Светодиодный светильник для растений своими руками

[Shurinos]

   Часто народ не до конца понимает, что такое светодиоды и с чем это едят. Попробую немного объяснить как собрать люстру для грова из светодиодов своими руками.

   Если что не понятно - спрашивайте, если в чем то не прав - поправляйте, не хватает чего то - добавляйте.

 

   

   Немного теории для представления "откуда ноги растут".

 

   Светодиод это полупроводниковый прибор, излучающий оптическое излучение (свет) при прохождении через него электрического тока. Спектр излучения зависит от материала, из которого он сделан. Так же из-за материала зависит падение напряжения на светодиоде – в нашем случае красный (2 – 2,5в) и синий (3 – 3,6в) для светодиодов мощностью 1 и 3 ватт. Различие 1 и 3х ваттных светодиодов в потребляемом токе.

   

   Основными параметрами для долгосрочной работы светодиода являются потребляемый ток и рабочая температура.

 

   Со временем кристалл светодиода деградирует, проще говоря, происходит снижение яркости свечения. На скорость потери яркости напрямую влияет ток работы светодиода и его температура, поэтому крайне важно, чтобы у нашего светильника имелось хорошее охлаждение и стабилизированный ток питания. Иными словами, если для LED мощностью в 1 ватт в документации указан потребляемый ток 350 мА и температурный режим работы от -30 до +80 градусов, то нам необходимо придерживаться этих условий для долгосрочной работы нашего устройства. При этом ток питания можно снизить – несколько упадет яркость, но при этом вырастет ресурс. С повышением тока все наоборот.

 

   Для маломощных индикаторных светодиодов стабилизатором тока выступает токоограничивающий резистор.
 

фото 1

  В нашем случае светодиоды мощные и им требуется «драйвер», это электронное устройство, выполненное на микросхеме, которое ограничивает ток через наш LED. Можно, конечно, вкрячить вместо драйвера мощный резистор, но из-за больших токов он превратится в кипятильник, только зачем нам впустую тратить энергию на нагрев?

 

  Теперь к делу.

Допустим мы хотим собрать светильник из  нескольких красных и синих светодиодов мощностью 1 ватт каждый. В ход, конечно, пойдут детали из Китая с E-Bay, так как светодиоды Cree американского производства хоть и в 100500 раз качественнее, но стОят дороже вертолёта.
 

  Сразу оговорюсь – по умолчанию мы берем блок питания со стабилизированным выходным током. Лично я определяю их по корпусу и надписям на наклейке, но китайцев порой сложно понять.
На стабилизированном обычно пишут погрешность выходного тока, например 3 ± 5% А.

 

фото 2

 

  А на обычных БП просто ток, который может выдать устройство. То есть на блоке написано 3 А, то он может выдать и 3.5 и 4 ампер, только начнет сильно греться и может выйти из строя.
 

фото 3

 

  Такие блоки питания подходят для светодиодных лент, в которые уже встроены токоограничительные резисторы.

 

фото 4

 

 

   Ближе к делу.

 

  Берем драйвер как на фото 2. Мощность у него 100w. Это означает , что при напряжении ~34 вольт он отдает стабилизованный ток 3А.
  Для тех кто прогуливал физику Мощность Р = сила тока А * напряжение U.
  Набираем последовательно то количество светодиодов, чтобы суммарное падение напряжение на них составило 32-34 вольта. Их нужно 10 (10*3.4в = 34 вольт). Теперь эта полоска из 10 1-ваттных светодиодов  потребляет у нас ток 350 мА.

  Через всю цепь будет течь одинаковый ток. Все светодиоды будут светить с одинаковой яркостью (яркость свечения зависит именно от силы тока), а напряжение питания автоматически правильно распределится между светодиодами. При этом суммарное рабочее напряжение цепи будет равно сумме рабочих напряжений светодиодов. Полученная цепь будет вести себя, как один светодиод с бОльшим рабочим напряжением.

 

   Теперь смотрим, сколько таких полосок нужно, чтобы подогнать к 3 амперам получаемым от драйвера:
8 * 0,35 ампер = 2,8 А. Мало, так как избыток 0,2 А хоть и небольшой, но нежелательный.
9 * 0,35 = 3,15 А – в самый раз. Схема не дополучит 0,15 А – это в сумме почти не отразится на яркости, но зато светодиоды будут работать в чуть облегченном режиме.

 

   В итоге у нас получилось следующее:

 

Фото 5

 

   Думаю по аналогии не составит большого труда посчитать количество светодиодов, которые можно запитать, скажем, 50 ваттным драйвером.

