Правильный расчет и изготовление светодиодной подсветки аквариума своими руками

Подсветка для аквариума обязательна, при разведении рыб из тропического или субтропического климата, где продолжительность светового дня большая на протяжении всего года.

Микроклимат создается с помощью систем подогрева воды и освещения. Если с подогревом воды всё более-менее ясно и с помощью воздушных потоков компрессора она перемешается и прогрев будет более-менее равномерным, то с освещением всё несколько сложнее. В зависимости каких рыб и растения вы будете содержать, будут меняться необходимые условия.

Чем светодиоды лучше галогенных, люминесцентных и ламп накаливания?

До появления светильников нового поколения освещение делали на:

1. Люминесцентных лампах;
2. галогенных лампах;
3. лампах накаливания.

Теперь все сместилось в сторону освещения аквариума светодиодными лампами, почему так? Лампы накаливания и галогенки выделяют много тепла, что вызывает дополнительный нагрев воды, порой избыточный, соответственно требуется отвод тепла. Тепло отводили с помощью принудительного воздушного охлаждения, т.е. кулером (вентилятором). Это вызывало дополнительный шум и затраты.

Освещение аквариума светодиодной лентой выделяет меньше тепла и выдает больше света. Особенно актуально для растений, требующих сильного освещения: от 6000 до 10 000 и более Люкс освещенности. Лампа накаливания на каждый Ватт своей мощности выдаёт от 9 до 20 Люмен.

Давайте сравним классическое и светодиодное освещение аквариума, на примере простейших расчетов мощности и освещенности.

Сравнение типов ламп

1 Люкс = 1 Люмен/м­^2­. То есть чтобы обеспечить аквариум классической формы (глубина меньше его длины) минимальной освещенностью в 6000 Люкс, нужно порядка 400Вт света лампы накаливания. При её КПД менее 10% — получается довольно мощный обогреватель, а не светильник.

У Галогенных ламп световой поток больше, у люминесцентных еще выше, а нагрев воды от них меньше. Но последние содержат пары ртути, что при повреждении лампы, может похоронить всю живность в воде.

Однако светодиодное освещение аквариума, на день написания статьи (конец 2017 года), самое эффективное. Светодиоды обеспечивают 80-140 Лм на каждый Вт своей мощности, что в 5-10 раз эффективнее конкурнетов.

Освещенность в большей степени важна для флоры. Светодиодные лампы в аквариуме обеспечат необходимую освещенность для растений и сэкономят деньги. Вдумайтесь сами, сколько будет стоить работа светильника из ламп накаливания общей мощностью 0,5 кВт, который работает по 5-12 часов в день. Даже использование автоматики не позволит добиться существенной экономии. Свет от светодиодов потребляет от 50 до 150 Ватт, в зависимости от габаритов аквариума.

Led освещение в аквариуме может использоваться как декоративная подсветка, так и как функциональная. Прожекторы и ленты можно разместить в нижних слоях воды, как для подсветки, так и для обеспечения светом растений, расположенных у дна емкости.

Типы LED светильников

Разнообразие вариантов светодиодной подсветки для аквариума ставит человека в ступор при выборе. Разберемся с видами светодиодных источников света и способами их монтажа. Это поможет определиться с выбором, при самостоятельном изготовлении освещения.

Светодиодная лента

Светодиодная лента выпускается в различных классах защищенности от пыли и воды.

Если планируете использовать ленту для монтажа на крышку аквариума – вам подойдёт класс защиты IP65. Она защищена от брызг и крупных капель, но её нельзя погружать в воду. Возле/над водой она будет чувствовать себя замечательно.

В отдельных случаях, для подсветки растений расположенных у дна и в местах со сложным рельефом, в аквариуме нужно использовать светодиодную ленту, проложенную по дну. Можно расположить ее снаружи аквариума светодиодами внутрь, либо в воде, положив её на дно.

