STAVBA LED osvětlení

Úvod

Aktuálně mám v provozu malé akvárium o objemu 30l, ano není to mnoho, ale čím rozhodně vyniká tak je náročnost údržby oproti velkému akváriu, které jsem z důvodu nedostatku místa musel dočasně zrušit.

Akvárium bylo osvětleno 2mi zářivkovými světly DENNERLE Nano Light 11 W (denní světlo 6000 kelvinů, 900 lumenů)

K výrobě vlastního LED osvětlení mě přimělo několik věcí

1. Světelný šok co plaší ryby (blikání zářivek při rozsvěcení a náhlá tma při zhasnutí).
2. Menší spotřeba a vyšší světelný tok LED pásků oproti zářivce.
3. Nehorázná cena výrobců LED osvětlení :) 
4. No a potřeba si něco “zbastlit”, což se nakonec myslím celkem povedlo :D

Zdroj světla

Pročítal jsem spoustu webů kde jsem čerpal zkušenosti ostatních akvaristů a zjišťoval jaký typ LED produktu, jaký světelný tok, či jakou barvu světla použít, nakonec zvítězil CCT LED pásek s diodami typu 2835 a to z několika důvodů:

• Jako hlavní důvod bych uvedl možnost nastavení teploty bílého světla, tento pásek obsahuje 2 diody těsně vedle sebe a to v barevném podání teplá bílá a studená bílá (dá se sehnat i jiná kombinace např. denní bílá a studená bílá). Tímto se dá pomocí řízení PWM modulací měnit teplotu bílého světla od 2700 Kelvina až po 6500 Kelvina.
• Led diody typu 2835 poskytují vysoký světelný tok, pokud využijete plné svítivosti led diod, dostáváme se na 2400 lumenů/metr se spotřebou max. 24W při 12 Voltech. Ale pozor, pásky je potřeba je dostatečně chladit a ideálně držet teplotu pod 45°C.
• Neméně důležitou vlastností je podání barevného spektra, tzv. CRI (Color Rendering Index, viz. obrázek) u čipu typu 2835 je toto číslo vetší než 80, přičemž číslo 100 vyjadřuje ideální podání barev světla, jaké vzniká pod přirozeným slunečním světlem. Tím by mělo být zajištěno široké spektrum světla vhodné i pro růst rostlin.
• Dalším důvodem byla dostupnost - LED pásky dnes prodává spousta různých e-shopů, nehledě na to, že spousta takovýchto věcí se dá pořídit i z čínských obchodů za úplně jiné peníze než u nás v ČR. Ale je nutno podotknout, že objednáváme pro vlastní potřebu a pokud cena zboží nepřesáhne 22 EUR, tak nemusíme platit CLO a DPH. Další nevýhoda je záruka, opravdu se nevyplatí posílat zboží zpět do Číny kvůli záruce, poštovné je strašně drahé.

LED Kontrolér

Další věcí bylo jak tento pásek řídit, jelikož jsem chtěl docílit postupného nabíhání a zhasínání pásku, tak je potřeba pásek řídit pomocí PWM modulace. V dnešní době se “roztrhnul pytel“ s levnými “počítači” osazenými mikrokontrolery ATmega, jako je například Arduino, je to takový novodobý Merkur, dospělejší z nás asi pamatují legendární kovovou stavebnici. Ale toto řešení i když by bylo schůdné a udělatelné, tak to pořád nebylo to pravé komfortní řešení.

Pátral jsem dál…

Jelikož mě nedělá problém objednávat z čínských obchodů, tak jsem zabrouzdal na tyto stránky http://www.aliexpress.com/ a našel ideální řešení TC420.

TC420
Je programovatelný 5ti kanálový kontrolér LED pásků, pracuje s napětím 12-24V a max. 20A, což je pro toto řešení ideální. Programuje se pomocí počítače (s os Windows) pomocí USB kabelu který je součástí balení. Program Pled je dodaný na malém CD, ale dá se stáhnout i na internetu.

Jelikož se živím v oboru IT, tak mě program připadl docela jednoduchý a srozumitelný, ale já nejsem ten správný vzorek pro toto tvrzení.

Troufnu si tvrdit, že 5 samostatně říditelných kanálů je pro většinu akvaristů dostatečný počet, já sám jsem měl představu použít pásek CCT na ten jsou potřeba 2 kanály a ještě jsem chtěl přidat RGB pásek na další 3 kanály, ale o tom později.

Kontrolér objednán cena cca $26 (cca 640 Kč) a za 14 dnů opravdu přišel, jsem od Číňanů už zvyklý na různé věci a na rozdílnou kvalitu, tady mě příjemně překvapili. Balení v papírové krabici jak z obchodu, v balení kontrolér, anglický manuál, USB kabel a CD s programem pro konfiguraci.

Příprava realizace

Je potřeba vybrat vhodný hliníkový profil pro nalepení pásků, který bude zároveň sloužit jako chladič, jinak se vám budou pásky přehřívat a zkrátíte si jejich životnost v horším případě jej spálíte.

Já jsem se rozhodl použít hliníkový profil Klus TRIADA pro tři řady LED pásků.

Profil se prodává v minimálně metrové délce, takže metrový kus vyjde na 3 osvětlovací tělesa na zamýšlený rozměr akvária.

