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!

Výroba krytu a LED osvětlení pro akvárium

Novinka: Po přečtení tohoto článku o výrobě krytu s LED osvětlením si můžete přečíst i moje Zkušenosti s LED osvětlením po roce svícení.

Po několika letech se vracím opět k akvaristice. Už jsem se na to těšil dlouho :-). A jelikož si chci akváruim "postavit" sám a ne vše jenom koupit, rozhodl jsem se, že si vyrobím vlastní kryt na AQ spolu s LED osvětlením. Musím poznamenat, že jsem se inspiroval několika pěknými návody jak na serveru www.rybicky.net, tak výborným návodem na http://www.cichlidworld.eu/.

Základní údaje: akvárium má objem 240l - 1200 x 400 x 500 mm.

Ještě několik poznámek proč právě LED osvětlení. Měl jsem dilema mezi "novějšími" T5 trubicemi a LED osvětlením. Staré T8 trubice jsem zavrhl hned. Nejprve jsem vybral variantu s T5 trubicemi, protože jejich svítivost je dobrá, pořizovací cena ucházející, a také poměr lm/W (= světelný tok na watt) dobrý (je to jeden z důležitějších parametrů výběru osvětlení, protože v AQ svítíme denně okolo 8-10 hodin, tudíž účinost se projeví v ročním vyúčtování za elektřinu). Chtěl jsem zkusit ale modernější variantu LED osvětlení s pro mě následujícími výhodami:

• Je to nová technologie - bude mít delší životnost, bude úspornější atd. (proč by jinak LED osvětelní existovalo, že :-))
• Pracuje s bezpečným (malým) napětím 12V, tudíž si s ním mohou vyhrát i laici = já

Edit: Přidávám fotku, jak vypadá akvárium po půl roce. LED pásky zatím fungují bez problémů. Fotka je lehce podexponována (-0,7):

Takto vypadá akvárium po půl roce.

Edit II.: Přidávám fotku po 1. roce (nyní svítím 4 LED pásky):

A takto po 1. roce...

Nebudu uvádět přesně pořizovací cenu všeho materiálu a nářadí, pouze velmi orienační nástřel. Proč? Protože v novém bytě nevlastním téměř žádné nářadí počínaje kladivem a šroubovákem, a proto mé návštevy Hornbachu - i několikrát denně - vždy kvalitně provětraly peněženku. Nicméně výroba krytu má kromě skvělého pocitu vlastnoručně zhotové věci i ekonomický přínos a možnost navrhout "svou" intenzitu osvětlení v AQ. Cena vlastního krytu bude určitě menší než hotový kryt s nevyhovujícím počtem zářivek a nemožností dalších zásahů.

Konečně k výrobě krytu. Z dřevěných latí jsem zhotovil základní rám. Přiznám, že jsem to dělal na 2x. Je důležité si zvolit dostatečnou výšku latí (20mm je málo), protože pak se světlo přišrubované na horní desku dostává nebezpečně nízko nad vodní hladinu a tím je znemožněno připravit "kvalitní" chlazení z ALU profilů. Proto jsem použil latě výšky 50mm. Pro zpevnění rámu jsem použil sedlové úhelníky.

Základní kostra krytu. Vše vyrobeno v kuchyni na zemi :-).

Kostra zpevněna sedlovými úhelníky.

Dalším krokem je olištování tohoto rámu. Byl pro mě probém sehnat dostatečně vysokou a přitom úzkou lišku. Sehnal jsem lištu 57mm x 9mm, která sice zakryje i nahoře položné víko (tloušťka 10mm), ovšem již nebude přesahovat dolů přes okraj akvária, takže víko bude pouze položeno na akváriu. Z důvodu nebezpečí spadnutí víka z AQ jsem rám ještě olištoval dole menšími lištami (20mm x 5mm). Lišty jsem lepil voděodolným klihem koupeným náhodou v Lidlu.

Klížení lišty a základního rámu.

Pro zpevnění celku jsem lištu ještě přišruboval z vnitřní strany několika šrouby:

Detail zpevnění kostry sedlovým úhelníkem a dalšími vruty k liště.

Test, zda kostra dobře sedí na akváriu spolu s již přiklíženou lištou.