В таких случаях используйте только ленту с классом защищенности IP68. Ее применяют для подсветки дна у фонтанов, бассейнов и аквариумов. Главная задача – обеспечить надежную изоляцию места подключения питающих проводов.

Интересно выглядит цветная подсветка в аквариуме. Используйте RGB ленту, чтоб придать интерьеру красок. Учтите, что долгое шоу подобного рода может негативно сказаться на флоре и фауне аквариума.

Освещение мощными диодами (1-3 и более ватт)

Такие диоды нужно обязательно устанавливать на теплоотвод, это может быть либо алюминиевый лист, общий радиатор или же радиаторы для отдельных светодиодов. Монтаж светодиодов можно выполнить на крышку аквариума. Установите на них рассеивающие линзы, чтобы обеспечить большую равномерность светового потока.

Особых нюансов здесь нет, подробное изготовление с фото и примерами рассмотрено далее, в разделе «своими руками».

Освещение аквариума светодиодными лампами и прожекторами

Проще всего использовать готовый продукт, например светодиодный прожектор. Он обеспечивает хорошую яркость и качество света, а диапазон мощностей, в котором они продаются, позволит вам выбрать идеальный вариант диодного освещения для вашего аквариума.

Освещение обычными светодиодными лампами тоже возможно, однако главной задачей будет их размещение и защита от влажности. Если лампы не будут контактировать с влагой — это хорошее и бюджетное решение.

Сколько нужно света? Расчет светодиодного освещения аквариума

Расчет количества светодиодов нужно начать с вычисления его площади. Если у вас глубина аквариума меньше его длины и ширины, можно пренебречь потерями света в толще воды, а расчеты произвести с запасом в 1,3-1,8 раз.

Допустим у нас емкость 1х0,6х0,4м, что даёт нам объём в 240 литров, а площадь освещаемой поверхности в 6000см² или 0,6м².

Требуемая освещенность (из справочника):

• Если в аквариуме в основном рыбы – достаточно 3000-6000 Люкс;
• 6000-10000Лк для водорослей и рыб;
• 10000-15000Лк нужно травянистым и ярким растениям.

Точные значения нужной освещенности для конкретных видов рыб/растений, можете найти в современных справочниках аквариумной флоры и фауны.

Китайские светодиоды из нижнего ценового сегмента выдают от 80 до 100Лм/Вт, дорогие светодиоды известных брендом (OSRAM, Philips и т.д.) до 140Лм/Вт.

Напомним, что 1 Люкс = 1 Люмен / 1 м­^2­.

E = F / S, где E – освещенность Лк, F – световой поток Лм, S – площадь м².

Применим формулу. Выразим световой поток:

F = E * S

Возьмем для примера необходимую освещенность 10000Лк, площадь мы вычислили – 0,6м².

F = 10000 * 0,6 = 6000Лм

На распространение света и изменение яркости, с изменением расстояния, влияет закон обратных квадратов. Т.е. с увеличением расстояния в ДВА раза, освещенность упадёт в ЧЕТЫРЕ раза, и это при условии того, что среда прозрачна, не задымлена и не запылена.

6000Лм — необходимый световой поток, при условии прохождения света через чистый воздух, на расстояние 1 метр. У нас же вода — более плотная среда, соответственно световой поток должен быть в несколько раз сильнее. С другой стороны, глубина (расстояние от светильника до дна) почти вдвое меньше расчетной (1м) и световой поток (согласно правилу обратных квадратов) на таком расстоянии будет в 4 раза сильнее. Поэтому эти два показателя друг друга исключают и не влияют на результат.

Теперь нужно выполнить подбор светодиодов для аквариума по спектральному составу. Взгляните на график:

Выбор мощности светодиодов для аквариума

На фотосинтез влияет красный и синий цвета. В качестве основы выберем ленту белого цвета 5730 60шт/м, её световой поток составляет порядка 2000Лм/м, а мощность 14.4Вт/м. Значит нам нужно около 2,5 метров такой ленты, это будет больше чем 5000 Лм. Добавим светодиоды красного и синего цвета 5050 30шт/м по 2 метра каждого цвета. Световой поток каждой около 300 Лм/м, мощность 7Вт/м.

