Flächige LED Beleuchtung

[Ibelin]

Hallo Angela,

Feststellen kannst du es zum einen, ob sich etwas bei deinen Korallen ändert. Stehen sie noch gleich gut da wie zuvor oder gibt es eine Änderung. Falls ja, dann kann hier die Beleuchtung eine Rolle spielen, sofern alle anderen Parameter unverändert.

LEDs verlieren mit der Zeit an Strahlungsintensität ähnlich wie eine T5 Röhre. Der große Vorteil der LED ist, dass sich das Spektrum nicht ändert. Bei einer T5 ändert sich dieses leicht, was wiederum einen Einfluss auf deine Korallen haben kann. Um wieviel sich die Intensität der LED in einem bestimmten Zeitraum ändert, hängt von der Qualität der LED ab. Was ich bisher dazu gefunden habe kann dies von 5% bei qualitativ hochwertigen LED bis 20% bei günstigen LED reichen.

Ich verlinke hier die Seite von Henning. Er hat viele verschiedene Lampen getestet und, wie ich finde, interessante Ergebnisse erzielt.
http://hennings-miniriff.jimdo.com/led-beleuchtung/

Wenn du bei dir nichts negatives feststellst, dann brauchst du dir keine Sorgen machen.

VG Hansi

[Nick]

Hi,

also allein die Qualität der LED macht es nicht aus. Ist sicher ein wesentlicher Punkt aber Bestromung und Temperatur/Kühlung spielen hier eine höhere Bedeutung. In den Datenblättern der LED - Hersteller findet man da meist die entsprechenden Werte und Tabellen, in denen das Management beschrieben wird.

[Ibelin]

Servus,

@ Nick: Du hast vollkommen Recht. Diese Punkte muss man auf jeden Fall beachten und sie haben auch einen großen Einfluss auf die Leistung und Lebenserwartung der LED.

Nun möchte ich wieder ein paar Punkte zu dem Thema flächige LED Beleuchtung zusammenstellen:

Marktübersicht:
Wie wir bereits gemeinsam zusammengetragen haben, gibt es einige wenige flächige LED Leuchten auf dem Markt. Hier noch einmal eine Übersicht:
ATI Flex --> noch nicht verfügbar
Onescape next one --> Vorbestellungen werden angenommen. Marktverfügbarkeit vermutlich Februar 2016
Hypernova LED --> verfügbar
Triton LANI --> verfügbar
Orphek --> verfügbar

Aufgrund der immer noch überschaubaren Marktauswahl an flächigen Modellen, haben sich viele Aquarianer ihre Leuchte selbst gebaut. Ich möchte hier einige Punkte zusammenfassen, die für den Bau nötig sind:
- LEDs:
am meisten wird eine Mischung aus weiß, blau, royal blau, violett (430 nm) und rot (660 nm) verwendet. Teilweise wird auch UV bzw. eine Wellenlänge um ca. 405 nm verbaut.

Controller:
Am meisten wird der BlueTWILED verwendet. Bei diesem Controller stehen insgesamt 12 Kanäle zur Verfügung, für die man den gewünschten Strom bei der Bestellung angeben muss. Alle Kanäle können individuell gesteuert werden. Dazu gibt es Wolkenflug, Gewitter, Mondphase nach geographischer Position. Die Kommunikation erfolgt via Bluetooth.
Weitere Möglichkeiten ist die Steuerung über Arduino oder Rasberry. Hier ist allerdings ein tieferes Verständnis notwendig, um die Controller zu programmieren.

Kühlung:
Die vielen LEDs geben natürlich z.T. nicht wenig Wärme ab, die aus dem Gehäuse entfernt werden muss. Abhängig von der Konfiguration der einzelnen Kanäle kann eine passive Kühlung möglich sein. Da aber solche Leuchten gebaut werden, weil man Lich haben möchte und dem entsprechend Leistung bereitstellt, ist eine aktive Kühlung Pflicht. Bewährt haben sich bei vielen Konstrukteuren Lüfter, die aus der Lampe rausblasen und die Frischluft über Schlitze einsaugen. Je flacher die Konstruktion der Leuchte gehalten werden kann, desto gerichteter kann die Luft von dem Einlass zum Auslass strömen.

Rahmen und Platte:
Die Rahmenkonstruktion erfolgt meistens mittels Aluprofilen, die es in allen gewünschten Größen gibt. Damit sind dem Konstrukteur alle Möglichkeiten offen, ob er eine möglichst flache oder eine etwas dickere Leuchte haben möchte.
Auf der Aluplatte werden die LEDs fixiert. Die Dicke sollte so gewählt werden, dass sie in die Nuten der Profile eingeschoben werden kann.