Jako materiál na zakrytí AQ jsem vybral OSB desku. Dobře odolává vlhkosti, což je nejdůležitější parametr. Z tohoto důvodu bylo lamino vyřazeno. Chtěl jsem, aby bylo víko co nejlehčí, proto jsem zvolil nejtenší tloušku OSB desky a to 10mm. Z takto tlusté OSB desky jsem si nechal nařezat 2 dílly, 1200 x 250 mm a 1200 x 150 mm, které k sobě připevním piánovým pantem (klavírní pant je ten šiřší :-)).


Dále lakování/barvení. Lišty mají hezkou strukturu dřeva, proto jsem použil voděodolnou ale vodouředitelnou lazuru. Na horní OSB desku jsem použil opět voděodolnou a vodouředitelnou barvu. Vše v odstínu ořech. Barva vůbec nesmrdí, nátěr doma v interiéru bez problémů, dokonce je vhodná pro nátěr hraček.

Základní nátěr horní OSB desky, opět kuchyň jako dílna.

Zkouška krytu na akváriu po natření horní OSB desky:

Detail spojení OSB desek (ještě nenatřená kostra).

A celkový vzhled.

Dalším bodem byla příprava ALU kostry/chlazení pro LED pásek, vše jsem nakoupil v Hornbachu. Aby byla ALU kostra pevnější, jako základ jsem použil U-profil napříč OSB deskou, který bude sloužit jako podklad pro ALU pásovinu tloušťky 2mm a šířky 20mm, na kterou po té nalepím LED pásek.

Dobře radím, nejprve si důkladně promyslete konstrukci ALU kostry. Narazil jsem na problém, jak k sobě připevnit ALU U-profil a ALU pásovinu. Původně jsem je chtěl k sobě sešrubovat šroubami s matkami. Tak jsem také začal. Ale jelikož není v U-profilu místo na utažení malých matic a lepit chemoprénem se mi nechělo, přišruboval jsem pásovinu vrutem přes U-profil přímo k OSB desce (zvolte dostatečně dlouhé vruty, v OSB desce vše drží o hodně míň než v masivní kostře).

Výroba ALU kostry pro LED pásek.

Protože na ALU pásovinu budu lepit LED pásek, je potřeba šrouby zapustit do pásoviny. Je to pracné,
ale vrtání do hlíníku šlo to dobře a hlavně mě to bavilo, takže 6mm vrták provedl rozšíření díry na hlavu vrutu.

Navrtání ALU U-profilu jako základ chlazení LED pásků.

Lepení LED pásku + pájení přívodních kabelů. Kabel je klasická dvoulinka průměru 0,3 mm.

Co se týče LED pásků, použil jsem pásky se světelným tokem 1450 lm/m. Použil jsem 3 pásky délky 110cm. Ve výsledku to dělá 3 x 1,1 x 1450 lm = cca 4800 lm na AQ. I subjektivně se mi tato hodnota zdá naprosto dostačující. Dalším krokem je samotné lepení LED pásků a pájení přívodních kabelů. V prodejně s LED pásky mi poradili, abych okraje pásků ještě (ikdyž jsou voděodolné) "přetřel silikonem". Ke spojení 2 OSB desek jsem použil již zmiňovaný piánový pant. Hotová horní část krytu pak při zkoušce přímo na akváriu vypadá takto:

Otevřený horní kryt s detailem jednoho LED pásku.

Pohled zespodu na rozsvícené LED pásky.

Posledním tečkou je nalakování dřevěné kostry. Chtěl jsem, aby byla vidět struktura dřeva, proto jsem použil lazuru, opět v odstínu ořech. Výsledek pak vypadá následovně:

Natření základní kostry voděodolnou lazurou.

Otevřený kryt s detailem LED pásku.

Několik rad pro ty, co se budou do krytu teprve pouštět:

• Vše si opravdu dobře rozmyslete dopředu. Byl to i můj problém - chtěl jsem se do krytu pustit co nejdříve a začít vyrábět. Z toho důvodu jsem dřevěnou kostru vyráběl hned na začátku na 2x :-) - zvolil jsem malou šířku latí.
• Nezapomeňte na díru do krytu pro filtr. Já jsem filtr v době výroby krytu ještě neměl, tak jsem alespoň nelakoval dřevěnou kostru před řezáním díry.
• U výroby krytu si vyzkoušíte, jak jste doopravdy šikovní a když se nějaká část povede, ten pocit stojí za to :-).

Pokud budete mít jakékoli dotazy, tak se na mě neváhejte obrátit.

Aktualita: Popis II. výroby LED osvětlení, tentokrát s celohliníkovým krytem zde.



Akvaristice zdar!

Můj první blog

Ahoj! Tohle je můj první testovací článek :-)