Светодиодные лампы (обзор. преимущества и недостатки)

[Leo Angel]

Светодиодные лампы. Обзор: преимущества и недостатки



Сейчас в продаже появилось множество всяких-разных светодиодных (СД) ламп и прожекторов.
В чём их основные отличия, преимущества и недостатки для наших аквариумных нужд.

СД лампа тип I (похожа на обычную лампу накаливания)



Так она выглядит в разрезе:



Преимущества:

• подходит даже для аквариумных светильников, выпущенных под лампы накаливания,
• могут рассматриваться как точечный источник света,
• не нужен отдельный блок питания или драйвер (напряжение питания - 220В),
• экономия электроэнергии по сравнению с теми же лампами накаливания.

Недостатки:

• недолговечны (производители тоже хотят кушать),
• нет особого выбора по световой температуре (порой указывается только что-то вроде "тёплый белый свет"),
• нет особого выбора по мощности,
• все преимущества, указанные на картинке "в разрезе" - не более, чем рекламный ход (ну, или полуправда),
• греются неслабо,
• сколько таких ламп нужно поставить, чтобы осветить аквариум длиной 120см?
• осещают ненаправленно, а "всё вокруг", в итоге большая часть света теряется напрасно,
• влагоНЕзащищеность,
• невозможность диммирования.

СД лампа тип II (по-моему, какое-то недоразумение)



У меня такая стояла в переделанной крышке светильника.
Проработала макимум месяца 4 по 8 часов в день. И взорвалась.
Почему-то сгорело два СД и вслед за ними сгорел блок питания спрятанный в цоколе.

Преимущества:

• такие же как у предыдущего типа, разве что есть больше вариантов по сравнению с предыдущим по мощности,
• не нужен отдельный блок питания или драйвер (если напряжение питания - 220В, есть и на 12/24В),
• возможность использования рефлектора.

Недостатки:

• недолговечны,
• нет особого выбора по световой температуре (порой указывается только что-то вроде "тёплый белый свет"),
• греются тоже хорошо, возможно, от этого и недолговечны,
  ну и как и у предыдущей лампы:
• сколько таких ламп нужно поставить, чтобы осветить аквариум длиной 120см?
• осещают ненаправленно, а "всё вокруг", в итоге большая часть света теряется напрасно,
• влагоНЕзащищеность,
• рефлектор световой поток почти не увеличивает, зато сам греется от лампы,
• невозможность диммирования.

СД лампа тип III (спот)



Это уже лучше, есть некое подобие отражателя и радиатора для охлаждения.

Преимущества:

• есть много вариантов выбора мощности,
• радиатор для охлаждения (хоть и маленький, но есть),
• направленный свет (есть модели с отражателями),
• не нужен отдельный блок питания или драйвер (напряжение питания - 220В),
• есть больший набор различной световой температуры.

Недостатки:

• греются,
• размеры (учитывая также высоту патрона, не во всякую крышку можно вставить),
• монтаж только вертикально (иначе теряется всякий смысл),
• невозможность использования рефлектора,
• влагоНЕзащищеность,
• невозможность диммирования.
  ну и как и у предыдущей лампы:
• сколько таких ламп нужно поставить, чтобы осветить аквариум длиной 120см?

СД лампа Т5 и Т8



Этот уже что-то.

Преимущества:

• есть много вариантов выбора мощности,
• есть больший набор различной световой температуры,
• стандартные размеры (Т8, Т5),
• простота в переделке электрического монтажа от ЛЛ к СД (разъёмы такие же как и у Т8, Т5),
• возможность диммирования при использовании соответствующих драйверов,
• пылевлагозащищённость (при использовании специальных патронов).

Недостатки:

• тоже греются, но значительно меньше, чем ЛЛ,
• необходимость отдельного драйвера,
• стоимость (учитывая добавления стоимости драйвера)

СД прожектор

Классная вещь.



Преимущества:

• есть много вариантов выбора мощности,
• есть больший набор различной световой температуры,
• различные варианты крепежа,
• наличие рефлектора,
• не нужен отдельный блок питания или драйвер (напряжение питания - 220В),
• наличие "подобия" радиатора внутри прожектора,
• пылевлагозащищённость.

Недостатки:

• тоже греются,
• неслабо греют воду,
• невозможность диммирования,
• при большой мощности достаточно большие габариты,
• для создания полного спектра необходимо ставить несколько прожекторов с различной световой температурой.

