Auswahl und Anzahl LED Leisten für 720l Becken

Zap

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Hallo zusammen,

ich plane mir wieder ein 200x60x60 Becken anzuschaffen und möchte das mir dafür eine DIY LED Beleuchtung bauen, da fertige Lösungen wie die Juwel Helialux teuer und offensichtlich nicht sehr leistungsfähig sind (und mir optisch auch nicht zusagen). Außerdem lässt sich ein Selbstbau natürlich noch erweitern, wenn sich herausstellt, dass es nicht ausreicht.
Ich würde gerne auch in dem großen Becken guten Pflanzenwuchs erreichen.

Momentan geht es mir erstmal um die Zusammenstellung der LED Leisten. Wie kombiniere ich Leisten mit unterschiedlicher Lichtfarbe (Kelvin) und wie viel Lumen sollte ich erreichen? Der Preis spielt natürlich auch eine Rolle...

Ich hatte Spaß mit Excel und bislang zwei LED Händler (ledkauf24.de und ledaquaristik.de) mit Juwel Helialux und meiner aktuellen T5 Beleuchtung bei meinem 240l verglichen:

Bei den LEDs ist im Preis immer ein programmierbarer Dimmer dabei. Die Fluter hatte ich anfangs in Erwägung gezogen, aber da die nicht dimmbar sind, kommen sie nicht mehr in Frage.
Momentan gehe ich von 8 LED Leisten aus, die je 1m lang sind. Also 4 pro Aquariummeter.

Was Kelvin angeht, würde ich 4800K und 8000K mischen, ggf. noch rot und blau als Effektlicht dazu. ledkauf24 bietet auch 12000K als "Wachstumslicht" an. Macht das Sinn für ein Süßwasseraquarium?

Mit dem Lichtrechner komme ich mit der Lumenanzahl von ca. 22.000 nur auf "mittel". Aber das ist ja eine ziemlich pauschale Aussage bezogen auf 720l.
Ich werde definitiv hohe Hügel bauen, könnte also auch Bodendecker in z.B. 20cm Tiefe pflanzen. Für die wäre es dann wohl trotzdem Starklicht.
ledaquaristik behauptet, ihre Angeben zu Lumen wären "real", demzufolge die Angaben aller anderen Händler/Hersteller wohl zu hoch wären. Daher käme dann auch schlechtere Abschneiden bei Lumen/Watt.

Es soll eine Hängeleuchte werden und das Becken wird mit Glasscheiben abgedeckt. Durch das Glas und Kondenswasser geht sicher etwas Lichtintensität verloren. Hat jemand Erfahrungswerte oder Tipps, wie man den Verlust gering hält?
 

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Lixa

Well-Known Member
Hallo Sebastian,

Zu Abdeckscheiben und Verlusten: Floatglas ist nicht das Transparenteste. Weißglas und Acryl haben da bessere Werte, aber auch ihre eigenen Nachteile - vor allem im Preis!

Die Formel Lumen/Liter Passt eher zu kleinen normalen Aquarien wie z.B. 60 Liter. Nimm lieber Lux zum abschätzen: Das 60"35*35 beleuchtet mit 50 Lumen/Liter hat 12.857 Lux.
Dein Aquarium hat die Grundfläche 2*0,6 m ergibt 1,2 m² multipliziert mit den Lux aus oben ergibt sich 15.428 Lumen um dein Aquarium gleich stark zu beleuchten. Du hast also mit über 20.000 Lumen starkes Licht, sofern es dort ankommt wo es hin soll...

Größere Verluste durch die Wassertiefe lassen sich mit sauberem klarem Wasser reduzieren, z.B. können Wasserverfärbungen durch Wurzeln mit Purigen oder ähnlichem entfernt werden.

Was du auch beachten musst: hängt die Leuchte zu hoch und ist der Abstrahlwinkel für diese Distanz zu groß geht viel Licht daneben. Du brauchst schmale Abstrahlwinkel oder Reflektoren, denn du willst Richtung Boden Licht und nicht an den Scheiben oder dem Raum! Die Brechung im Wasser hilft ein wenig, aber schmale Abstrahlwinkel sind bei hohen Becken ein Vorteil.

