LED-Auswahl für DIY Beleuchtung für 280 Liter Becken

[pn2fast4u]

Hallo Aquaristik-Community,

grundsätzlich bin ich ein absoluter Einsteiger in die Aquaristikwelt, mache aber generell keine halben Sachen. Ich habe mich daher schon in einige Themen eingelesen und bin gerade in der Planungsphase meines ersten Süßwasseraquariums.

Ich werde mir wohl im Eigenbau ein 140x45x45 Becken aus Acrylglas bauen, d.h. ich lande bei knapp 285 Litern, die natürlich auch entsprechend beleuchtet sein wollen. Bei meiner bisherigen Recherche zum Thema Lampen habe ich bisher kein Modell gefunden, dass mich so richtig überzeugt hat. Entweder die Abmessungen sind für mein geplantes Becken ungeeignet, das Lichtspektrum is nicht so toll, die Lumenzahl ist zu wenig oder die Dinger sind einfach unfassbar teuer (z.B. ADA Solar).

Eine Alternative ist natürlich eine LED-Lampe im Eigenbau anzugehen. Na gut, also los….wie sieht mein aktueller Plan aus und welche Fragen stellen sich mir aktuell?
- Anvisierte Lichtmenge: 285 L * 30 Lumen = 8.550 Lumen
- Träger für die LEDs wird ein 135x16x2cm Aluprofil mit Kühlrippen. Soweit ich verstanden habe reicht eine passive Kühlung, solang man es mit der Stromstärke der LEDs nicht übertreibt.
- Die LEDs auf Star-Profilen sollen mit Wärmeleitkleber auf das Aluprofil aufgeklebt werden
- Die LED-Lampe soll hängend an Drahtseilen an der Decke montiert werden
- Die LED-Lampe soll nach außen möglichst nur 1 Stromkabel führen.
- Die LED-Lampe soll per WiFi gesteuert werden können, d.h. Komponenten für die Ansteuerung sollen möglichst auch ins Lampen-Gehäuse rein.

- Ein großes Fragezeichen habe ich noch über meiner aktuellen LED-Auswahl schweben, insbesondere bzgl. des Farbspektrums. Grundsätzlich soll es eher ein kalter Lichteindruck werden, aber mir ist auch wichtig, dass Brauntöne einer Wurzel und die bunten Farben der Fische gut zur Geltung kommen. Beim ADA Solar, was scheinbar so eine Art Referenz hinsichtlich toller Farbwiedergabe ist, werden ja RGB-LEDs eingesetzt. Ich habe mir das Spektrum online mal angesehen und folgende Schlüsse gezogen (bitte korrigieren wenn falsch)

• Stärkster Peak bei blau im Bereich 450nm (nehmen wir mal als Referenz von 100%)
• Peak bei grün von 80% (im Vergleich zu blau) im Bereich 530nm
• Peak bei rot von 85-90% (im Vergleich zu blau) im Bereich 630nm
• Weiße LED mit Peak bei blau (analog RGB blau) und ca. 30-50% im Bereich zwischen 480 und 630nm

- Nachdem RGB-LEDs relativ teuer und auch von der Lumenzahl nicht sonderlich effektiv sind, war mein Ansatz dieses Spektrum einfach über getrennte LEDs pro Farbe nachzubilden. Der einzige Unterschied ist ja nur, dass die LEDs der 3 Farben + Weiß dann weiter voneinander entfernt sind als bei hochintegrierten RGB-LEDs, richtig? D.h. man muss wahrscheinlich nur aufpassen, dass die Abstände zwischen den LEDs nicht zu groß werden, damit das menschliche Auge nicht die einzelnen Farben des Lichts pro Region erkennt. Hat hier jemand Erfahrungswerte ab welchem Abstand es hier kritisch werden kann? Das Ganze wirkt sich natürlich auf die Anzahl der benötigten LEDs aus.
- Was ich bisher nicht so ganz verstanden habe ist der Zusammenhang zwischen Lichtfarbe und CRI-Wert. Es scheint mir so, als hätten die LEDs mit kaltem Licht (z.B. 6500K) einen niedrigen CRI-Wert und die mit warmen Licht einen hohen CRI-Wert. Soweit ich verstanden habe ist der CRI-Wert ja ein Maß dafür, wie gut die Farben wiedergegeben werden. Ich würde natürlich gern beides haben, d.h. eher kaltes Licht als Gesamteindruck, aber trotzdem leuchtende Farben. Wie kriegt man das aufgelöst?

