Parametry LED osvětlení aneb trocha matematiky s LED pásky

Při výrobě LED osvětlení pro akvárium jsem se potýkal s několika otázkami/problémy při výběru LED pásků. Proto jsem se rozhodl sepsat několik bodů, která vám mohou pomoct s výběrem. Bude to trocha matematiky, ale to snad nikoho neodradí :-).

LED pásky jsou vybírány pro účel osvětlení akvária, proto veškeré parametry budou voleny z tohoto hlediska:

1. Světelný tok, intenzita osvětlení.
   
   - Úkolem je osvětlit akvárium o velikosti 240litrů - 120 x 40 x 50 cm.
   
   - Nejprve dvě základní definice :
   
   Světelný tok vyjadřuje množství světelné energie, kterou přenese záření nebo zdroj vyzáří za časovou jednotku s přihlédnutím k citlivosti průměrného lidského oka na různé vlnové délky světla (zdroj: http://cs.wikipedia.org). Jednotka je lumen.
   
   Intenzita osvětlení je definovaná jako světelný tok dopadající na určitou plochu. Je tedy podílem světelného toku (v lumenech) a plochy (v metrech čtverečních). Jednota je lux.
   
   - Z článku (na serveru  http://rybicky.net) jsem se dočetl, že dostačující hodnota intenzity osvětlení pro růst většiny rostlin je 8000 lx. Pokud má někdo přesnější informace, rád si poslechnu více ;-). Na osvětlení akvária 240l popsaného výše pak dostáváme potřebnou hodnotu světelného toku: 8000 * (1,2 * 0,4) = 3840 lm.
   
   - V LED e-shopu jsem vybral jedny z "více svítivých" pásků, konkrétněji pásky se světelným tokem 1500 lm/m (lumenů na metr). Vzhledem k nejdelšímu rozměru akvária 120cm jsem použil pásky o délce 110cm, celkem jsem použil 3 pásky. Ve výsledku to máme 3 x 1,1 x 1500 lm = cca 5000 lm na AQ (=akvárium). Minimální hodnota nám vyšla 3840 lm, se 3 LED pásky se dostáváme na hodnotu 5000 lm, což je podle mě dostatečný světelný tok.
   
   
   
2. Barevná teplota světla (též teplota chromatičnosti). 
   
   - Definice: Barevná teplota světla charakterizuje spektrum bílého světla. Neboli světlo určité barevné teploty má barvu tepelného záření vydávané černým tělesem, zahřátým na tuto teplotu (zdroj: http://cs.wikipedia.org).
   
   - Po přečtení několika článků o pěstování rostlin jsem došel k závěru, že vliv barevné teploty na růst rostlin je pouze minimální vzhledem k důležitosti intenzity a délky svícení, které jsou mnohem závaznější. Tento názor berte prosím s rezervou, nehodlám se věnovat rostliným akváriím holadského typu a tato teorie samozřejme platí u sladkovodních akvárií.
   
   - Velmi pěkný článek věnovaný osvětlení akvárií je zde - http://planta.aquariana.cz/osv_rostl.htm. Odtud jsem čerpal informaci: "Lze však odvodit, že nejvíce se na fotosyntéze podílí část spektra v modrofialové a červené oblasti (přibližně 400 - 500 nm a 600 - 700 nm)". Dále: "Čím vyšší je barevná teplota, tím větší podíl krátkovlnných ("modrofialových") složek záření obsahuje".
   
   - Rozdíl mezi studenou bílou a teplou bílou je vidět na spektrálních grafech (zdroj: http://svpc.vn.cz)
   
   

   

   Spektrální graf "bílého světla" (okolo 6000 K).

   
   
   
   

   

   Spektrální graf "teplé bílého světla" (okolo 3000 K).

   
   
   - Na výběr LED pásku má v tomto ohledu tudíž vliv i naše estetika. Dle mého názoru je studená bílá vhodnější, teplá bílá "barví" akvárium  už hodně do žluta. Já jsem zvolil kombinaci.
   
   - Zvolil jsem:
   

    2 pásky "studená bílá" = 6000 - 6500 K

    1 pásek "teplá bílá" = 2800 - 3500 K

   
   
   
3. Spotřeba elektrické energie LED pásku.
   
   - Jelikož jsem si celé osvětelní výraběl sám, zajímalo mě, jak náročné světlo jsem vlastně zkonstruoval :-).
   
   - Dle výrobce měly pásky spotřebu 14,4 W/m.
   
   - Teoretická spotřeba 3 pásků po 1,1 metru = 3 x 1,1 x 14,4 = 47,5 W. Zdroj by měl být volen s nejméně 20% rezervou. V mém případě jsem zakoupil 72 W zdroj.
   
   
   
4. Reálná spotřeba elektrické energie.
   
   - Teorie je teorie, ale realita je realita aneb změřme si spotřebu sami.
   
   - Změřil jsem spotřebu digitálním wattmetrem a výsledek je (mile) překvapivý. Činný výkon celého zapojení 3 pásků i se zdrojem je 25 W ! Jak jsem později zjistil, menší spotřeba není dobrý signál aneb obvodem teče menší proud a pásky svítí pod své možnosti - více v článku zde
   
   - Detailněji: Při 230V tekl zapojením proud 0,210A. Účiník byl roven hodnotě 0,51. Výpočtem dostaneme P = U * I * cos(fí) = 230 * 0,21 * 0,51 = 25 W, což jsme dostali výše zmíněnou hodnotu.
   
   
   
   
5. Zhodnocení.

- S vlastní výrobou LED osvětlení, jejími parametry i spotřebou jsem moc spokojen :-). Kdo váhá jestli si koupit hotové zářivkové osvětlení či si vyrobit vlastní LED, jednoznačně doporučuju pustit se do výroby. LEDkám zdar! ;-)



V případě dotazů neváhejte a pište na radek.krizka@gmail.com!