Abdeckungen:
Die Abdeckungen sind enorm wichtig. Die untere Abdeckung, also zwischen LED und Wasseroberfläche dient als Spritzwasserschutz und Schutz vor dem Verdunstungswasser. Hier kommen immer einzelne Salzkristalle mit und lagern sich an der Platte mit den LEDs ab. Ein Kurzschluss kann die Konsequenz sein. Diese Abdeckung lässt sich z.B. mit Plexiglas ermöglichen.
Die obere Abdeckung ist nicht weniger wichtig. Neben den ästhetischen Aspekten der Abgeschlossenheit, ist auch der Kühlungsfaktor wichtig. Durch die Abdeckung wird der Luftstrom gerichtet und erhält eine gewisse Geschwindigkeit.

Stromversorgung:
Damit die Leuchte auch ausreichend Spannung und Strom bekommt, benötigt man noch ein Netzteil. Die Leistung sollte so dimensioniert sein, damit alle LEDs mit der gewünschten Leistung leuchten können. Und natürlich noch ein wenig Reserve einplanen.

Das wäre es erst einmal wieder. Falls ich etwas falsch geschrieben habe, bitte ich um Korrektur. Weitere Erfahrungen sind gerne willkommen.

VG Hansi

[Steppo]

Hi Hansi,

gut zusammengetragen. Ich denke, der Kern des Ganzen fehlt noch: Die Qualität der LEDs was die Wellenlänge und die Effizienz betrifft. Ich vermute, es ist ein Unterschied bei den Wellenlängen festzustellen wenn man günstige China LEDs verwendet im Gegensatz zu z.B. Crees. Bei den Crees selber gibt es verschiedene Baureihen, die sich in ihrer Effizienz znterscheiden. Ich persönlich habe China LEDs mit den Cree XP-E2 blau verglichen. Bei gleichem Strom war die Spannung der China LEDs um ca 0,4 Volt höher. Das mündet in mehr Wärme...

[Ibelin]

Hi Steffen,

Ja, das mit der Qualität der LEDs fehlt noch. Das werde ich in dem nächsten Post ansprechen.

VG Hansi

[Guschi]

Hi Hansi

Vorab mahl eine sehr gute Zusammenfassung.
Bei der Kühlung würde ich aber die LEDˋs Aktiv kühlen und nicht Passiv also ich meine damit die Luft mit den Ventilatoren in das Gehäuse Blasen da es effektiver ist als wenn die Luft aus dem Gehäuse gesaugt wird.

[Ibelin]

Servus beinand,

nach einer kurzen Pause möchte ich nun etwas über LEDs schreiben. Wie bereits von Steffen berichtet gibt es deutliche Unterschiede bei den LEDs, was auf die Qualität schließen lässt.
Eine LED soll möglichst effizient Licht erzeugen und dieses wollen wir, ohne Verluste, im Becken haben. Genau bei der Effizienz liegen die Unterschiede zwischen qualitativ hochwertigen, eher teuren LEDs und qualitativ minderwertigen, billigen LEDs. Aber was genau mach eine LED hochwertig und effizient?

Einfach ausgedrückt, bei konstanter Stromversorgung das Höchstmaß an Licht mit dem geringsten Verlust zu erzeugen. Und hier liegen die Unterschiede. Verlust bedeutet Wärmeentwicklung, die Energie ohne Nutzen vergeudet und die uns folglich nicht zur Verfügung steht, um Licht zu erzeugen.
Damit eine LED effizient arbeitet, müssen die Materialien je nach Einsatzgebiet und Leistung angepasst sein. Und wie bei so ziemlich allen Dingen im Leben. Gute Qualität hat ihren Preis. Natürlich gibt es günstige LED, aber diese sind aufgrund der niedrigen Lichtausbeute für unser Aquarium ungeeignet. Was wir brauchen, damit wir unser Becken gut und den Tieren entsprechend ausleuchten können, sind High Power LEDs.
Der dominierende Hersteller auf dem Gebiet ist der amerikanische Hersteller CREE. Aber auch OSRAM bietet für einzelnen Farben sehr gute LEDs an, welche für den Einsatz in einer Aquarienbeleuchtung geeignet sind.

Wie oben bereits erwähnt wird eine Mischung aus verschiedenen Farben genommen, um das Absorbtionsspektrum der Korallen best möglich abzudecken.
Da der Bereich des blauen Lichtes der wichtigste für die Korallen ist, kommen folglich die meisten LEDs aus diesem Bereich. Eine Mischung aus Royal Blau und Blau erreicht eine sehr gute Abdeckung des Bereiches von 440 - 480 nm. Violette LEDs gibt es in verschiedenen Wellenlängen von 400 - 430 nm, wobei hier die 430 nm ausreichend sind. In diesem Bereich wird nicht mehr so viel Energie benötigt. Bleibt noch der Bereich oberhalb von 480 nm. Da die Korallen in diesem Bereich kaum etwas absorbieren brauchen wir keine spezielle Farbe verstärkt einbringen und wir decken den Bereich mit weißem Licht ab. Zum Schluss kommt der rote Bereich um die 650 nm. Auch hier gibt es noch einen leichten Absorbtionspeak und es lohnt sich ein paar wenige LEDs im roten Bereich um die 660 nm einzuplanen. Zusätzlich erzeugt das rote Licht noch schöne Farben, was den Betrachter freut. Allerdings fördert das rote Licht auch stärker Algenwuchs etc. Der rote Kanal sollte in Folge nicht unbedingt auf 100% betrieben werden.