- Lange Rede kurzer Sinn…. Hier meine bisherige LED-Auswahl:

• Weiß/Blau: 16x CREE XM-L2 U4, ~460 lm@1000mA, 6000K, ~3V -> zusammen ~7500 lm, 48V
• Grün: 7x CREE XP-E2 Q4, ~155 lm@700mA, ~3,5V -> zusammen ~1100lm, 25V
• Rot: 7x CREE XP-E2 P3/P4, ~155 lm@700mA, 2,4V -> zusammen ~1100lm, 17V

-> d.h. zusammen dann ca. 9700lm, d.h. knapp 1200lm über Zielwert und damit noch etwas Luft für Licht, dass ggf. wegen Abstrahlwinkel seitlich am Aquarium vorbeigeht
-> Die weiße LED hat ihr Maximum (100%) bei blau (450nm), jedoch nur ca. 10-40% im Bereich von 480-630nm. Wäre also von unserem Referenzspektrum je nach Wellenlänge ca. 20% entfernt. Eine CREE XP-G3, 5000K wäre hier deutlich näher dran, aber dann ist wahrscheinlich dar Farbeindruck auch nicht mehr so kühl, richtig? Was würdet ihr mir hier für die weißen LEDs empfehlen? Mischen? Wenn ja, in welchem Verhältnis?
-> Brauche ich nochmal extra „Royal-blue“ LEDs? Eigentlich wird der blaue Peak ja schon sehr gut durch die weißen LEDs abgebildet.
-> Sind die grünen und roten die LEDs geeignet um die Peaks bei 530 bzw. 630nm nachzubilden?
-> Kann man die grünen und roten ohne Probleme mit 700mA betreiben? (Max. je 1000mA)
-> Kann man die weißen ohne Probleme mit 1000mA betreiben? (Max. 3000mA)
-> Wie muss ich die Lumen pro Lichtfarbe balancieren? In dieser Konstellation (wie oben aufgelistet) hätte ich ja knapp 7.500 lm mit Peak bei blau, aber nur knapp jeweils 1.100lm Peak rot oder grün. D.h. Verhältnis ca. 1:7. Im Referenzspektrum wäre das Verhältnis ja fast 1:1. Schlecht?

- Als Ergänzung noch die zu den LEDs (hoffentlich) passenden Konstantstromquellen und ein Netzteil:

• KSQ 1x Meanwell LDD-1000H, 1000mA, output max. 52V -> für alle weißen LEDs
• KSQ 1x Meanwell LDD-700L (die L-Version ist von der Bauform etwas kleiner als die H), 700mA, output max. 32V -> für alle grünen LEDs
• KSQ 1x Meanwell LDD-700L (die L-Version ist von der Bauform etwas kleiner als die H), 700mA, output max. 32V -> für alle roten LEDs
• Netzteil 1x Meanwell LPF-90-36, 36V, 90W

. Ist es egal, wieviel V das Netzteil hat, solang die KSQs mit dieser V-Zahl umgehen können? Ich lese von vielen, die ein 24V Netzteil haben.

- Ein Punkt noch bzgl. Unterseite der Lampe. Ich plane Alu-U-Profile zu nutzen und dann eine opale Milchglasscheibe als Diffusor zu verwenden. Habt ihr nen Daumenwert wieviel % Lichtleistung diese schluckt? Ich würde mal mit 3mm planen.

Ich hoffe meine Gedanken zum Thema halbwegs verständlich ausgedrückt zu haben. Ich weiß, es sind sehr viele Fragen, aber wie gesagt, ich bin Anfänger, daher seht es mir nach, wenn das ein oder andere was ich hier geschrieben habe Blödsinn ist

Anbei noch eine Skizze des Layouts.
Ich freue mich auf eure Rückmeldungen.

Danke & Gruß,
Flo

 

[Wuestenrose]

'N Abend...

Ich falle gleich mit der Tür ins Haus: Von RGB-Beleuchtung halte ich wenig bis gar nichts. Vordergründige Effekthascherei auf Kosten der Lichtaubeute, der Photosyntheseeffizienz und der Farbwiedergabe. Die Farbwiedergabe der ADA Solar ist vielleicht "toll" im Sinne von spektakulär, aber nicht im Sinne von hohem Farbwiedergabeindex. RGB-LEDs (ohne unterstützende weiße LEDs) erreichen nur mit Müh und Not CRI-Werte von 50 und Deine XM-L2 U4, die selber nur mit Ach und Krach auf einen CRI von 65 kommt, richtet daran auch nicht mehr viel.

