Пока ожидаю когда закончится минерализация чернозема в моем новом аквариуме, самое время подумать о светильнике.
Естественно, что если уж сам склеил аквариум, то и светильник, как говорится, сам Бог велел сделать своими руками.
Первый вопрос: какие выбрать светодиоды. Прочитав множество литературы, для себя я решил, что есть два варианта, которые хороши для растений - это либо светодиоды, имеющие в своем спектре пики на длинах волн 450 нм и 650нм:
Рис 1. Full Spectrum 1
, либо светодиоды, которые имеют цветовую температуру от 6000 до 8000 К.
В первом варианте диоды светят сиреневым светом, что для выращивания рассады, может, и хорошо, но для аквариума не приемлемо по эстетическим соображениям.
Второй вариант светит белым светом, что красиво. Да и растения растут под таким светом не намного хуже, чем в первом варианте.
Нашел такие диоды на Али. Они позиционируются, как диоды полного спектра для выращивания растений.
Они дают разный спектр, в зависимости от модели. Я выбрал Full Spectrum 2:
Рис 2. Full Spectrum 2
Из графика видно, что светодиод имеет пик в синей части спектра на длине волны 450 нм и довольно ровный график в остальной части света. Диод должен светить белым светом и при этом он не имеет провала в красной части спектра на длине волны 650 нм.
Кроме того, чтоб благодаря полному спектру эти диоды должны светить красивым белым светом, есть еще практический эффект, который отсутствует у диодов Full Spectrum 1 на Рис.1 - это часть спектра, который поглощается каротиноидами. Каротиноиды поглощают свет с длинами волн 280–550 нм (это зеленая, синяя, фиолетовая, ультрафиолетовая области спектра). У диодов Full Spectrum 1 вырезан целый кусок этого спектра: 480 - 600нм, а у Full Spectrum 2 только небольшой провал где-то на 470нм. Напомню, что одна из функций каротиноидов - это поглощение сине-зеленого света и передача его энергии хлорофиллам.
Цветовая температура 6000-8000 К. Как раз то, что нужно
В ассортименте имеются диоды разной мощности от 1 Вт до 100. Диоды от 1 до 5 Вт продаются комплектом по 10 шт. Думаю, что 10 одноваттных диодов для моего аквариума, который задуман как низкотехнологичный, будет достаточно.
Теперь надо выбрать драйвер к ним. Диоды рассчитаны на напряжение 3,0 - 3,4 В и ток 300 - 350 мА.
Если включить все светодиоды в цепь последовательно, то падение напряжения на них будет 10 * 3 = 30В. Ток останется тот же 300мА. Следовательно, характеристики драйвера должны удовлетворять этим условиям: напряжение 30В, ток 300мА.
Как написано у продавца, угол рассеивания света данного светодиода равен 120°. Поэтому я подумал, что можно попробовать оснастить их линзами, чтобы уменьшить этот угол и соответственно увеличить световой поток. (Кстати, забыл сказать что по характеристикам световой поток у этих диодов 100 - 120 лм.) У этого же продавца есть линзы с разными углами: 15, 30, 45, 60 градусов.
Необходимо рассчитать угол так, чтобы свет от диодов покрывал все дно аквариума и при этом угол рассеивания был минимальным для большей интенсивности светового потока.
Пусть А - это светодиод, тогда ABC - равнобедренный треугольник, образующийся в сечении конуса света, испускаемого светодиодом А. Угол BAC = 45° Сторона а (отрезок BC) - это будет диаметр светового пятна.
Диаметр светового пятна а вычислим по двум сторонам треугольника и углу между ними:
В этом уравнении нам пока неизвестны стороны b и c. Зато известна длина отрезка AD - это высота от светодиода до грунта. Так как высота аквариума 40см, а толщина грунта будет 10см, то AD = 30см.
b = c = 32см
тогда a = 25см
Итак, при угле линзы 45°, диаметр светового пятна от светодиода, расположенного на высоте аквариума, будет равен приблизительно 25 см.
Если расположить 10 диодов в 2 ряда по 5 в каждом, то свет от них будет падать на дно аквариума, как на рисунке (вид аквариума сверху):
Это вполне приемлемый вариант, поэтому можно брать линзы с углом 45°.
Если взять линзы с углом 30°, то диаметр светового пятна будет около 16см, а значит как ни крути, будут темные зоны.
Где-то в сети мне попадался калькулятор, в котором можно было рассчитать освещенность в люксах, в зависимости от угла линзы. Так вот, при угле 120° и световом потоке светодиода, равном 100 лм, освещенность на расстоянии 30 см была равна 118 лк, а при угле 45°, освещенность равна 2065 лк. То есть при применении линзы 45° освещенность увеличилась в 17,5 раз. Не знаю только, можно ли этому доверять. Но когда светодиоды и линзы приедут из Поднебесной, я проверю это хотя бы с помощью люксометра в смартфоне.
Комментарии: