DIY LED Beleuchtung - Stand der Technik

Florian88

New Member
Hallo Liebe Community,

für mein 240l Aquarium (120*50*40 LHB) möchte ich gerne eine LED Beleuchtung selbst bauen. Ich weiß, zu diesem Thema gibt es schon sehr viele Beiträge, allerdings sind mir beim Einlesen in die Thematik einige recht spezifische Fragen gekommen, auf die ich so, bisher keine exakte Antwort finden konnte.

Zuerst zu den Rahmenbedingungen:
Mein Zielwert sind 45 lm/l +ggf. etwas Puffer. Das heißt, ich benötige rund 11 000 lm insgesamt.

Die Beleuchtung soll Teil der Aquarienabdeckung sein. Das heißt ich will die Beleuchtung in einem abgedeckten Aquarium betreiben (noch bin ich recht zuversichtlich, dass ich die Lampe mit viel Silikon irgendwie dicht bekomme :) ). Nach oben hätte die Aluleiste, auf die die LED geklebt werden sollen, Kontakt zur Raumluft und soll dadurch passiv gekühlt werden.
Was die Anzahl der Aluleisten angeht bin ich flexibel – mehr wie 4 wäre aber vermutlich unhandlich bzw. zu weit außen am Aquarium.
Die Aluprofile würde ich selbst herstellen - etwa in der Bauart von Coverline-Profilen, aber eher flacher. Vermutlich könnten meine Profile eine ähnliche Wärmeabfuhrt leisten – vielleicht auch etwas geringer. Ich habe gelesen, dass diese Profile ca. 22,5 Watt pro laufenden Meter abführen können. Kommt das in etwa hin?

Nun meine Hauptfrage: Welche LEDs würdet Ihr mir unter den gegebenen Bedingungen empfehlen? Die Empfehlungen, die ich im Forum gefunden hatte, waren alle schon etwas älter oder unter anderen Rahmenbedingungen. Wichtig ist mir, dass die LEDs effizient sind. Ich wäre auch bereit dafür einen etwas höheren Preis zu bezahlen. Auch wäre wichtig, dass die LEDs möglichst wenig Abwärme entwickeln (Abgedecktes Aquarium + passiv Kühlung).
Als Lichtfarbe fand ich folgende „Mischung“ auf Bildern sehr schön: ca. 70% 6500-7000K, 27% 2700-3200K und 3% rot (in diesem Beispiel war es eine Osram SSL80 Hyper red auf 30 LEDs gesamt).

Nachdem was ich bis jetzt gelesen habe, benötige ich vermutlich Linsen für die weißen LEDs, um die Beleuchtung möglichst effizient zu machen. Ich hätte die äußeren Aluleisten mit 30° und die inneren mit 60° Linsen bestückt (innen meint dabei weiter in der Aquariummitte). Macht das Sinn? Ist es besser doch überall 60° zu verwenden? Welche Linsen würdet ihr mir passen zu den jeweiligen LEDs empfehlen?

Macht es einen Unterschied, wie weit die PMMA Abdeckung von der Linse entfernt ist? Sollte ich hier einen Mindestabstand beachten?

Ich habe Anleitungen gesehen, bei denen die LEDs direkt mit wärmeleitendem Kleber verklebt wurden. Andere verwenden Wärmeleitpaste unter den LEDs und Epoxidkleber von oben um sie zu fixieren. Welche ist die bessere Methode?

Bisher ist mein Plan alle LEDs pro Aluprofil in Reihe zu schalten. Die 3-4 Leisten würde ich dann zusammenführen und über 1-2 Konstantstromnetzteile betreiben. Ich muss die einzelnen LEDs nicht separat ansteuern können. Alle in der Summe dimmen zu können genügt mir für den Anfang.

Vielen Dank für Euren Rat!

Beste Grüße,
Florian
 

omega

Well-Known Member
Hallo Florian,

welche Optiken Du verwendest, hängt davon ab, wie weit die LEDs von der Wasseroberfläche entfernt sind und wie dicht sie zueinander stehen. Die Lichtkegel sollten sich stark überlappen, da Optiken in der Mitte des Lichtkegels erheblich heller sind als am Rand ihres FWHM-Winkels. Mach doch mal ein Schaubild.

Wegen des Plexis: Du meinst damit Abdeckscheiben zwischen Wasseroberfläche und LEDs? Wenn Du sowas planst, dann würde ich in die Abdeckung langsam drehende, also sehr leise Lüfter einbauen (von beiden Seiten reinblasend) und in die Deckplatte der Abdeckung Löcher für die warme Abluft bohren.