 

   Расчет для красных светодиодов точно такой же как выше, с той разностью, что падение напряжение на 10 последовательно соединенных светодиодах будет примерно 22 вольта. (догадались, что красных светодиодов можно соединить последовательно больше 10? :) )

 

 

   Пару слов о мощных LED, к примеру 100 ватт

Фото 6

 

   Мощные LED – это матрицы –  в 100 ваттном светике, в одном корпусе, установлено 100 светодиодов по 1 ватт каждый. С подключением вопросов возникнуть не должно – смотрим технические параметры и подбираем соответствующий драйвер.
Опять же к тому же 100 ваттному драйверу, показанному на фото 2, можно подключить и красный и синий мощный светодиод.

 

   

 

   Перейдем ко второму важному вопросу – Охлаждению.

 

 

   У нас получилась довольно таки большая гирлянда, которую нужно эффективно охлаждать.
   Как рассчитать размер радиатора? Скажу сразу – здесь лучше перебздеть, чем недобздеть, тоесть радиатор брать с запасом.

 

   Рассматриваем только принудительное охлаждение, потому что рассеять 100 ватт тепла без вентилятора нужно, навскидку, 2-3 кило алюминия. А при 200 ваттах? Не хилая болванка получается! Поэтому будем охлаждать принудительно.

   В подробности расчета теплопередачи не вдавался, просто проштудировал форумы по данному вопросу.
Процитирую с одного форума:
 

Без принудительного обдува надо, прежде всего, посмотреть - удастся ли радиатору растащить такой тепловой поток от источника тепла по всей площади радиатора более-менее равномерно. Если диоды на отдельных звездах диаметром 20мм, да еще и на расстоянии друг от друга, то нет проблем. Иначе - надо знать все исходные данные, заранее сказать ничего нельзя.

В целом, если проблем с плотностью теплового потока нет, для пассивного охлаждения надо площадь радиатора из расчета 80 квадратных сантиметров ребристого радиатора на 1Вт теплового потока. Если вы не знаете эту цифру, можете принять за неё 70% потребляемой вашими диодами мощности. 
Если у вас стоит небольшой обдув, цифру можно поделить на 2. Если обдув более мощный, то на 3. Если очень мощный, то на 5.
Указанный расчет дает комфортную температуру светодиода, если ничего не мешает движению воздуха. Если есть что-то, что ограничивает воздушные потоки, надо считать отдельно. Не всегда то, что видится как ограничение, есть оно на самом деле. Например, если взять ребристый радиатор, закрыть его сверху и дуть сквозь него турбинным вентилятором достаточной мощности, то это нисколько не мешает охлаждению, по крайней мере до тех пор пока воздух, который выходит с обратной от вентилятора стороны, не нагрет выше 40 градусов.

 

   И еще – толщина подошвы (основания) радиатора для нескольких 1 ваттных светодиодов при активном охлаждении должна быть не менее 3 мм, а для мощных светодиодных матриц не менее 4-5мм.

 

 

   Вот такой светильник сейчас поднимает мне Mexican Airlines. Если считать по потреблению, то он примерно на 230 честных ватт. Стоят 2 красных и 1 синий мощных светодиода, заявленных как 100 ваттные. Но мы то теперь знаем, что они несколько меньше 100 ватт :) 
Размер радиатора 40*17*4 см

Но в процессе тестов куллер пришлось заменить на в 2 раза более мощный.

 

Плюсом такого освещения, в первую очередь, считаю более низкую температуру работы, чем у ДНАТ, но по отношению стоимость\мощность несколько проигрывает натриевой лампе.

[сын семилии]

по деньгам,чё вышло?

[Shurinos]

Примерно 6500 рублей. Покупал запчасти еще летом, до того как доллар вырос.

[igrower_tk]

Привет, бро! Удачи в постройке светильника. Как сам знаешь, очень актуальная темя для меня ;)

[Пионэр]

Привет! С трудом набрёл на интересующую меня тему...Вынашиваю план постройки люстры ЛЕД...перелопатил много инфы...решил впихнуть 6-7 цветов, включая УФ, ИК ближнего спектра, даже зелёный...

[детон]

Нормально, растихи все спектры едят, чем больше, тем лучше. :)

[Пионэр]

На Артледе тайваньские(оченно уважаю),американские любого спектра...спаяют по желанию...из кулмастеров выдеру ДНАТы и впендюрю панели...охлаждение готово))

[детон]

Свет через стекло не есть хорошо, лучше организовать иначе охлаждение, задействовав тыльную сторону панели.

[Пионэр]

Свет через стекло не есть хорошо, лучше организовать иначе охлаждение, задействовав тыльную сторону панели.