Nun aber noch etwas zum Thema Wärme. Auch die effizientesten LEDs haben Verluste und erzeugen Wärme. Abhängig von der Anzahl und Bestromung der LEDs fällt diese stärker oder schwächer aus. Diese Wärme müssen wir entfernen, weil sie einen direkten Einfluss auf die Lichtausbeute hat. Natürlich kann man versuchen die Wärme passiv herauszubefördern, allerdings wollen wir nicht nur ein paar LEDs verbauen, sondern wir wollen eine flächige LED Beleuchtung. Also erzeugen wir etwas mehr Wärme .
Fazit: Die Kühlung muss aktiv erfolgen!
Mittel des Zweckes sind Lüfter aus dem PC Bereich. Diese kann man reinsaugend oder rausblasend montieren. Eine rausblasende Montage hat den Vorteil, dass der Luftweg klarer vorgegeben ist und die Luft von überall aus dem Gehäuse Richtung Lüfter strömt und man diese durch angebrachte Lüftungsschlitze gezielt lenken kann.

Das war es für heute. Ich hoffe, dass ich es verständlich formuliert habe und freue mich auf eure Kommentare und Verbesserungen!

VG Hansi

[seppoc]

Ich überlege mir auch eine DIY LED zu bauen, und mir stellt sich die Frage: Gibt es einen Richtwert, wie viele LEDs auf einen m² kommen müssen, um ein Becken gleichmäßig zu Beleuchten?

Oder hängt das auch wieder von der Art der verwendeten LEDs ab?

[Clyro]

Hallo zusammen

Ich habe mich damals für eine ATI Sirius X8 entschieden, da sie von der Leistungsabgabe und von der Effizienz her top ist und noch bezahlbar ist.
Es sind hochwertige LED auf Cluster verbaut, die auch durch neue Cluster mit aktuellen LED ausgetauscht werden können.
Die Ausleuchtung ist für mein Becken auch optimal. Der Wirkungsgrad wird noch etwas zulegen, da haben die Hersteller noch nicht das Ende der Fahnenstange erreicht.

Was mir auffällt das viele Hersteller mit irgendwelchen Apps zur Steuerung für ihre Lampe überzeugen wollen, die Lampen an sich aber sehr schlechte Wirkungsgrade haben und schlecht designt sind. Von mir aus muss eine Lampe in erster Linie Komponenten hoher Qualität verbaut haben, angefangen bei Netzteilen Class A mit PFC, über die LED selber, bis hin zu einem guten Wärmemanagement.

Einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Lebensdauer erreicht man meistens, wenn man vielen LED mittlerer Leistung nimmt (1W oder 3W Typen) und die dann nur bei z.B. 2/3 der maximalen Leistung betreibt (Orphek macht dies unter anderem bei ihren Lampen so). Diese Daten können dem Datenblatt entnommen werden. Weiter ist eine gute Kühlung nötig damit die LED auch ihre Lebensdauer erreichen können. Ich habe schon bei diversen Lampen schlechte Kühlungskonzepte gesehen, bei denen man das Gehäuse aussen nicht mehr berühren konnte wegen der hohen Temperatur, da die Lüftungsgitter so engmaschig waren dass sie schon nach ein paar Wochen komplett mit Staub zu waren.

Ich finde es bei vielen Herstellern schade, dass die Lampe an sich gut konstruiert ist und am Schluss irgend ein billiges China Netzteil nimmt und die Effizienz wieder zunichte macht.

Interessante Daten liefern da Hennings PAR Messungen!

Ein mal vorweg: Eine LED Lampe zu konstruieren die eine wesentlich höhere Lumen/W Ausbeute bringt als eine T5 Leuchtstoffröhre, ist nicht so einfach wie auf den ersten Blick vermutet. Es gibt einige Hersteller, die da wesentlich darunter liegen, da kann man sich eine LED Lampe gänzlich sparen, wenn man eine Heizung will kann man eine HQI kaufen

Ich wollte anfangs auch eine LED Lampe selber bauen, für Süsswasser habe ich schon einige gebaut und getestet, an Meerwasser habe ich mich dann aber wegen des komplexen Spektrums nicht getraut. Vielleicht mal wieder ein Projekt für später.

Gruss Mathias