Viele Grüße

Alicia
 
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strauch

Active Member
Hallo Sebastian,

schönes Thema :). Mal überlegen wie ich anfangen soll. Die Effizienz von LEDs.
Die Hersteller tricksen da ganz gerne und leider veröffentliche viele Hersteller keine vernünftigen Angaben zu den LEDs. Oftmals nicht mal die Informationen die die EU für E27 oder E14 Leuchtmittel einfordert.

Grob gibt es 3 Stufen wie ich die Effizienz einer LED betrachte.
1. Die reine Effizienz der LED. Also rein die Leistung die ich auf die LED gebe und wieviel Lumen dann dabei herum kommen.
2. Die Effizienz eines LED Streifens mit 12v oder 24v mit KSQ Elektronik oder Vorwiderständen.
3. Die Effizienz inkl. Netzteil.

In jedem der Schritte geht Effizienz verloren und leider gibt kaum ein Hersteller an, was er denn jetzt genau mit der Angabe Lumen/Watt meint. Oftmals ist damit leider der 1. Punkt gemeint. Dann schreiben die soetwas wie "≈ 140 lm/Watt (gilt für die weißen LEDs)". Dann geht man als unbedarfter Anwender hin, nimmt die angegeben Wattzahl rechnet die x 140 und glaubt die Lumen zu haben. Dann sind da vielleicht noch farbige LEDs drauf, die müsste ich eigtl. abziehen und ob da jetzt eine Vorschaltewlektronik und oder Netzteil mit berücksichtigt ist, ist ebenfalls nicht klar.
Und so können aus 140 Lumen/Watt in der realität schnell mal 90Lumen/Watt werden.

Was beeinflusst die Lumen pro Watt noch?
Zum einen kann auch die Spannung da mit reinspielen: LEDAquaristik verwendet 12V. Wenn du hier eine Leiste mit 3A hast und verlängerst dein Kabel z.B. mit 0,5mm2. Dann hast du allein durch den Leitungsquerschnitt und Verlust darüber auch einen Leistungsverlust. Bei 24V Systemen mit 1,5A ist es dann schon weniger.

Dann wird auch gerne die effizientes Angabe aus einer LED Baureihe genommen. So gibt es oft von einer "LED" Baureihe, welche mit einer Farbwiedergabe von 70, 80, 90 und 95. In der Regel: Je höher die Farbwiedergabe, desto schlechter die Lumen pro Watt. Dann wird die LED mit CRI 80 verbaut, aber die Effizienz der LED mit CRI 70 genommen. Das eine LED mit einem hohen Farbwiedergabeindex mehr Energie benötigt ist normal und solltest du berücksichtigen.

Also da wird leider unglaublich viel.... leider nicht gelogen, sondern eher nicht erzählt. Ich verstehe auch garnicht warum. Die wenigsten machen ja so ein Vergleich wie du den jetzt gestartet hast, sondern gehen zum Händler und wollen etwas haben, was gut ins eigene Aquarium passt. Da zählt ja mehr das drumherum.

Wichtig ist noch Lumen orientiert sich am menschlichen sehen. Das heißt der grün/gelbe Bereich hat die größte Auswirkung auf Lumen/Watt. Für Pflanzen sind die blauen und roten aber viel wichtiger, da hier die Energie absorbiert wird. Da gibt es dann auch so Angaben wie PAR. Die werden aber noch weniger veröffentlicht.

Eine LED mit einem hohen CRI Wert unterscheidet sich im Spektrum z.B. oftmals dadurch, das sie nicht schon bei 600nm übern Berg ist sondern erst bei 650/660nm, also viel weiter in den tiefroten Bereich geht. Ich habe mal Beispiele für 80/90/98 CRI angehangen. Dies kann man z.B. auch über rote LEDs ausgleichen, nur hier wird oftmals auch nur 627nm genommen und keine 660nm, weil ist günstiger oder einfacher zu bekommen.

