Нафига нам светодиоды когда у нас есть лазерные мечи?

… тфу, люминесцентные лампы :) Мне очень понравилась фраза airsoft'а с Украинского форума — Какой источник света лучше — вопрос религиозный :) Поэтому мы оставим в стороне священные войны, и пройдемся коротко только по светодиодам (в дальнейшем — СД) чем они лучше, а чем хуже остальных типов освещения. Так же, разберу несколько стереотипов которые мне пришлось преодолеть на этом пути.

1) Светодиоды — слабые источники света. Индикаторные СД который я видел в школьные годы сейчас далеко не предел. Не так давно научились делать так называемые сверх мощные СД. на 3-5 Вт (ватт). Я уже не говорю о всякого рода монстрах по 36 Вт и более ватт. Грубо говоря СД является очень очень сильным точечным, направленным источником света. Т.е. сравнивать его с лампами стандарта Т8 или Т5 — не корректно, правильнее с МГ или компактами.

2) Питание диодов это просто. Воткнуть СД в розетку — гарантированно его спалить, кому нравится со мной спорить — попробуйте (хотя на самом деле есть СД и для 220В, так что есть шанс :). Для этого используются специальные блоки питания (БП) постоянного тока. Однако даже если у нас есть блок питания подходящий по напряжению (зарядка от телефона и пр.) не факт что диод будет нормально работать, потому что для СД важнейшей характеристикой является сила тока, измеряемая в Амперах (вот этого я не знал). Поэтому БП созданные специально для СД называются — драйверми.

3) Светодиодные ленты — это круто. Да, такие ленты обладают массой достоинств. Но есть один принципиальный нюанс, конкретно для нас аквариумистов. То что хорошо для человека далеко не всегда хорошо для растений/кораллов. Точно так же можно сравнить бытовые лампы со спец.аквариумными. Для цихлидников или неприхотливых видов растений — пожалуйста. Тем более что существуют влагозащещеные варианты. То же отностися к «бытовым» СД.

4) Светодиоды не греются. Еще как греются. Сверхмощные особенно. Но если у обычных ламп мы оставляем это явление на самотек, то в случае с СД температура влияет на показатели света и на сам кристалл, порой необратимо. Поэтому охлаждение СД осень важный вопрос. Тем не менее теплоотдача гораздо меньше чем у МГ ламп.

5) Освещение на СД это запредельно дорого. Если сравнивать стоимость LED и светильника со спец. аква лампами то выйдем на тот же порядок цен. Если учитывать срок службы СД 5-30 лет и ЛЛ лампы 0,5-1 год, плюс к этому разницу в энергопотреблении, то в итоге СД получится дешевле.

Теперь немного теории, знаю это не так интересно как сжигать диоды, но это действительно важно :)

Цветовая температура (ЦТ) в Кельвинах — важнейшая характеристика источника света (ИС). Признаюсь, и я так думал до тех пор пока не решил разобраться в этом вопросе более детально. На самом деле грубо говоря эта величина — средняя температура по больнице. То есть, когда мы гордо бьем себя пяткой в грудь и доказываем, что лампы на скажем 8000К — это лучшее, для аква растений, изобретение человечества… мягко говоря не совсем соответствует действительности :)
Если упрощая, то ЦТ — субъективное (в пределах вида) восприятие света человеком. Но мы же не просто люди, мы следующая ступень эволюции — мы аквариумисты :)

Важнейшая характеристика ИС для акваримиста — это диаграмма пиковых излучений длины волны в нанометрах — нм.
Легче на картинке показать, вот диаграмма поглощения световых волн основными видами хлорофиллов:

Нас интересуют три пика, два из них, как максимально удовлетворяющие процессу фотосинтеза:
а) Условно синий длинна волны от +- 430-500нм (Условно т.к. в данный диапазон влазят и фиолетовый, голубой и пр.)
б) Условно красный +- 620-680нм
И третий для естественного восприятия цвета человеком, т.е. восполнение провала в желто-зеленой части спектра 500-600нм, который крайне слабо участвует в процессе фотосинтеза.
Вот диаграмма лампы Philips Aquarelle:

Теперь понятно почему данная лампа популярна у аквариумистов, пики излучения у нее как раз захватывают синий (430нм) и красный (620нм) для растений и 550нм для человеческого восприятия.

При чем здесь светодиоды? Воскликнет в конец запутавшийся в паутине нанометров, читатель :)

Вот мы и подошли к одному из полезнейших свойств светодиодов — модульности. То есть на ограниченном участке площади можно собрать именно тот свет который нам нужен.
Сходу один из вариантов планирования самодельного LED светильника с замечательного морского форума.


К примеру, кружочки маркированные XP-E RB это светодиод Cree XT-E Royal Blue скачиваем документацию с сайта производителя, находим искомую диаграмму и видим что пик излучения нашего диода 450 нм. Для восполнения других световых волн, мы соответственно подбираем другие СД. В результате мы сами можем собрать светильник нужной нам мощности и спектра.
То же можно сделать и с ЛЛ и МГ лампами, но до уровня гибкости СД они не дотягивают.

Выводы:
Использование светодиодов в аквариумном освещении пока оправданно (для нашей страны) для мощного специализированного света. Например для морского рифового аквариума или травника с капризной травой. Во всех остальных случаях гораздо легче сделать традиционный светильник. Так же пока готовые варианты дороговаты для наших реалий, поэтому будем ориентироваться на самодельные решения.

В этой статье я не коснулся управлением светильников на СД (диммирование, контроллеры) что так же является одним из бонусов данного типа ИС. Некоторые моменты я упростил, в некоторых возможно ошибаюсь, т.к. эта область знаний для меня нова.

Если интересно, во второй части я постараюсь рассказать как и где достать комплектующие для самостоятельной сборки. Плюс немного теории для понимания процессов.

Яркая и понятная демонстрация модульности LED света. Смотрим видео:


Используемые сокращения:
СД(LED) — светодиоды
ИС — источник света
БП — блок питания
ЛЛ — люминесцентные лампы
МГ — металогалогеновые лампы
нм — нанометр
ЦТ — цветовая температура