Wärmeleitkleber halte ich für effektiver als Paste plus Epoxykleber/Sekundenkleber. Wenn Paste, dann Verschraubung mit dadurch erzeugtem Anpressdruck.

Grüße, Markus
 

Florian88

New Member
Hallo Markus,

vielen Dank für Deine schnelle Antwort.
Die LEDs wären ca 5-7 cm von der Wasseroberfläche entfernt. Die Anzahl der LEDs kenne ich leider noch nicht, da ich unsicher bin welche LEDs ich genau verwenden sollte und wie stark ich diese bestromen sollte, um eine effiziente Stromnutzung und möglichst geringe Wärmenetwicklung zu bekommen. Hier wäre ich noch besonders dankbar für den Rat der Experten.

Wenn ich Dich richtig verstehe, muss ich also erst die Frage der LEDs (Typ, Stromstärke, Anzahl) klären bevor ich mich mit der Auswahl der Linsen beschäftigen kann.

Das mit der PMMA Abdeckung hatte ich ein wenig anders gemeint. Ich beziehe mich dabei auf die Plexiglasunterseite meiner fertigen Beleuchtungsleisten. Mit der PMMA Scheibe und mit Silikon sollen die Aluleisten nach unten hin gegen Wasser abgedichtet werden. Von der Bauart der Leiste in etwa so wie in diesem Beispiel, nur eben zusätzlich mit Silikon:
http://www.aquascaping-forum.de/board26-technik-beleuchtung/board15-aquariumbeleuchtung/579-diy-led-lampe-selber-bauen/?s=8fedb8df8e9040914a9d50b5816e111e2fdc860d

Das ganze Aqurarium mit einer zusätzlichen Plexiglasschicht abzudecken hatte ich eingentlich nicht vor.
Von der Bauart her habe ich ein ganz normales 0815 Aquarium etwa so wie dieses.
http://www.thesaltybox.com/forum/attachments/equipment/81288d1360784526-fluval-roma-240-tank-cabinet-denton-manchester-m34-collection-only-img_0111-copy-.jpg

Viele Grüße,
Florian
 

Zeltinger70

Active Member
Servus Florian,

gebe mal meine Meinung dazu ab - muss aber nicht der Weisheit letzter Schluß sein.

Code:
 Ich habe gelesen, dass diese Profile ca. 22,5 Watt pro laufenden Meter abführen können.
Ja, entspricht auch meiner Erfahrung.
Ich betreibe auf 60 cm Coverline 2 Streifen mit je 8 MX bei 350 mA also ca. 18,2 Watt, ist etwas weniger, jedoch ist das Profil keinesfalls heiß, es lässt sich auf Dauer anfassen. Jedoch ist meine Abdeckung nicht ringsherum dicht.
Unter meiner Abdeckung ist vermutlich jedoch der Wert des Verhältnisses cm³ Luft zur Wärmeabgabe deutlich mehr als bei Dir. Ob dies eine entscheidende Rolle spielt, kann ich nicht sagen.
Code:
 Nach oben hätte die Aluleiste, auf die die LED geklebt werden sollen, Kontakt zur Raumluft und soll dadurch passiv gekühlt werden.
Das hat meine nicht, von daher sollte es funktionieren.

Bei den LEDs scheiden sich die Geister, ich habe bisher mit XM-L U2 gute Erfahrungen gemacht, gibts wohl mittlerweile effizientere ...
Bei geringerer Bestromung sind LED effektiver ... es erhöht jedoch die Beschaffungskosten und den Aufwand an Verkabelung ...
Angenommen Du bestromst die XM-L U2 mit 1000 mA dann sollte sie unter Beachtung der Verluste durch die höhere Wärme ca. 390 Lumen haben. Dies entspräche ca. 28-29 Stück (unberücksichtigt die Farbkombinationen).
Eine LED hätte dann ca. 2,97V x 1000 mA x 29 = 86,13 W
Bei 700 mA hätte eine LED ca. 285 Lumen entspricht 38-39 Stück. Je LED 2,9 V.
2,9V x 700 mA x 39 = 79,17 W für eine nahezu vergleichbare Lumenzahl.
Würdest Du noch niedriger bestromen, so würden die LEDs noch effizienter werden.
Außerdem werden sie mit zunehmender Wärme ineffizienter ... deshalb ist der Vorschlag von Markus mit den Lüftern unbedingt bedenkenswert.

Bei Variante 1 (mit insgesamt 29 LEDs) würde ich 4 Coverline verwenden, ebenso bei der Variante 2 mit 39 LEDs.

Jedoch würde ich bei 45 Lumen/Liter an einer Dimmung nicht sparen ...
Soll es vorerst keine Dimmung sein, dann kannst Du die vier Stränge zu verschiedenen Zeiten über Zeitschaltuhren versetzt an und ausschalten.