Mein letztes Projekt, zwar keine Aquarien-, aber immerhin eine Pflanzenbeleuchtung, kommt auf einen Farbwiedergabeindex von mindestens 90, typisch 92.

Die benötigte Kühlung hängt nicht vom Strom ab, der durch die LED fließt, sondern von der Leistung, die die LED umsetzt. Deine XM-L2 setzt bei 1500 mA 4,6 Watt um, meine CMA1825 aus dem Projekt bei 700 mA, also weniger als dem halben Strom, 24 Watt, mehr als das 5-fache. Leistungen lassen sich bis in den Hektowattbereich noch gut passiv wegkühlen, ist nur eine Frage des Aufwands.

Ich plane Alu-U-Profile zu nutzen und dann eine opale Milchglasscheibe als Diffusor zu verwenden.

Opal ist ein Mineral, Du meinst "transluzent"? Keine gute Idee, da bleibt jede Menge Licht drin hängen.

Sei mir nicht böse, zu Deinem eigentlichen Projekt hab ich nicht viel beigesteuert. Mir ist auch klar, daß das Licht vorrangig Dir selber gefallen muss.

In diesem Sinne,
Robert

 

[vetzy]

Morgen,

das Projekt muss ich mir auf jeden Fall anschauen was draus wird. Gar nicht mehr wegen der LED Leuchte. Da hast du dich ja schon ganz rein gearbeitet, aber was mir aufgefallen ist war dieser Satz:

Ich werde mir wohl im Eigenbau ein 140x45x45 Becken aus Acrylglas bauen, d.h. ich lande bei knapp 285 Litern, die natürlich auch entsprechend beleuchtet sein wollen.

Allergrüsten Respekt. Acrylgas in der größe zu verkleben damit es wasserdicht ist. Hast du Erfahrungen in der verarbeitung mit Acrylglas? Ich versuche das schon länger und habe etliche Versuche für kleine Einhängekästen schon in den Sand gesetzt. Auch die spätere Pflege stelle ich mir schwer vor. Da braucht es ja schon ein kratzerresistentes Acrylglas. Das Plexiglas was ich immer in der Nutzung habe, sowohl GS als auch XT würden mit der Zeit kleine Kratzer durch den Schwamm bei der Pflege bekommen.

Gruß Christian

 

[moskal]

Hallo Christian,

zum verkleben brauchst du entweder ein passendes Kreissägeblatt (Flachzahn mit spezieller Schneidenform und nur jeder zweit Zahn hat einen seitlichen Freiwinkel, oder nicht ganz perfekt ein positives Trapez Flachzahnblatt) oder du umfräst die Klebekante mit mit der Oberfräse bei genau austarierter Schnittgeschwindigkeit. Auf keinen Fall schleifen oder polieren. Exakt grade plane gleichmäßige Kante ist vorraussetzung. Der Rest ist Übung

Gruß, helmut

 

[vetzy]

Hallo,

das sägen und bearbeiten macht mir keine Sorgen. Da ist genug an Werkzeug da. Die kleinen Platten laufen über die CNC-Fräse. Aber später das Verkleben mit Acryfix, so mache ich das, finde ich sehr aufwändig und ist schwer gerade bei so großen Flächen auf zu tragen. Kann man ja nicht so einfach abziehen wie Silikon bei Glas.
Wie machst du das mit der Entspannung der Platten nach dem schneiden? Wenn du die Molekühle nach dem Schnitt nicht wieder in die gleiche Richtung bringst wird der Kleber Risse in dem Plexiglas aufzeigen. Also muss getempert werden. Hast du da einen Ofen für?

Gruß Christian

 

[moskal]

Hallo,

ich mache einen Grobzuschnitt und formatiere in einem zweiten Gang fertig. Tempern tue ich nicht, bestenfalls fahre ich mit einem Heißluftfön die Kanten ab. allerdings handelt es sich bei mir auch nur um kleine Teile, größeres bestelle ich.
Fräßt du mit Opferplatte oder Spannvorrichtung?

Was das kleben betrifft war ich jetzt wohl ein wenig vorlaut. Da bin ich vom UV-Glaskleben gut ausgerüstet. Ich fixiere die klebestellen so in der später gewünschten Position, daß sich an der Klebestellen ein Spalt von etwa 2/10mm ergibt. Dann verwende ich einen niederviskosen Kleber der sich per Kapilarwirkung da rein zieht und verteilt und füge zusammen. Das ist jetzt ohne passendes Equipment nicht ganz einfach aber ich könnte mir vorstellen das ein dünner Draht oder ähnliches zwischenlegen und dann rausziehen funktionieren kann.