Всего получается 2,5 * 2000 + 4*300 = 6200Лм, чего уже достаточно.

При освещении дискретными светодиодами, методика та же: делите необходимый световой поток на световой поток одного диода и получаете нужно количество дискретных светодиодов.

Мощность блока питания:

(14.4 * 2,5 + 4 * 7) * 1.25 = 80 Вт

Это с приличным запасом в четверть мощности.

Здесь вы можете почитать о расчете блока питания, а тут как его сделать своими руками.

Какую марку светодиодной ленты выбрать для аквариума? Не принципиально, только нужно учитывать важные правила:

• Помните про класс пылевлагозащиты. При погружении ленты в воду — IP68, при установке с внутренней стороны крышки над водой аквариума — IP65;
• копеечные китайские ленты всегда завышают реальные показатели светового потока. Берите их только при ограниченном бюджете и как временное решение;
• отдавайте предпочтение проверенным производителям типа Philips или Osram. Высокая цена компенсируется высокими характеристиками и сроком службы.

Как считать НЕправильно

В сети повсеместно встречается расчет освещенности, исходя из объема аквариума в литрах. Это в корне неверный подход. Цифры Вт/л были получены эмпирическим путем и ранее использовались только для ламп накаливания. Сегодня световой поток светодиодов на порядок сильнее светового потока ламп накаливания, при аналогичных мощностях (Вт).

Например, часто советуют использовать отношение 0,9-1Вт/л. Т.е. при нашем расчетном объеме 240л, нужен источник света мощностью 216-240Вт. А это в 3 раза(!!!) больше необходимого. Будьте внимательны и не допускайте подобную ошибку.

Как сделать светильник для аквариума своими руками?

Простейший вариант изготовления подсветки своими руками — расположить светильник в плоскости, параллельной дну аквариума, равномерно распределив свет по площади дна. В зависимости от мощности источника света — нужно рассматривать необходимость дополнительного охлаждения.

Самодельную светодиодную подсветку для аквариума можно разделить на три типа:

• Стационарная над аквариумом;
• подвесной светильник, с регулируемой высотой;
• крышка с подсветкой.

Если у вас мало опыта в электронике и пайке – освещение аквариума светодиодными лентами будет более простым вариантом, чем дискретными LED’ами. Клеить прямо на крышку можно только маломощную ленту, которой не нужно дополнительное охлаждение. Когда крышка изготовлена из теплопроводящего материала, можно ставить диоды побольше.

Для подсветки аквариума лентой отлично подойдёт корпус от светильника на люминесцентной лампе. Используйте пластиковую трубу (3/4 или 1 дюйм) и закрепите на ней светодиодную ленту, как показано на картинке ниже.

Можно использовать мощные дискретные светодиоды – 3Вт. Подобная диодная подсветка требует дополнительного охлаждения. Рассчитывать площадь радиатора не менее 25см² на каждый Вт мощности. Подробнее как сделать радиатор своими руками.

Пример изготовления такой светодиодной подсветки аквариума своими руками изображен на фото ниже.

Закрепить светодиоды нужно либо теплопроводящим клеем, либо через переходную плиту типа STAR на термопасту, а к радиатору на саморезы или заклепки.

Когда не получается обеспечить нужной площади охлаждения и LED светильник для аквариума греется достаточно сильно, обеспечьте активное охлаждение с помощью куллера. Подойдет куллер от компьютерного БП. На фото ниже изображено подвесное освещение аквариума с активным воздушным охлаждением.

Изготовленный своими руками, светодиодный светильник для аквариума позволит вам контролировать и регулировать как количество, так и цвет вашего света. Увеличивая или уменьшая длительность светового дня и интенсивность света, можно контролировать рост аквариумной живности.