си имат спектрална характеристика (Relative Spectral Power Distribution), която в комбинация със светлинния поток в Лумени и ъгъла на светене дава една добра представа за LED-а.

[Penta]

От друга страна повечето мощни LED-ове задължително си имат спектрална характеристика (Relative Spectral Power Distribution), която в комбинация със светлинния поток в Лумени и ъгъла на светене дава една добра представа за LED-а.

Сиреч параметъра "километра в час" не е важен. Важно е да се знае оборотите на двигателя , предавателното число на трансмисията и диаметъра на гумите....глупости говориш.

[bevstatiev]

Сиреч параметъра "километра в час" не е важен. Важно е да се знае оборотите на двигателя , предавателното число на трансмисията и диаметъра на гумите....глупости говориш.

Нямах това предвид. Чисто и просто това е нещо което е трудно за изчисляване и е много относително, а най-важното е че го няма в спицификацията на нито един светодиод. Когато ние правим каквито и да било предположения и проектираме някаква система, трябва да се осланяме на такава информация от производителя с която разполагаме - спектъра на излъчваната светлина, лумените и ъгъла на светене.

[Penta]

Съгласен съм, това със сметките как да се подбере оптимален брой и сила е обсъждано доста. Ама точно в тема " Led for Dummies" не му е мястото
Направих тази отделна тема специално за елементарно осветление - слагаш няколко броя 4 W лампи, наблюдаваш известно време. Ако трябва отвиваш крушката и слагаш 1-2 по-мощни или по- слаби. Да е простичко, нищо да не изчисляваш и проектираш.
Например в левия ъгъл има Анубиас - там могат да се сложат 2 лампи по 3W. В средата са червени растения - средните две лампи по 5W. В дясно е Ротала - 4 ватовите крушки.

Sent from my Mi 4i using Tapatalk

[Penta]

За да има все пак някаква инфрмация как влияе на растенията осветлението с LED COB модула показвам без редакция една снимка "Преди и Сега" на аквариума с Utricularia graminifolia.

[Penta]

Бавния аквариум с LED spot крушките. Преимуществото им е че растенията започват да червенеят още от грунда, вместо близо до повърхността.



Това е без добавяне на CO₂, торове, камо ли желязо.

[niky]

За да има все пак някаква инфрмация как влияе на растенията осветлението с LED COB модула показвам без редакция една снимка "Преди и Сега" на аквариума с Utricularia graminifolia.

Би ли споделил как точно я отглеждаш тази Утрикулария (може и в отделна тема, това тук ще го изтрия после). Аз пробвах в един 10 литров аквариум, без СО2, с диодно осветление и не ми се получи много успешно. Растението е живо, но не расте особено. Да не говорим че в грунта който имам не се задържа и изплува и после няма засаждане. Е, имам още от нея, но считам опита за неуспешен.
При теб изглежда прекрасно.