Wenn du selber bauen willst und es dir zutraust, würde ich noch einen Schritt weiter gehen und LEDs vom Typ Seoul Sunlike oder Nichia Optis verwenden. Die gibt es mit einer Farbwiedergabe von CRI98. Die LEDs bekommst du z.B. bei LED-Tech.de oder bei leds.de. Von beiden gibt es Stripes oder COB LEDs. Bei deiner Beckengröße hätten COB LEDs mit Linsen/Reflektoren auch den Vorteil das du den Abstrahlwinkel gut verändern kannst, das ist mit LED-Stripes eher schwierig. Diese LEDs schaffen eine Effizient von ca. 120lm/Watt. Aber das nutzbare Licht ist für Pflanzen größer und es sieht besser aus. Und es ist günstig. Eine COB LED mit ca. 3000 Lumen kostet irgendwas um 15€. Natürlich kommt da noch ein Kühlkörper/Lampenkörger ein KSQ etc. dazu. Aber in dieser Lichtqualität gibt es nur wenig fertiges zu kaufen.

Und falls ich irgendwo quatsch erzählt habe oder etwas vergessen habe, werden mich meine Mitforisten bestimmt unterstützen :)

Grüße

Andre
 

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Zap

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Hi Alicia und André,



Vielen Dank für die ausführlichen Informationen!

Ich dachte Lumen sei der ausschlaggebende Wert, der wird ja auch überall angegeben. Was Lux genau bedeutet, da muss ich mich die Tage mal einlesen.



Der Abstrahlwinkel ist natürlich relevant. Ich fand 120°, wie bei vielen Standardlampen, eigentlich schon ungünstig. ledaquaristik (wenn ich mich gerade nicht irre) preist ihre LED Leisten mit einem Abstrahlwinkel von 180° an, als ob das besser wäre...



Auf die Trickserei mit Lumen/Watt wurde ich auch schon aufmerksam, als ich mir die Helialux genauer angesehen habe.

In meiner Tabelle habe ich das Verhältnis allerdings selbst errechnet, da die beiden Händler Lumen und Watt getrennt angeben. Also zumindest keine so offensichtliche Trickserei.



Die Beleuchtung aus einzelnen LEDs zusammenzustellen war tatsächlich meine erste Idee. Die habe ich verworfen, da ich befürchte, mir könnte alles abbrennen... Und in der dann erstellten Excel sah die Möglichkeit auch von der Leistung am schlechtesten aus

Zumindest mit den LEDs, die ich gefunden hatte. Aber ich sehe mir dein Beispiel nochmal an.
 

Zap

Member
Sorry, ich brauche immer etwas, um hier zu schreiben. Aber ich habe da mal was zum Thema Lux vorbereitet :D

Die Maßeinheit Lux ist definiert als die photometrische Beleuchtung, die ein Lichtstrom von 1 Lumen (lm) erzeugt, wenn er sich gleichmäßig über eine Fläche von 1 Quadratmeter (m2) verteilt: 1lux = 1lm / qm

Also Lumen ist die Einheit für "gesendetes"Licht und Lux die Einheit für "empfangenes" Licht.

In folgender Grafik habe ich mal ausprobiert, wie der Abstrahlwinkel das beeinflusst, für 120°, 90° und 60°. Der blaue Kasten ist die Seitenansicht meines geplanten Aquariums, also 60x60 cm, die Lichtquelle hängt 26cm darüber. Also da wo der Lichtkegel 1m breit ist, wäre Lumen = Lux. Natürlich auf dem Meter, im Becken mit 60cm, wären es dann 60% davon, die tatsächliche Berechnung ist da nicht mehr kompliziert.

Licht_Lux_Abstrahlwinkel.png
wie man sieht, kommt bei 120° im Vergleich zu 60° nur noch ein Drittel des Lichts auf dem Boden an.


@alicia
Was genau ist das 60"35*35 mit 50 Lumen? Was ich jetzt bräuchte, wäre eine Tabelle, wie viel Lux nun eine schwache/mittel/starke Beleuchtung machen... Dann könnte ich auch abschätzen, in welcher Tiefe das Licht noch wie stark ist.
 

Zap

Member
So, ich habe nochmal mit Excel rumgespielt und hoffe keinen Fehler gemacht zu haben. In der Tabelle kam es allerdings hin, dass bei 1m Länge und 1m Lichtkegelbreite Lux (annähernd) gleich Lumen sind.