Hast Du schon mal LEDs bezüglich ihrer Effizienz verglichen ... wäre interessant für mich.
Irgendwo habe ich mal einen Bericht gelesen, erinnere mich leider nicht wo. :-C
Evtl. kämen auch Nichia-LEDs in Frage, habe ich jedoch noch nicht verbaut ...

Gruß Wolfgang
 

omega

Well-Known Member
Hallo Florian,

Florian88":1r27gasi schrieb:
Die Anzahl der LEDs kenne ich leider noch nicht, da ich unsicher bin welche LEDs ich genau verwenden sollte und wie stark ich diese bestromen sollte, um eine effiziente Stromnutzung und möglichst geringe Wärmenetwicklung zu bekommen.
bei der Wärmenetwicklung macht das vielleicht 10% Unterschied, ob man mehr LEDs geringer bestromt als weniger höher bei gleicher Gesamtlumenzahl. Für die Kühlung ist es also nicht sehr relevant.

Wenn ich Dich richtig verstehe, muss ich also erst die Frage der LEDs (Typ, Stromstärke, Anzahl) klären bevor ich mich mit der Auswahl der Linsen beschäftigen kann.
Bei z.B. 7cm Abstand zur Wasseroberfläche leuchtet eine 120° LED ohne Optik eine Kreisfläche mit gut 24cm Durchmesser aus. Sie leuchtet zwar noch mehr aus, da sie auch außerhalb der 120° abstrahlt, aber dieser Bereich enthält nur ca. 12% des gesamten Lichts und ist auch nur noch halb so hell und dunkler als direkt unter der LED, kann man also vernachlässigen.
Bei 7cm Abstand sind nackte LEDs also nicht zu empfehlen, da rel. viel Licht gar nicht auf die Wasseroberfläche strahlt, außer man sieht bei den 100cm x 40cm nur 4 LEDs vor.

Mit z.B. einem 77° Reflektor leuchtet die LED eine Kreisfläche von gut 11cm Durchmesser aus. Bei der Aquarienbreite von 40cm bräuchte es aber keine 4 LEDs sondern mehr, da sonst Lücken zwischen den Kreisflächen entstehen. Und die Kreisflächen sollten sich überlappen, um eine homogenere Ausleuchtung zu erhalten.
Auf die Länge von 100cm wären das also auch keine 10 LEDs sondern auch hier mehr. Wieviel? Dazu habe ich keine Erfahrungswerte. Die LEDs ließen sich in den vier Reihen auch versetzt montieren, um die Lücken zwischen den Kreisflächen zu füllen. Vorne, hinten, links und rechts blieben aber weiterhin Lücken. Andere wissen dazu vielleicht mehr.
Man braucht bei diesem Szenario (7cm Abstand, 77° Reflektor) also mind. 40 LEDs.
Um damit auf die 11klm zu kommen macht das 275lm pro LED oder weniger. Der verlinkte Reflektor hat einen Wirkungsgrad von 90%, also ungefähr so viel wie eine nackte LED, die quasi an der Wasseroberfläche klebt.

Bei nur 5cm Abstand zur Wasseroberfläche verringert sich die ausgeleuchtete Kreisfläche mit einem 77° Reflektor auf nur noch knapp 8cm. Dadurch bräuchte es noch mehr LEDs mit noch weniger Leistung.

Diese Ausführungen sollen die Gedankengänge zeigen, die ich mir bei einem solchen Vorhaben machen würde. Die Zahlen etc. stellen nur Beispiele dar. Mit Papier und Zirkel oder z.B. Gimp kann man sich das veranschaulichen.
Das mag zwar alles rel. aufwendig erscheinen, werden aber Lichtverluste aufgrund zum Abstand unpassenden Abstrahlwinkel etc. nicht berücksichtigt, kann man gleich T5 mit Reflektoren verbauen. Da tust Du also schon gut daran, Dir Gedanken zu machen.

Das mit der PMMA Abdeckung hatte ich ein wenig anders gemeint. Ich beziehe mich dabei auf die Plexiglasunterseite meiner fertigen Beleuchtungsleisten. Mit der PMMA Scheibe und mit Silikon sollen die Aluleisten nach unten hin gegen Wasser abgedichtet werden.
Silikon haftet auf Plexi und Alu nur rel. gering. Es läßt sich wieder abziehen. Dauerhaft bleibt das nicht dicht.
Ich würde eher die gesamte Abdeckung mit Plexi, Ringschlauch und Schrauben wasserfest machen.

Grüße, Markus
 
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