Gruß, helmut

 

[vetzy]

Hallo,

Fräßt du mit Opferplatte oder Spannvorrichtung?

Habe eine Opferplatte.

Gruß Christian

 

[pn2fast4u]

Hi,

das mit dem Acrylglas hab ich natürlich auch noch nicht gemacht. Es klang jetzt aber in diversen Anleitungen im Netz nicht mega schwer.

Ich würde mir die Platten schon in den richtigen Größen vorschneiden lassen.
Danach die Schnittkanten entgraten z.B. mit Teppichmesser-Klinge
Dann mit unterschiedlichen Körnungen schleifen
Dann mit Zahnpasta "polieren"
Dann die Kanten sauber entfetten, z.B. mit Alkohol
Dann die zu klebenden Stellen aufeinander stellen und ausrichten (z.B. 90° Winkel verwenden)
Dann eine Nadel oder ähnliches zwischen die Klebestellen
Acrifix 192 mit ner Spritze + Kanüle einspritzen, gerade soviel, dass über Kapillareffekt die Klebestelle ausgefüllt ist.
Dann sofort die Nadeln entfernen und im UV-Licht aushärten lassen.

Klang für mich als Anfänger machbar. Muss aber nix heißen :lol:

Ich Frage mich aber auch noch, ob es besser/einfacher ist das Ganze auf Stoß zu verkleben oder auf Gärung. Dazu bräuchte man natürlich noch ne Oberfräse mit der man den Winkel hinbekommt. Was ist eure Erfahrung dazu?

Grundsätzlich würde mich aber auch weiterhin das Thema Licht interessieren. Der Beitrag von Wüstenrose hat mich in der Hinsicht leider nur wenig weitergebracht.

Gruß,
Flo

 

[moskal]

Hallo,

habe eben 10mm Acrylglas mit einem positive Trapez Flachzahn 250mm Z60 Blatt gesägt. Nicht das optimale Blatt, das verwende ich sonst für Mineralwerkstoff aber ich habe an der Schnittgüte nichts auszusetzen. Ich habe jetzt keine Verklebung vorgenommen aber das mit den feinen Rissen die durch Kleber sichtbar werden ist mir bei dieser Schnittgüte unbekannt. Hast du mal Essigester versucht?

Aber auf jeden Fall melde ich auch Interesse am vorgehn bei Großflächigen Verklebungen an. Wenn ich das brauche werde ich das auch in Zukunt bestellen aber interessannt ist es.

Gruß, helmut

 

[moskal]

Hallo Flo

da hast du vor mir geantwortet.

Ohne Erfahrung würde ich erst mal eine einzelne Ecke versuchen und dann schauen ob dém eine Chance eingeräumt werden kann. Eine ausreichend genaue Gehrung mit der Handoberfräse auf diesen Strecken und der Materialstärke per Handoberfräse hinzubekommen ist praktisch unmöglich.

Ich betreibe eine Schreinerei bin entsprechend ausgerüstet um das richtig zu machen lass aber trotzdem von solchen Verklebungen wie du sie vor hast die Finger. Auch wenn da kein Wasser rein soll.

Gruß, helmut

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

Der Beitrag von Wüstenrose hat mich in der Hinsicht leider nur wenig weitergebracht.

Deine grüne XP-E2 Q4 macht bei 700 mA und (normal nicht erreichbaren) 25 °C Sperrschichttemperatur einen Photonenfluß von 0,59 µmol/J, meine CMA1825 bei T_j=85 °C einen von 2,11 µmol/J :grow:

Ja, ich weiß, das bringt dich in der Hinsicht auch nicht viel weiter. Macht aber nix .

