Большой модульный LED светильник

[DNK 202]

Решил завести отдельную тему, которая является продолжением http://www.aqualogo.ru/phpbb2/index.php?showtopic=25028 так как последняя исчерпала себя.

 

Сначала почему я решил сделать именно LED светильник для своего морского аквариума.

Во-первых, причем это именно во-первых, то есть именно эта причина стала главным толчком. Аквариум, освещенный LED светом выглядит куда как интереснее чем с любой комбинацией ЛЛ или МГ ламп. Думаю, это уже все успели отметить. К тому же сейчас читаю много пиндосских источников, в которых говорится о том что именно ~450нм часть спектра света заставляет кораллы окрашиваться сильнее и ярче.

Во-вторых, желание сделать ультимативное освещение один раз и забыть о нем надолго, если не навсегда. При условии установки приличных СД и хорошего их охлаждения светильник практически без потери силы света будет служить много лет, если не десятилетий.

В-третьих не хотелось платить много за электричество. Простой расчет показывает что LED светильник может быть примерно в 3 раза экономичнее чем любой иной. Дело здесь не только в высокой светоотдаче самих светодиодов, но и в том что оптика на них куда как эффективнее чем даже самые наилучшие отражатели для МГ или Т5 ламп. Причина банальна - размер кристалла СД очень мал и его излучение очень просто направить в правильное русло.

В-четвертых. Компактность светильника. Он у меня получится всяко тоньше 50мм, наверное ближе даже к 40мм. Сравните с правильными отражателями Люменарк для мощных МГ

 

Теперь немного моих мыслей почему светильник должен быть именно модульным.

1. Только так можно добиться малого веса.

2. Можно добиться надежности - на каждом модуле будет стоять свой датчик температуры, свой контроллер вентилятора и, разумеется, вентилятор.

3. Можно сделать модульную конструкцию, которая может быть расширена/уменьшена на аквариум практически любого размера.

 

Здесь я постараюсь описывать как и куда пойдет процесс создания светильника. Можно сказать, некий микроблог буду вести Как выглядит сам СД модуль с утопленным в него малошумным и тонким вентилятором я показывал в теме, указанной в начале поста. В расположение СД на нем были внесены минорные изменения и, по совету форумчан, закуплена широкоугольная оптика на красные СД.

 

Итак, что же у меня будет в итоге.

Светильник для SPS рифа с большим запасом по мощности, чтобы потом нигде не чесалось что слабовато получилось Расчеты показывают что даже одних белых СД было бы с запасом достаточно для обеспечения необходимого уровня PUR. А белые СД - это менее половины мощности, если мерять в PUR.

Светильник с габаритными размерами примерно 160х36х5 сантиметров, включающий в себя 10 модулей. На каждом модуле по: 4 Cree XM-L U bin, 6 Cree XP-E Royal Blue, 4 Cree XP-E Blue, 7 noname 420nm LED, 2 Osram deep red. Возможно, убавлю один голубой в пользу рояля - будет видно по ходу. На каждом модуле отдельный контроллер вентиляторов с температурным датчиком.

Модули размером 120х190мм будут приклеены на теплопроводящий клей к центральному швеллеру. Он тоже будет немного работать радиатором

Управляться это все будет контроллером, который сразу будет рассчитан на 6 каналов, но при необходимости может быть сколько угодно каналов. По крайней мере 256 - легко

 

В настоящий момент времени подготовлены все 10 СД модулей с вентиляторами. С ними пришлось повозиться - они в девичестве квадратные, для того чтобы стали круглыми, поработал электролобзиком, который очень сильно вязнет в пластике, ломаются пилки.

 

Закуплены все, кроме Cree Blue, светодиоды. Их жду через пару недель.

 

Из электронных компонентов куплено все, но пока писать о схеме буду обезличенно, потому как уже два варианта было сделано, но от них отказался по тем или иным причинам. Первой был прекрасный вариант Карена. У него нет недостатков, но поскольку в моем светильнике предполагается 5 каналов, пришлось переделывать контроллер и, заодно уж, было принято решение сделать и другие драйверы

 

Вчера был опробован контроллер вентиляторов на TC646BEOA. Спасибо, Олег! Отличный контроллер. Вентилятор будет заводиться при 27 градусах на минимальные ~400 оборотов, на 45 градусов будет максимальная для вентилятора скорость 1000 оборотов. На 400 оборотов вентилятора не только не слышно, но и не чувствуется поток воздуха от него хотя модуль начинает рассеивать тепло почти в два раза эффективнее. На максимуме вентилятор слышно только если поднести ухо к нему вплотную, поток воздуха чуток шумнее, но в целом на расстоянии метра, как ни старались, ничего не расслышали

На 50 градусах будет срабатывать аварийное тепловое реле и отрубать весь светильник.

