Effiziente Aquarienbeleuchtung - die Qual der Wahl...

    Effiziente Aquarienbeleuchtung - die Qual der Wahl...

    Die Aufgabe:
    Beleuchten Sie ein Aquarium mit den Oberflächenmaßen 0,25 × 0,25 m² so, daß eine mittlere Beleuchtungsstärke auf der Wasseroberfläche von 10,0 klx erreicht wird und das Verhältnis minimaler zur maximaler Beleuchtungsstärke 0,5 beträgt. Die Beleuchtung soll möglichst energieeffizient sein. Netzteilverluste müssen nicht berücksichtigt werden, als Sperrschichttemperatur ist 85 °C anzunehmen, die Farbtemperatur sei 5000 K mit einem CRI von mindestens 90.

    Zur Auswahl stehen:

    Welche Kombination erfüllt die gestellte Aufgabe am effizientesten? Welche am ineffizientesten?

    (Ich weiß das Ergebnis :P …)
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    Moin!

    Bin mir nicht ganz sicher, ob ich die Aufgabe richtig verstehe. Bei einer Kantenlänge von 25cm müsste eine Bridgelux Vero 18 theoretisch, wenn ich sie als Punktlichquelle ansehe und einen Abstrahlwinkel von 120° annehme in lediglich 7,217 cm von der Oberfläche entfernt aufgehangen werden (beleuchteter Fleck hat dann 25cm Durchmesser). Das bedeutet, dass dann bei dieser Entfernung nur noch 164 Lumen emmittiert werden müssten, damit 10klux Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche erreicht werden (Berechnung per Vision-doctor.com). Dann wäre die Bridgelux mit einem angegebenen min Flux (bei 85°C) mit 3253 Lumen wohl sehr, sehr überdimensioniert...
    Ok, unter der Annahme, dass bei 120° am Rand die Intensität nur noch bei 50% liegt und die Fläche des beleuchteten Kreises ja kleiner ist, als vom Quadrat, rechne ich nun damit, dass der beleuchtete Fleck einen Durchmesser gleich der Diagonalen des Quadrates hat, also 35,35 cm. Damit ergibt sich ein Abstand zur Wasseroberfläche von 10,1cm. Dann müssten 321Lumen emittiert werden. Das ist aber noch immer äußerst wenig...

    Wie ich eingangs sagte, habe ich wohl etwas falsch verstanden.

    Gruß
    225flieger

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    Moin…

    Mit Deinem Vorschlag sieht die Beleuchtungsstärkeverteilung auf der Oberfläche so aus:




    Die Beleuchtungsstärke in den Ecken ist auf ein Siebtel des Maximalwerts gefallen, Vorgabe war aber minimal die Hälfte.

    Hab ich oben vielleicht vergessen. Mir selber war das so klar, daß ich es nicht erwähnt habe, aber der Strom durch die LEDs ist die Variable, mit der die mittlere Beleuchtungsstärke von 10 klx eingestellt wird.

    Mit 1380 Lumen aus einer Vero 18 und der entsprechenden Optik ist aber das im Eingangsbeitrag gesteckte Designziel zu erreichen. Ist auch eine der effizientesten Lösungen, aber nicht die effizienteste. Die Vero 18 liegt auf Rang 5.
    结局很近。
    Moin…

    225flieger schrieb:


    Ok, unter der Annahme, dass bei 120° am Rand die Intensität nur noch bei 50% liegt und die Fläche des beleuchteten Kreises ja kleiner ist, als vom Quadrat, rechne ich nun damit, dass der beleuchtete Fleck einen Durchmesser gleich der Diagonalen des Quadrates hat, also 35,35 cm. Damit ergibt sich ein Abstand zur Wasseroberfläche von 10,1cm. Dann müssten 321Lumen emittiert werden.

    Das sieht dann so aus:


    Die mittlere Beleuchtungsstärke beträgt 2360 Lux, in den Ecken ist sie auf das 0,28-fache gefallen. Du übersiehst, daß die Ecken des Aquariums bei einer 10 cm über dem Aquarium aufgehängten LED bereits 20,3 cm von der LED entfernt sind, während es beim Mittelpunkt nur 10 cm Distanz sind.

    Inklusive Optik?