СД лента



Вообще, в качестве источника света для аквариумных нужн НЕ РАССМАТРИВАЕТСЯ.
Разве, что в качестве ночной подсветки.
Поэтому преимущества и недостатки описывать смысла не вижу.

Специальный СД светильники для аквариумов











Вариантов великое множество. Начиная от СД ламп типа Т5 с набором светодиодов разных цветов и заканчивая "навороченными" прожекторами с регулировкой яркости, спектра и т.д.
По мне, так наилучший вариант для тех, кто хочет красиво, правильно, мощно. Но при этом не может сделать сам. И согласен на "ДОРОГО".

Преимущества:

• разработаны специально для аквариумов (можно надеяться, что с учётом требований аквариумистики),
• большой выбор по мощности,
• большой выбор по размерам и креплению,
• малый вес (возможность установки прямо на аквариум),
• есть возможность регулировки яркости и спектра как вручную, так и от контроллеров,
• в некоторых моделях наличие встренного контроллера,
• возможность увеличения мощности простым добавлением ещё одного светильника (без переделки крышки, электромонтажа и т.п.неприятностей),
• наличие радиаторов или вентиляторов для охлаждения.

Недостатки:

• тоже греются,
• стоимость!!! (особенно если со множеством дополнительных функций) ,
• не во всяком магазине есть в наличии.

Ну и ещё один тип. Для тех, кто может сделать сам.

Самодельный СД светильник

Также существует великое множество, так как в данном случае всё ограничивается

• полётом фантазии автора,
• наличием (или отсутствием) навыков и знаний,
• прямо- или криворукостью,
• наличием (и, вообще, возможностью достать-купить) светодиодов, СД матриц, блоков питания, драйверов и т.д.)

Кто-то использует мощные светодиоды и крепит их на радиатор



Кто-то берёт СД матрицы



Это профессиональная сборка СД. Смонтирована уже на металлической подложке (для лучшего охлаждения), но всё равно крепится на радиатор.



Светодиоды закрываются пластиной с линзами.

[/quote]

Преимущества:

• делается под определённый аквариум с учётом всех особенностей и нужд,
• выбирается необходимая мощность, спектр и т.д.,
• расчёт на собственные финансы и знания,
• каждый, кто делал, может добавить свои преимущества.

Недостатки:

• не всегда получается то, что хотел,
• не всегда получается красиво (как "на заводе" руками не сделаешь - ну почти),
  и опять же
• каждый, кто делал, может добавить свои недостатки.

Вот немного фото СД светильников этого типа.
Это мой:



А вот из интернета.





И напоследок, несколько слов о светодиодах и СД лампах-светильниках.
Все СД греются. Чем больше мощность, тем больше греются. Охлаждение (радиаторы или вентиляторы) - обязательны.
Не всегда от СД светильника можно получить желаемые результаты (не захотят растения расти - ничего не поделаешь)!!!
Расчёт мощности СД светильников нужно вести исходя не из мощности в ваттах, а из люменов.
Не верьте производителям таких светильников. Им нужно продать и им всё равно как у вас в аквариуме растёт трава.
Проверяйте всё (мощность, св.температуру, наработку и т.п.) сами, если покупаете готовый светильник.
И тем более читайте описания на сайтах производителей светодиодов, изучайте досконально все параметры прежде чем начнёте строить свой светильник.
По поводу заявленных всеми производителями срок службы СД фонарей в 50000 часов.
50000 часов делим на 10 часов (средняя продолжительность работы светильника в день), получаем 5000 дней.
5000 делим на 365, получаем почти 14 лет.
Скажите, у кого-то СД светильник работает такое время?
А поэтому. Всё заявленное производителем пока есть ЖЕЛАЕМОЕ (ну, или теоретически расчитанное), и ...
Короче вам решать использовать СД свет в вашем аквариуме или нет...


Благодарю за внимание.
И как всегда. Вопросы принимаются, критика приветствуется.

[Leo Angel]

Да, ещё. Забыл.
Кому интересно могу предоставить световые диаграммы различных светодиодных ламп. Для профессионалов.
Ну это я так - повыделываться.

[guatro]

Кому интересно могу предоставить световые диаграммы различных светодиодных ламп.

Было бы весьма неплохим дополнением.

[DmitriyX16]

Лео, замечательная статья. Спасибо.