K těmto profilům se prodávají další doplňky jako ukončovací krytky, krycí sklíčka (matná, čirá) či třeba závěsné držáky pro zavěšení na strop, prostě spousta bižuterie.

Je třeba si promyslet jaký pásek použít na základě např. teploty bílé barvy, světelného toku, případně jakou kombinaci pásků použít, díky kontroléru TC420 máme k dispozici pět samostatných kanálů pro ovládání. Mnou zvolený LED pásek je uvedený výše.

Na základě délky pásků a jejich spotřebě je třeba vybrat dostatečně dimenzovaný zdroj pro jejich napájení. Určitě vám poradí prodejci, zatím jsem měl to štěstí, že jsem narazil na prodejce zkušené a ochotné to se mnou probrat i po telefonu. Pásek, který jsem vybral, má max. spotřebu 24W/m. Já pro světlo použiji 50 cm, takže mě bohatě postačí 20W zdroj.

Dále je potřeba koupit vodiče o dostatečném průřezu, tyto informace má pěkně zpracované e-shop t-led. U každého vodiče má uvedeno “Maximální proudové zatížení“, což chválím.

Co všechno tedy budeme potřebovat a na kolik nás to přijde

Jaká byla idea

Na 30ti centimetrovou šířku akvária jsem chtěl použít 3 kusy 30 cm pásků a to ve složení 2x CCT a 1x RGB. CCT pro hlavní osvětlení akvária a RGB pro svítání a západ slunce a noční osvětlení. Myšlenka byla taková, že pomocí RGB pásku budu míchat barvy pro výše uvedené denní doby. 

A jaká je realita

Při sestavení LED světla jsem začal instalací a zapojením hlavních CCT pásků, nakonec o délce 2x25cm. Ty jsem umístil do krajních pozic hliníkového profilu s tím že později prostřední pozici využiji pro instalaci RGB pásku. Ten jsem se nakonec rozhodl neinstalovat.

Důvodem byl test instalovaných CCT pásků. Vyzkoušel jsem udělat svítání a západ slunce pomocí diod teplé barvy na CCT pásku. Výsledek byl překvapivě dostačující! 

Program a zapojení které jsem použil má následující parametry:

• na kanálu 1 jsou zapojeny teplé diody
• na kanálu 2 jsou zapojeny studené diody
• krok je po jednom procentu svítivosti.

V sekci ModeList jsou jednotlivé mody mezi kterými se lze přepínat přímo na kontroléru.

Popis mnou definovaných módů (programů):

• DAY_PROGRAM: výchozí mód který od 6:00 začíná rozsvěcovat kanál 1 (teplé diody) až do 7:00 kde dosáhne kanál 1 40% svítivosti k teplým diodám se od 7:00 začínají postupně přidávat studené diody připojené na kanál 2. Plné svítivosti obou kanálů dosáhneme v 8:30. Od 19:30 jsou postupně pásky stmívány v obráceném pořadí až do 21:30 kde jsou vypnuté oba 2 kanály.
• DAY_75: stejný jako předchozí s tím že je zkrácena doba svícení o jednu hodinu a maximální svit pásků je snížen na 75% výkonu, tento program jsem využíval v letních měsících z důvodu přehřívání se pásků kdy teplota dosáhla 45° C. Po této úpravě se teplota pásků ustálila na 40° C.
• MAX_POWER: Oba dva kanály jsou na 100%
• MAX_WW: Kanál 1 (teplé diody) jsou na 100%
• MAX_CW: Kanál 2 (studené diody) jsou na 100%

(Příklad zapojení TC420 s CCT + RGB pásky)

Instalace

Zbývalo vyřešit jakým způsobem přichytit modul světla k akváriu. Jelikož jsem v úvodu psal že mám 2x zářivku od Dennerle tak se přímo nabízelo použít původní držáky těchto světel, stačilo udělat 2 díry do prostřední “drážky” v ALU profilu a při-šroubovat držáky k profilu.

Ve finále světlo vypadá takto

Previous image Next image Back to overview

Tipy

• pokud jste ještě nepájeli vodiče na LED pásek, tak doporučuji naletovat vodiče před nalepením pásku na hliníkovou lištu, lišta velmi dobře odvádí teplo a kontakty se potom špatně prohřívají.
• každý má své zkušenosti s pájením. Mě se třeba více než stavitelná mikro pájka osvědčila asi tak 20 let stará pájka s klasickým očkem.
• na použitý profil se dá dát i průhledná krytka před LED pásek, zkusil jsem to, ale teplota pásku stoupla cca o 3°C takže jsem ji zase oddělal.

Nevýhody

• vodotěsnost, toto je asi tak největší nevýhoda, řešitelné by to ale určitě bylo.

Co dál

Jako další krok ve vývoji bude použití duálního led pásku k podpoře růstu rostlin s kombinací červených a modrých diod. Tyto spektra se používají v pěstírnách rostlin kde není dostatečné denní světlo.  Spektrum těchto diod je červená: 626nm~630nm, modrá: 465nm~470nm.

Případně použití RGB pásku pro doladění barevného spektra světla, ale nejsem si list jestli to bude potřeba.

Závěrem

Co dodat po cca půlročním provozu vše funguje na jedničku, cena do 1500,- korun mě připadne přijatelná na to co to umí.
Díky všem co to zvládli dočíst až sem a snad byl pro vás tento spíše technický článek nápomocen :)