Плата контроллера получилась мелкая, сегодня будет готов окончательный дизайн, размер примерно будет 20х25мм. Датчик температуры будет находиться в отверстии в теле платы, чтобы её можно было просто приклеить на СД модуль на свободное место.

 

Печатные платы контроллера вентиляторов закажу завтра, после утверждения окончательного дизайна. Их будет много. Также пришлось с запасом покупать на Фарнеле компоненты - минимум заказа там довольно большой. Так что с удовольствием отсыплю лишние - обращайтесь в личку.

 

Сразу хочу обозначить своё участие в данном проекте. Кое-что я делаю сам. В электронике я тоже чуток соображаю, но этого чутка мне не всегда бывает достаточно чтобы даже понять что именно делается :tuplu: поэтому всю электронику будет делать мой друг, который в этой теме очень сильно, плотно и давно.

[Морской Клоун 116]

Очень интересно как все выглядит, мне как раз что то надо для 500 литров.

 

Пожалуйсто, можно больше подробностей и фотографий.

[damien 0]

Есть один узкий момент. Радиатор большой, а термореле установлено одно или несколько? Имеет смысл установить термореле на каждый модуль. Потому как в противоположном случае, пока тепло естественным способом дойдет до реле на другом углу место возникновения "термопроблемы" может быть непоправимо повреждено.

 

Я бы вместо термореле ставил цифровой датчик температуры. Его компактность позволяет прикрепить его непосредственно на терпопад на звезде у кристалла, и таким образом максимально уменьшить время реакции на проблему. Термореле более инерционно, а также имеет большие допуски по срабатыванию.

[DNK 202]

Есть один узкий момент.

Не думаю что на самом деле необходимо делать такую сумасшедшую перестраховку. Вообще мне кажется что наличие целых 10 термореле станет само по себе ненадежным элементом

 

Хотя, как будет ближе к запуску, еще подумаю на эту тему. По моим прикидкам, даже если полностью отрубится вентилятор на любом модуле, а он продолжит работу в максимальном режиме, температура кристаллов на нем не поднимется выше 70 градусов (да и то часа за два, не быстрее). Да, это немало. Но не катастрофично, имхо. Напомню что фактически весь светильник в тепловом смысле представляет собой единую конструкцию. К тому же соседние кулеры, хотя бы немного, но будут создавать движение воздуха на модуле с помершим вентилятором. Но, опять-таки, надо смотреть практически что получится - посчитать точно невозможно.

[DNK 202]

Пожалуйсто, можно больше подробностей и фотографий.

Фото СД модуля я уже показывал в теме, ссылку на которую дал в стартовом топике.

 

Пока могу похвастаться пилотным контроллером вентилятора Окончательный вариант будет с отверстием под терморезистор для удобного монтажа контроллера на модуль СД.

 

Представление о размерах платки можно получить, сравнив с иглами СД модуля рядышком. Толщина вершин иголок - 3мм. Как видите, на плате еще много места осталось. Но мельче не вижу нужды делать - между СД встает легко и почти в любой точке модуля.

[damien 0]

Фото СД модуля я уже показывал в теме, ссылку на которую дал в стартовом топике.

 

Пока могу похвастаться пилотным контроллером вентилятора Окончательный вариант будет с отверстием под терморезистор для удобного монтажа контроллера на модуль СД.

 

Представление о размерах платки можно получить, сравнив с иглами СД модуля рядышком. Толщина вершин иголок - 3мм. Как видите, на плате еще много места осталось. Но мельче не вижу нужды делать - между СД встает легко и почти в любой точке модуля.

 

 

Логичным продолжением этой платки бы был дополнительный компаратор и реле (нафиг инерционное термореле), управляющийся термодатчиком на управление реле экстренного размыкания питания. Тогда бы устройство считалось законченныи и проблема решалась бы локально (не влияя на другие нормально работающие модули), тем самым увеличила надежность устройства как в целом, так и по частям.

[DNK 202]

экстренного размыкания питания.

На модуле питание не одно, а целых 5. При этом токи до 3А, а напряжение до 220В. То есть релюхи получились бы не маленькие. ИМХО, не надо такой колхоз, да еще и помноженный на 10.

[damien 0]

На модуле питание не одно, а целых 5. При этом токи до 3А, а напряжение до 220В. То есть релюхи получились бы не маленькие. ИМХО, не надо такой колхоз, да еще и помноженный на 10.

 

Будьте хитрее, реле не обязательны, можно отрубать на ноль сигнал диммирования.