[Lepus_Nemo]

Категорически приветствую.
Добавлю кое-какую инфу по теории для тех, кто решиться сделать сам. Но только о самих LED. Расчеты питания (драйвер - стабилизатор тока - не напряжения!) и диммирование это уже отдельный разговор.

Всё ниже написанное справедливо для освещения водных растений!!!

Для начала три постулата:
1. Цветовая температура солнечного света 5600К (если правильно помню советские руководства по цветной фотографии.)
2. График зависимости эффективности фотосинтеза от длины волны - спектры поглощения пигментов растительной клетки:

3. Поглощение синей и красной зон спектра в воде


Замечание Д. Вальстадт:
"Водный свет уникален. Это связано с тем, что вода сама по себе (H2O) поглощает красный свет, в то время как растворенная в воде двуокись углерода поглощает синий свет. Для фотосинтеза растений остается, в основном, зелено-желтый свет. Возможно, водные растения достаточно эффективно адаптировали свой механизм фотосинтеза (в процессе эволюции) для использования зелено-желтого света. Таким образом, предположение, что водные растения лучше растут с полно-спектровым освещением может не может быть верным."

Спектры излучения светодиодов (у разных фирм они весьма похожи, что делать ведь люминофоры в них близки по химическому строению):



Спектры излучения "растительных" светодиодов deep red 650-660 нм и синий 445-452 нм


Если посмотреть на спектры, то белые СД имеют пик излучения близкий к 450 нм и в красной области у них провал.
Что бы приблизиться к ЛЛ "растительного спектра", (Sylvania Gro-Lux, Osram Fluora, Philips Aquarelle) комбинируют либо холодно-белые и deep red светодиоды 4:1 (белорусский aquabox.by), либо холодно-белые, тёпло-белые и deep red светодиоды 4:1:1 (украинский Aqualighter 3 от collar.ua). Синих обычно не добавляют.
Из собственного опыта делал холодно-белые : deep red в соотношении до 7:5
В ADA стиле добавляют один зелёный светодиод (520 нм) на 10 белых, для усиления зелёной части спектра как в японских ЛЛ от ADA.

Количество светодиодов белых рассчитывают исходя из светового потока одиночного. Он зависит от тока, но не от напряжения и берётся из даташита на LED'ы

Примерно:
1. Обычный аквариум с растениями - 18-20 люмен на 1 литр.
2. В среднем 35 люмен на 1 литр.
3. Для активного травника - углекислый газ, удо - 50-70 люмен на литр

В сети есть калькуляторы. Пример калькулятор от aquabox - ТЫЦ Хоть и на принципах Damiena Lakovsky, но достаточно для ориентировки.

И последнее:
1. Светодиоды без оптики на расстоянии от поверхности воды до 10 см
2. Светодиоды с оптикой на расстоянии от поверхности воды от 30 см

[Игорь]

Про цветопередачу как-то ничего не написано. У фирменных ЛЛ она лучше чем у СД.

[Leo Angel]

Так мы ещё не закончили описание.
Вот - трудимся все вместе.

[Leo Angel]

Цветовая температура и индекс цветопередачи



Видимый свет отличается своим оттенком, а видимые предметы - своей четкостью. Параметры, отвечающие за данные характеристики - цветовая температура и индекс цветопередачи.
От чего зависят данные характеристики, и как правильно подобрать светодиодный светильник с необходимыми параметрами цветовой температуры и индексом цветопередачи.

• Что такое цветовая температура света?
• В чем измеряется цветовая температура?
• Какая бывает цветовая температура света?
• Как определить цветовую температуру светодиодного светильника?
• Что такое индекс цветопередачи светодиодного светильника?

Цветовая температура – это одна из основных характеристик светодиодных светильников, определяющая спектральный состав излучения источника света. Она определяет объективность восприятия света человеком.
Цветовая температура измеряется в кельвинах или миредах (обратных микроградусах).
Чтобы измерить цветовую температуру, необходимо воспользоваться колориметром. Но для покупателя достаточно знать диапазон цветовой температуры.
Ниже приведен диапазон цветовых температур, применяемых в светодиодных светильниках. Эти диапазоны буду аналогичны и для других источников света.