Wie viel Lux nun viel oder wenig Licht sind, habe ich diesem Thread entnommen:

Wenn das alles so stimmt, sollte sich die Beleuchtung damit doch sehr gut planen lassen!
Falls jemand möchte, kann ich auch die Excel hier anhängen.

xls_lux.png
 

nik

Moderator
Teammitglied
Moin Sebastian,

eben, weil das Licht an der Pflanze wichtig ist, halte ich einen Wert in Lux an der Wasseroberfläche für nicht hilfreich, interessant ist das was an der Pflanze ankommt.

Entscheidende Faktoren dafür sind:
- die Lichtmenge, die ist mit lm nicht perfekt aber hinreichend beschrieben und
- die Lichtlenkung. Über die Lichtlenkung muss man sich sowieso Gedanken machen. In deinem letzten Post ist die Lichtbrechung dargestellt, die Lichtreflexion nur an den Seitenscheiben, trifft aber genauso auf die Wasseroberfläche zu, d.h. je steiler das Licht einfällt, desto geringer die Reflektion, desto höher der Anteil Licht, der ins Wasser gelangt. An den Seitenscheiben, die als Medium auch noch dichter als Wasser sind, d.h. eine höhere Reflexion, einen höheren Brechungsindex aufweisen, ist der flachere Lichteinfall günstiger. Desweiteren spielt im Wasser
- Destinktion eine Rolle, d.h. wie weit das Licht von Partikeln gestreut und absorbiert, d.h. in Wärme umgesetzt wird. Das meint die Klarheit des Wassers.

Aber so kann man schon erkennen, dass es wegen des unterschiedlichen Verhaltens über und unter der Wasseroberfläche Sinn macht die Lichtquelle dicht über der Wasseroberfläche zu positionieren, dann sehen deine Beleuchtungsszenarien schon anders aus.
Ich würde es eher mit 90° denn mit 60° Linsen probieren. Die 90° machen schon einen deutlichen Unterschied zu den üblichen 120°. Am besten ist es natürlich, wenn du beide Abstrahlwinkel vergleichen könntest. Allgemein lässt sich auch sagen vorne und an den Seiten machen engere Winkel und mitte/hinten weitere Winkel mehr Sinn.

Gruß Nik
 

kurt

Well-Known Member
Hallo zusammen,

wie man sieht, kommt bei 120° im Vergleich zu 60° nur noch ein Drittel des Lichts auf dem Boden an.

@ Sebastian,
Aquarien sind ja nicht immer freistehend und mittig beleuchtet.

Bei mir habe ich den Lampenkasten so umgebaut.
Lichtkasten, Lampen aufgeteilt, lichtgraue Rückwand, Abstrahlwinkel 140°
Alt: = 4 T8 hatten 144 Watt 13150 lm Ra 85.
Neu = 5 LED Leuchtstoffröhren 90 Watt 10950 lm Ra 80 sind 2200 lm weniger.

Orientierung Skizze,

Lampenkasten Reflektion.jpg

Ich habe mal von den ersten zwei Lampen die 120° Abstrahlung Rückwand Reflektions Winkel eingezeichnet. Reflektionen = Einfallwinkel ist Ausfallwinkel.
Ist vielleicht verständlicher über den Lauf einer mit Bande gespielten Billardkugel.
Test.
Sichtbar werden Reflektionen mit einem Infrarot Laser Thermometer Lichtstrahl.
Damit kann man nachverfolgen wo der an der Rückwand reflektierende Laser/ Lichtstrahl ankommt.
Digitale Laser Infrarot Thermometer kosten ca. 20€, ist ein nützliches Messgerät.
Man kann damit z.B. bequem mit Abstand Oberflächen, Raumtemperaturen in Ecken usw. messen.

Wie intensiv die Helligkeit am Boden jetzt ist habe ich dann hauptsächlich an meiner Heteranthera zosterifolia festgestellt.
Sie ist auf einmal viel dichter/buschig gegenüber früher, wächst nicht mehr so schnell nach oben.
 

Zap

Member
Ergänzung:
"Verlust" ist gedacht für den Verlust durch die Abdeckscheibe, oder z.B. für Leuchtröhren ohne Reflektor, etc. Ich habe inzwischen auch noch einen Verlust pro cm Wassertiefe eingebaut.