[bbasil 11]

Вентилятор будет заводиться при 27 градусах на минимальные ~400 оборотов, на 45 градусов будет максимальная для вентилятора скорость 1000 оборотов. На 400 оборотов вентилятора не только не слышно, но и не чувствуется поток воздуха от него хотя модуль начинает рассеивать тепло почти в два раза эффективнее. На максимуме вентилятор слышно только если поднести ухо к нему вплотную, поток воздуха чуток шумнее, но в целом на расстоянии метра, как ни старались, ничего не расслышали

На 50 градусах будет срабатывать аварийное тепловое реле и отрубать весь светильник.

 

Все красиво, но вот я не понимаю смысла в контролере вентилятора ???? Зачем он нужен в принципе, если на максимальной скорости вентилятора его практически не слышно, а термостабилизация радиатора совсем не нужна - чем он холоднее тем лучше ЛЕДам.

Да к тому же и так есть аварийное тепловое реле. Масло-масляное получается. :roll:

[DNK 202]

Все красиво, но вот я не понимаю смысла в контролере вентилятора ????

Модуль вентилятор не охладит ниже, чем температура окружающего воздуха, в любом случае. Но быстрое вращение вентилятора дает следующие нехорошие аспекты:

1. Засасывается пыль в радиатор и вообще внутрь светильника. Там ей не место - чем больше пыли, тем хуже охлаждение.

2. Вентилятор быстрее исчерпает ресурс и помрет.

3. Элетричества вентилятор будет жрать больше. Один - да, мизер, но их-то 10!

Еще - один вентилятор почти не слышно на максимуме, а 10 вентиляторов, опасаюсь, будет слышно. И это для меня очень важно. Но оборотов до ~700 ничего не слышно вообще и, надеюсь, система всегда будет работать в этих рамках.

 

2 damien Не уверен что так можно. Вообще-то обычно это признак аварии... ИМХО, так не проектируют подобные вещи. Но спрошу у своего электронщика на всякий случай. Спасибо за идею.

[bbasil 11]

Модуль вентилятор не охладит ниже, чем температура окружающего воздуха, в любом случае. Но быстрое вращение вентилятора дает следующие нехорошие аспекты:

 

Ну тут хозяин конечно барин по месту оно конечно правильнее судить.

 

Только вот не заводи с контролера вентиляторов дублирующее аварийное отключения света

[Oleg_il 62]

Логичным продолжением этой платки бы был дополнительный компаратор и реле (нафиг инерционное термореле), управляющийся термодатчиком на управление реле экстренного размыкания питания. Тогда бы устройство считалось законченныи и проблема решалась бы локально (не влияя на другие нормально работающие модули), тем самым увеличила надежность устройства как в целом, так и по частям.

2 damien Не уверен что так можно. Вообще-то обычно это признак аварии... ИМХО, так не проектируют подобные вещи. Но спрошу у своего электронщика на всякий случай. Спасибо за идею.

Будьте хитрее, реле не обязательны, можно отрубать на ноль сигнал диммирования.

Никакой доп. компаратор не нужен. При превышении температуры над максимальной (когда вентилятор на максимуме) или при отказе вентилятора, на выходе FAULT у TC646 появляется сигнал. Его можно использовать для отключения конкретного модуля блокируя драйверы по enable или dim сигналу.

У меня этот сигнал заведен на пищалку только, но нет проблемы использовать его и для блокировки.

 

С другой стороны термореле достаточно миниатюрны, их инерционность не играет никакой роли, радиатор мгновенно не разогреется, нет большого геморроя использовать одно термореле на модуль, блокируя им логический сигнал управления драйверов (а не питание как у меня) из-за большого количества каналов. Это все - на усмотрение конструктора.

[Michail 1]

Как продвинулись дела? Судя по этому собщению хорошо. Интересны подробности и фото.

[DNK 202]

Как продвинулись дела?

Пока хвастаться нечем... Временно сделано питание на РБ СД на драйверах Карена, а на белые стоит пара MW драйверов. Соединение проводами самих СД сделано на скорую руку - вот уж где монстр-то Но, как бы это помягче, на количество света это не влияет

Остальные цвета СД ждут своего часа, когда будет разработан супердрайвер, который уже меня замучал вдребезги...

 

Одно могу сказать - контроллер вентиляторов не понадобится. Потому как вентилятор уж больно тихий выбрал как в плане громкости, так и в плане дутья воздухом поэтому предстоит ему крутиться всегда постоянно, все равно его не слышно совсем.

[asAleksandr 24]

поэтому предстоит ему крутиться всегда постоянно, все равно его не слышно совсем.

Тото еще будет. Через годик-другой

[DNK 202]

Тото еще будет. Через годик-другой

Мы такие вентиляторы давно продаем. Очень качественные. Дороговатые, правда... Шум растет очень небыстро, особенно если пыли не дофига. Как бы там ни было, у меня есть на замену, уже обрезанные по углублению

[bbasil 11]

 

Остальные цвета СД ждут своего часа, когда будет разработан супердрайвер, который уже меня замучал вдребезги...