Зависимость цветовой температуры от длины волны:



Чем ближе цветовая температура к 5000K, тем более сбалансирован спектральный состав света (линия более горизонтальна), и тем ближе он по составу к идеальному "белому" свету Солнца – CRI=100 (CRI - индекс цветопередачи). Чем ниже цветовая температура, тем больше доля красного, и меньше синего цвета. Именно поэтому лампы накаливания с низкой цветовой температурой придают красноватый оттенок всему, что они освещают. Чем выше цветовая температура, тем больше доля синего и зеленого.
Качественные светодиодные светильники любой цветовой температуры делают так, чтобы белый цвет был максимально белым, но вот все остальные оттенки совсем не обязательно передаются правильно. В этом как раз и состоит отличие ламп с разной цветовой температурой, но равным индексом цветопередачи. Если цветовая температура отличается от 5000К, то все оттенки, отличные от белого, будут более теплыми (<5000K, больше красных оттенков), или более холодными (< 5000К, больше голубых оттенков) - отсюда названия трех основных типов ламп:



Индекс цветопередачи (CRI - colour rendering index) – это параметр, характеризующий уровень соответствия естественного цвета предмета видимому (кажущемуся) цвету этого предмета при освещении его данным источником света.



Комфортное для человеческого глаза значение CRI от 80-100 Ra.

Низкий индекс цветопередачи (стандартный светильник на лампах ДНаТ)



Высокий индекс цветопередачи (светодиодный светильник)




По определению, если не существует разницы в том, как выглядят цвета предметов, источнику света присваивается индекс цветопередачи 100. Таким образом, при малых различиях CRI будет ближе к 100, в то время как более серьезные различия приведут к получению меньшей величины индекса цветопередачи. Когда происходит сравнение цветовых температур в диапазоне от 2000 К до 5000 К, эталонным источником света является «излучатель черного тела», а с цветовыми температурами выше этого диапазона – дневной свет.

Примечательно, что индекс цветопередачи и у ламп накаливания, и у неба северного полушария считается равным 100, притом, что ни один из них не является действительно безупречным (лампы накаливания очень слабы в освещении синих тонов, а северное небо при 7500 К, в свою очередь, слабо при освещении красных тонов).

Различия в величинах CRI меньшие, чем пять единиц, незначительны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи, скажем, в 80 и 84, практически одинаковы.



Технически индекс цветопередачи можно сравнивать только у источников света, которые имеют одинаковую цветовую температуру. Тем не менее, как правило, источники света с высокими индексами цветопередачи (80-100) обычно способствуют тому, что люди и вещи выглядят лучше, чем при источниках света с менее высокими CRI.

На практике индексы цветопередачи подразделяются на несколько уровней. DIN 5035 различает шесть уровней.

• Лампы уровня А1 используются в осветительных системах, где точность цветопередачи является одним из самых важных требований — в полиграфии, музеях, магазинах одежды.
• К лампам с уровнем цветопередачи 1В относятся 3-компонентные люминесцентные лампы, которые устанавливаются преимущественно в административных зданиях, школах, на спортивных и промышленных объектах.
• Лампы уровня 2А обладают достаточно хорошими характеристиками цветопередачи.
• Лампы уровня 3 применяются в тяжелой промышленности, где точность цветопередачи неважна.
• Лампы с уровнем цветопередачи 4, за исключением в особых случаях натриевых ламп высокого давления (Ra=20), не следует применять внутри помещений. Такие требования к характеристикам и уровням цветопередачи ламп для помещений различного типа и назначения предусмотрены стандартом DIN EN 12464-1.

[Lepus_Nemo]

Категорически приветствую.

Насчет CRI - индекса цветопередачи.
Вспомните, когда пошел бум травниководства? Когда простому советскому аквариумисту стала доступна комбинация ламп дневного света с лампочками Ильича.
ЛЛ+ЛН = высокий CRI, досветка в красной зоне спектра и подогрев воды.

А для светодиодов повышение CRI это комбинирование холодно белых (5000-8000К), тепло белых (ок 3000К) и deep red 660 нм и совсем чуть-чуть (чуток прямо) зелёных 525-530 нм... Для водных растений и вида под ADANA...

Хотя ReefLEDLab (reefll.ru) в своих сборках для пресноводных аквариумов (вот не для водных растений!) комбинируют холодно белые - нейтрально белые - голубые 460-470 нм - красные 620-630 нм - бирюзовые 510-520 нм 6:3:1:1:1 Красные и синие не в зонах максимального поглощения хлорофиллов. Вот вам и спектр белого света.
Моряки, что им подводные зелёные сады и огороды.

[Олег]

* Внесено в список важных тем
раздела "Освещение аквариума".