I.d.S.
Robert

 

[Wuestenrose]

Mahlzeit…

Das ist übrigens das Summenspektrum aus 16 × Cree XM-L2 U4 kaltweiß bei 1000 mA, 7 × Cree XP-E2 P4 (rot) und 7 × Cree XP-E2 Q4 (grün), jeweils 700 mA, gerechnet bei T_j=25 °C:


Du schaffst es allerdings in der Praxis nicht, die Sperrschichttemperatur bei 25 °C zu halten, je nach Kühlaufwand sind 60 bis 90 °C deutlich realistischer. Allein durch die inneren Wärmewiderstände von LED und Sternplatine wird sich die Sperrschicht einer grünen, mit 700 mA bestromten XP-E2 um fast 60 Grad über Kühlkörpertemperatur erhitzen. Ich habe zunächst an einen Rechenfehler geglaubt, aber es stimmt. Laut Datenblatt besitzt eine grüne XP-E2 einen inneren Wärmewiderstand von 15 K/W, 9 K/W kommen durch die Sternplatine drauf. Macht zusammen 24 K/W, was bei 2,45 Watt (700 mA, 3,5 V) 58,8 Kelvin Temperaturerhöhung ergibt. Die rote XP-E2 besitzt zwar einen deutlich geringeren inneren Wärmewiderstand (5 K/W), was letztendlich bei 700 mA noch 24 K Temperaturerhöhung ergibt, dafür aber ist die rote auch deutlich temperaturempfindlicher als die grüne. Hier die Lichtausbeute als Graph der Temperatur, bezogen auf 100 % bei T_j=25 °C:


Ein weiterer Grund, warum du dir dein Vorhaben vielleicht nochmal überlegen magst :wink: .

Viele Grüße
Robert

 

[pn2fast4u]

Na das hilft mir mal etwas weiter in meiner Lernkurve

Bin ich damit von der Temperatur her schon in einem kritischen Bereich für die LED?
Auch wenn nicht klingt die Temperatur auch für eine Plexiglasabdeckung die drunter hängt nicht so gesund.
D.h. man sollte die LED in dem Fall lieber nur mit 350mA bestromen?

Wieso ist denn eigentlich kein Grünpeak in dem von dir errechneten Summenspektrum?
Die grünen LEDs haben doch eine ähnliche Lumenzahl wie die roten. Und die weißen LEDs haben ja eher noch Grünanteil als Rotanteil. :-/

Grundsätzlich bin ich bei der Wahl der LEDs ja auch noch komplett frei. Das waren einfach die ersten, die mir über den Weg gelaufen sind :smile: .

Über Vorschläge eines geeigneten LED-Mixes wäre ich sogar sehr dankbar.

Nur vom Kühlkonzept (passiv, aufgeklebt auf Aluprofil), wie oben beschrieben, würde ich ungern abkommen.

Danke,
Flo

 

[Wuestenrose]

Servus…

Laut Datenblatt darf die Sperrschicht einer XP-E2 bis 150 °C warm werden. Davon bist Du noch ein Stück weit weg. Allerdings altern die LEDs bei höheren Temperaturen schneller.

Die grünen LEDs haben doch eine ähnliche Lumenzahl wie die roten.

Du vergisst dabei, daß das Auge bei unterschiedlichen Farben unterschiedlich empfindlich ist. Um 100 Lumen bei 522 nm zu erzeugen, der Peakwellenlänge der grünen XP-E2, muß eine Lichtquelle 196 mW Strahlungsleistung aufbringen, bei 632 nm, dem roten Peak, wo das Auge bereits deutlich unempfindlicher ist, schon 598 mW.

Und deshalb sind die Spitzen im Diagramm unterschiedlich hoch.


Grüße
Robert

 

[pn2fast4u]

Ich glaube ich hab verstanden was du sagen willst...
d.h. dieses Summenspektrum bzw. generell ein Spektrumsdiagramm gibt die Leistungsverteilung des Lichts pro Wellenlänge an und keine Lumen. Lumen geben also an wie hell das menschliche Auge das ganze wahrnimmt. Eine Umrechnung zwischen Leistungsverteilung je Wellenlänge und Lumen geht also nur, wenn man die jeweiligen Faktoren(Empfindlichkeiten) des menschlichen Auges kennt.

Soweit korrekt?

Ist es dann überhaupt erstrebenswert ein Leistungsspektrum zu erreichen, in dem die Peaks von Blau, Grün und Rot gleich hoch sind? Nachdem die Wahrnehmung bei Gelb/Grün ja am besten ist würde das wahrscheinlich in der Wahrnehmung zu einem Grünstich führen, oder nicht?

Was würde denn das optimale Spektrum für meine Anforderung aussehen?
Mit welchem Tool kann man sich denn so ein Summenspektrum auf Basis der ausgewählten Komponenten zusammenbauen?

Fühle mich zwar etwas schlauer...aber immer noch lost bei der LED-Auswahl ;-)

Merci,
Flo