    Nein, nackig, so wie Du es beschrieben hast.

    Die Simulationen führe ich übrigens mit DIALux durch.
    结局很近。

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    Ah ok,

    d.h. dass die Beleuchtungsstärke bei der folgenden Rechnung (Ergebnisse siehe Bild) kein Mittelwert des beleuchteten Fleckes ist, sondern eigentlich nur der Maximalwert zentral in der Mitte? Dann müsste ich tatsächlich mit der Schrägentfernung rechnen...
    Bilder
    • Unbenannt.png

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    Eine Sache ist mir noch nicht ganz kalr, nehme ich die Schrägentfernung von 20,2 cm dann rechnet mir die Webseite immernoch eine Beleuchtungsstärke am Rand von 2504 Lux aus, bei 321 Lumen. Selbst wenn ich annehme, dass ich hier am Rand nur noch 50% der Intensität erreiche und ich entsprechend die Lichtstärke um 50% anheben müsste, wäre ich immernoch weit von dem 0,28 fachen entfernt...

    Laut der Berechnung auf der Seite ist es nicht möglich 5klx am Rand und 10klx in der Mitte zu haben. Ändere ich den Abstand der LED zur Oberfläche, dann muss ich entsprechend die Lichtstärke erhöhen, damit ich die 5klx erreiche. Gleichzeitig erhöht sich die Beleuchtungsstärke aber im zentralen Punkt in der Mitte mit, sodass ich eigentlich immer 20klx in der Mitte hätte. Ganz richtig ist die Rechnung natürlich auch nicht, da sich der beleuchtete Fleck mit zunehmender Entfernung vergrößert und damit auch die Beleuchtungsstärke innerhalb der betrachteten Fläche zunimmt (der Winkel ändert sich ja damit und damit die Intensität).

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    225flieger schrieb:

    Laut der Berechnung auf der Seite ist es nicht möglich 5klx am Rand und 10klx in der Mitte zu haben.

    Daß die Beleuchtungsstärke am Rand die Hälfte der in der Mitte ist, geht mit der nackten LED schon, sie muss dazu nur genügend weit weg. Dann kriegt man aber keine 10 klx mehr, dafür braucht man die Optiken.

    Die LEDs und Optiken oben habe ich nach tatsächlicher Verfügbarkeit aller Komponenten (LED, Halter und Optik) ausgesucht. Nicht jede LED geht mit jeder Optik, insgesamt sind mit den genannten 4 LEDs und 9 Optiken 22 Kombinationen realisierbar. Nicht mehr, weil bei den anderen irgend ein Teil (meist der Halter) für Otto Normalverbraucher nicht verfügbar ist bzw. keine Simulationsdaten von LEDIL bereitgestellt werden.
    结局很近。
    10x led-tech.de/de/21x-Samsung-LM301B-Streifenplatine-5000k

    Keine Ahnung, was du damit vorhast, dass die perfekt gleichmäßige Beleuchtung so wichtig ist - aber für ein normales Aquarium ist CRI90 unnötig.
    Mit einer einzelnen LED + Optik wirst du es schwer haben, dein Ziel zu erreichen
    A Christian telling an atheist he is going to Hell is about as scary as a small child telling an adult they wont get any presents from Santa.
    Bin kein RGB-Freund

    L4M4 schrieb:

    Keine Ahnung, was du damit vorhast, dass die perfekt gleichmäßige Beleuchtung so wichtig ist

    Ein Unterschied von 1:2 ist alles andere als "perfekt gleichmäßig" - allerdings auch deutlich besser als das meiste, was sonst so an, auf oder über dem Aquarium hängt. Ich will bis in die Ecken lichtbedürftige Pflanzen pflegen und deshalb will ich auch in den Ecken noch genug Licht haben.

    - aber für ein normales Aquarium ist CRI90 unnötig.

    Das sehe ich inzwischen anders, die Erklärung steht hier:



    Mit einer einzelnen LED + Optik wirst du es schwer haben, dein Ziel zu erreichen

    Oh, ich habe 22 Lösungen des Problems vor mir auf dem Tisch liegen, nur daß die ineffizienteste Lösung gut 3 mal mehr Energie benötigt als die effizienteste.
    结局很近。