А кто говорил про стекло?

Если вы такие всесильные, может, и обои мне поклеите?(с) Вот, набросал приблизительный спектр, буду заказывать две платы по 120 одноваттников и одну на цвет 60×1ватт..

Интересует мнение имевших дело с ЛЕД..

Изменено 2 ноября 2014 пользователем Пионэр

[Пионэр]

Поковырявшись в сети, решил, что купить готовый с любым спектром дешевле...

[Twist_EL]

Поковырявшись в сети, решил, что купить готовый с любым спектром дешевле...

только купишь кота в мешке!;)

 

я идею леда вынашиваю несколько месяцев, вывод однозначный - собирать самому из матриц фул спектра. да вот рукожопости своей стремаюсь.....

[Пионэр]

Поковырявшись в сети, решил, что купить готовый с любым спектром дешевле...

Хотел сказать с мультиспектром, любым раскладом на выбор...пардон

[Пионэр]

По идее фуллспектр должен светить белым...

[alef]

Так и есть, светит белым, но современные леды от Cree или Bridgelux почти не содержат иных спектров, кроме тех, кот нужны. С крупными диодами COB (chip on board) геморроя меньше, не нужно каждый паять. До характериктик блока питания, если нужно, можно добить диодами в спектре. Главное охлаждение дать нормальное...

[Пионэр]

Так и есть, светит белым, но современные леды от Cree или Bridgelux почти не содержат иных спектров, кроме тех, кот нужны. С крупными диодами COB (chip on board) геморроя меньше, не нужно каждый паять. До характериктик блока питания, если нужно, можно добить диодами в спектре. Главное охлаждение дать нормальное...

А кто доподлинно знает, какие не нужны?

[alef]

А кто доподлинно знает, какие не нужны?

На форумах писали точно, а если в общем, то синий и красный. Другие, как говорят, не так важны. Тоесть лишними они, конечно не будут, но их эффективность не сравнится с расходом ими энергии..

[servus]

+++ТС Респект за темку было интересно почитать

[Пионэр]

На форумах писали точно, а если в общем, то синий и красный. Другие, как говорят, не так важны. Тоесть лишними они, конечно не будут, но их эффективность не сравнится с расходом ими энергии..

Без зелёного, к примеру, вкус не тот, не пробивается толща ботвы и, сколько ещё непрочуханного...солнце светит туеву хучу лет, растения родилисиь в этом спектре, живут миллионы лет и используют всё, что дадено, на полную...

[alef]

Без зелёного, к примеру, вкус не тот, не пробивается толща ботвы и, сколько ещё непрочуханного...солнце светит туеву хучу лет, растения родилисиь в этом спектре, живут миллионы лет и используют всё, что дадено, на полную...

Чистому азоту тоже туева куча лет, но в воздухе его определенное кол-во. Я не ученый и проверить не могу, но первые леды основывались именно на том, чтобы воссаздать (имитировать) кривую в которой преобладают определенные длины синего и красного. Графики выше. Поэтому и лампы на ЭСЛ чередуют между 27К и 65К.

[alef]

На Артледе тайваньские(оченно уважаю),американские любого спектра...спаяют по желанию...из кулмастеров выдеру ДНАТы и впендюрю панели...охлаждение готово))

Про артлед ты имеешь ввиду какой сайт. Ссылочку можно?

[Пионэр]

Войдите или зарегистрируйтесь для просмотра содержимого. Купить семена конопли.

вот ещё интересно Изменено 13 ноября 2014 пользователем Пионэр

[Пионэр]

Пришёл...включил вегин спектр

[Буливарчик]

Бро привет,что у тебя за приблуда справа(кулер,труба,баки и соед шланг)???опиши плиз принципы данного прибора?

[Пионэр]

Бро привет,что у тебя за приблуда справа(кулер,труба,баки и соед шланг)???опиши плиз принципы данного прибора?

Оффтоп, но это увлажнитель ультразвуковой (или микроволновой...хз)на скорую руку увеличил ёмкость до 15 литровВ личке могу рассказать подробно.Извините за НЕТУДА! Изменено 18 ноября 2014 пользователем Пионэр

[Shurinos]

Чтобы не быть голословным, прикрепляю фото результатов грова с этим самодельным светильником:

На фото 73 дня, пролив водой. харвест через пару дней.

Условия: сорт Auto Mexican Airlines fem., земля, удобры GHE, режим до ~35 дня 18/6, после 14/10.

Надеюсь тема будет для кого то полезной.

 

 

 

Модераторы почистите, пожалуйста, тему, много флуда не по делу...