 

А что не получается-то ? вернее в чем затык, может вы поставлили какие-то взаимоисключающие требования к нему ?

 

Одно могу сказать - контроллер вентиляторов не понадобится. Потому как вентилятор уж больно тихий выбрал как в плане громкости, так и в плане дутья воздухом поэтому предстоит ему крутиться всегда постоянно, все равно его не слышно совсем.

 

Как я и говорил в сообщении от 23.08.2011г.

[DNK 202]

А что не получается-то ? вернее в чем затык, может вы поставлили какие-то взаимоисключающие требования к нему ?

Затык в том что PWM диммирование работает, а аналоговое - нет :shock: как такое может быть - пока непонятно вообще - все же происходит в пределах одной микросхемы :tuplu: Но уже почти готов новый дизайн печатки, где длина проводников до критических компонентов не превышает 2мм Посмотрим...

[bbasil 11]

Затык в том что PWM диммирование работает, а аналоговое - нет :shock: как такое может быть - пока непонятно вообще - все же происходит в пределах одной микросхемы :tuplu: Но уже почти готов новый дизайн печатки, где длина проводников до критических компонентов не превышает 2мм Посмотрим...

 

Аналоговое имеется в виду сигнал 0-10в или просто крутилка потенциометра ?

Оставьте PWM и не забивайте себе голову, по выходу поставьте эл.конденсаторы бОльшей емкости, и не будет даже намеков на пульсацию тока.

PWM диммингом можно более точно и более "глубоко" регулировать ток.

 

PS Отбросте все те функции контролера которые явным образом не нужны.

[DNK 202]

Аналоговое имеется в виду сигнал 0-10в

Именно он.

PWM диммингом можно более точно и более "глубоко" регулировать ток.

Было желание объединить ШИМ и аналоговое регулирование для получения очень глубокого димминга.

[damien 0]

Объединять ШИМ и аналог ... какой ужас.

На близких к максимальному уровню от ШИМ управления пульсации будут такие же как и у максимального аналогового управления.

На низких уровнях ШИМ нет никакой разницы порциями ли посылаются кванты света или нет. Так как мощность никакая и в этом случае свет используется только для создания видимого освещения, а не света как источника роста.

 

Минимальные конденсаторы на выходе драйвера укладывают пульсации тока с диапазона +-10..15% в диапазон 1..5%.

 

Так зачем тогда аналоговое управление если драйвера самодельные и управляются от контроллера?

[bbasil 11]

Именно он.Было желание объединить ШИМ и аналоговое регулирование для получения очень глубокого димминга.

 

ИМХО не вижу смысла, если один способо обемпечивает должную "глубину

", то зачем еще второй ?

Или желание сделать некую универсальность

Дык вот даже диммируемые MW сигналом 0-10в увы не дают нужной глубины. А PWM можно получить хоть 1ма на ЛЕДе.

 

Объединять ШИМ и аналог ... какой ужас.

 

 

+100500 :vo:

Изменено 27 Ноября 2011 пользователем bbasil (см. историю изменений)

[DNK 202]

Объединять ШИМ и аналог ... какой ужас.

http://www.led-professional.com/products/l...and-oled-driver

Далее посмотрите сколько это стоит.

 

 

ИМХО не вижу смысла, если один способо обемпечивает должную "глубину

", то зачем еще второй ?

ШИМ не дает такой энергоэффективности СД как хотелось бы :hmmm:

[Oleg_il 62]

Объединять ШИМ и аналог ... какой ужас

Какие все крутые на такие советы.

[damien 0]

Если действие не возимеет эффекта, или возимеет эффект не превышающий 1% от бездействия - оно бесполезно.

 

Драйвер диммируемый 10bit ШИМ удовлетворит все потребности аквариумиста, его глубина позволяет диммировать от еле видимого в полной темноте.

Смысл уменьшать ток диммированием в светодиоде до уровня меньше 1мА?

 

http://www.led-professional.com/products/l...and-oled-driver

Далее посмотрите сколько это стоит.

ШИМ не дает такой энергоэффективности СД как хотелось бы :hmmm:

 

В девайсе по ссылке не вижу места приложения в аквариуме. Возможно применять в каких-то тонких научных исследованиях с возможнотсью глубокого диапазона регулировки света.

 

Форма сигнала на выходе драйвера диммируемого ШИМ и аналоговым напряжением на уровнях близких к максимальным практически не отличается, те же частоты, те же пульсации. Вся разница укладывается в проценты, а разница в эффективности из-за разницы в пульсаций токов и того меньше.

Ловля блох.

Изменено 27 Ноября 2011 пользователем damien (см. историю изменений)