Allerdings ist mir für beides jetzt aufgefallen, dass eine relative Prozentangabe da eher keinen Sinn macht. Das würde ja bedeuten, dass bei stärkerer Beleuchtung auch mehr Licht verloren geht. Ich denke es muss eher eine absolute Angabe sein. Aber gibt man den Verlust in der Berechnung eher bei Lumen oder Lux an...?

@nik
In meinem letzten Post war nicht die Lichtbrechung dargestellt, sondern nur der Abstrahlwinkel und welche Auswirkungen der hat. Ganz grob ist zu sehen, dass der Lichtkegel bei 60° am Boden und bei 120° an der Wasseroberfläche die gleiche Breite hat. Wie viel Lux es an der Wasseroberfläche gibt, ist natürlich nicht so interessant, sondern wieviel Lux nach unten hin verloren geht, bzw. noch ankommt.
Die Lichtbrechung und - reflexion ist natürlich auch relevant zu bedenken. Danke für den interessanten Hinweis! Ich hatte auch schon den Gedanken die LED Leisten auf einen Winkel zu schrauben, so dass mehr Licht auf die Rückwand, als auf den Fußboden gehen würde.
Allerdings hatte ich nicht den Anspruch eine wissenschaftliche Berechnung anzustellen :D Da gibt es sicherlich noch mehr Faktoren. Mein Ziel war es ein Verständnis zu bekommen und etwas mehr Hand und Fuß bei der Auswahl der Beleuchtung. Wenn der Verlust durch die Wassertiefe noch drin ist, denke ich das sollte schon eine ausreichend genaue Berechnung sein. :)
 

Lixa

Well-Known Member
@alicia
Was genau ist das 60"35*35 mit 50 Lumen? Was ich jetzt bräuchte, wäre eine Tabelle, wie viel Lux nun eine schwache/mittel/starke Beleuchtung machen... Dann könnte ich auch abschätzen, in welcher Tiefe das Licht noch wie stark ist.
Hallo Sebastian,
Ich habe einfach die Grundfläche eines Standard 60 cm 54 Liter genommen und mit 50 Lumen je Liter, ohne theoretische Winkel und Verluste genommen. Das ergibt 15 000 Lux und ist ein s Hörner Wert um dich orientieren zu können wie stark man größere Becken beleuchtet.

Ginge man nach Lumen/Liter landet man schnell bei 25 000 Lux und mehr.. mit allen Problemen eines sehr stark beleuchteten Aquariums. Man legt Gartenteiche auch nicht in der prallen Sonne an :). Im Sommer ist im Schatten bei uns 10 000 Lux laut Wikipedia.

Bei der ganzen Rechnerei sollte man beachten, dass manche Effizienzwerte von LEDs unrealistisch sind (genauer können das andere hier im Forum erklären). Gewissheit hätte man nur mit einem Messgerät, aber für eine grobe Einordnung der Lichtstärke kann man 15 000 - 20 000 Lux nehmen, die häufig inzwischen sogar dimmbar sind (was übrigens die Effizienz mindert). Das gilt natürlich nur für Leuchten die dicht über dem Wasser hängen oder schmale Abstrahlwinkel haben. Die Farbe der Rückwand und Boden haben dann auch noch Effekte...

Dein Wasser hat übrigens keine Brechung und keine Reflektionen. Der resultierende Lichteinfall wird durch die Brechung tatsächlich erhöht, aber durch Reflektionen gemindert. Daher ist eine Vereinfachung von Lux als Lumen/Fläche hier sinnvoll.

Demnach hat ein Aquarium in 2 m Länge und 0,5 m Tiefe (1m²) 15 000 - 20 000 Lumen nötig (je nach Realitätstreue der Herstellerangaben) um als stark beleuchtet zu gelten - bei Lumen pro Liter hätte ein solches AQ mit 60 cm Höhe 30 000 Lumen, also 150 % so viel Licht Licht wie ein kleineres Aquarium!

Es ist natürlich nicht einfach hohe Aquarien zu beleuchten und Linsen sind eine sinnvolle Lösung, denn sonst beleuchtet man den Raum oder wird geblendet. Reflektoren gehen auch, sind aber optisch nicht schön...

Viele Grüße

Alicia
 
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