Aquarium 180 Liter auf LED umrüsten (Selbstbau) - LED-Profis hier? ;-)

    Aquarium 180 Liter auf LED umrüsten (Selbstbau) - LED-Profis hier? ;-)

    Hallo zusammen,

    ich plane ein Aquarium Juwel Vision 180 Liter auf LED umzurüsten.
    Ich habe lange überall gelesen und viel überlegt, habe aber noch einige Fragen zu Effizienz, Wärmeentwicklung usw.
    Jetzt hat LED-Tech aber noch bis morgen 10% auf alles … da würde es schon Sinn machen, zumindest erstmal kurzfristig die LED-Streifen und ein Netzteil zu kaufen?


    Meine Überlegungen und Planung zu Zeit:

    Vorhandene Lechtstoffröhren (T5 Juwel High-Lite 35W 742mm) haben pro Stück 2100 bis 2300lm. Ich würde gern rechnerisch mindestens 4 solcher Röhren als LED-Lichtleistung haben, also mit 10.000 lm planen. Runterdimmen per PWM kann man ja immer noch.
    Aber auch die Möglichkeit problemlos mal auf 20.000 lm per Stromerhöhung hochzudrehen sollte gegeben sein, Netzteil also dimmbar per Raspberry/Arduino/TC421/…

    Die LED-Beleuchtung soll langlebig (also wasserdicht) und effizient/preisgünstig (Planung unten ~250 EUR) sein. Deshalb sollen LED-Streifen in LED-Profile mit (verstellbarer) Linsenabdeckung kommen, und zusätzlich mit PUR-Gießharz wasserdicht und klar vergossen werden. Da die LED-Profile (12 x 16 mm) sehr kompakt sind und noch vergossen werden plane ich, die LEDs im effizientesten Bereich zu betreiben. In diesem Bereich (211 lm/W, 12W/m Gesamtleistung) erhoffe ich mir nur wenig Abwärme.
    Bei 60% Effizienz wären 40% der 12W nur 5 W/m Abwärme?



    Details:

    Aquarium (falls es hier jemand interessiert)

    Juwel Vision 180 = Grundfläche 0,368 m2 (Breite 0,92m und Tiefe 0,30 bis 0,40m, da gewölbt).
    10.000 lm ÷ 0,368 m2 = 27,17 klx, was 'gut' sein sollte. Die alten Berechnungen Watt pro Liter kann man ja, vor allem bei heutzutage so effizienten LEDs mit rund 200lm/W, wohl nicht mehr anwenden.
    Höhe des Beckens sind 55cm, aber der Abstand LED zum Bodengrund sind 'nur' rund 45cm.


    LED (135 EUR)

    8 Stück 50cm Alustreifen mit 98x Samsung LM301B LEDs 6500k
    led-tech.de/de/50cm-Alustreife…Samsung-LM301B-LEDs-6500k
    Laut Datenblatt am effizientesten (211lm/W) bei 350mA /18,62 V, was 1380 lm bei 6,157 W ergibt. 8 Stück ergeben dann 11.000 lm bei 49 W, Abwärme rechnerisch 6 W/m.
    Verdoppelt man den Strom auf 700mA (19 V), dann ergeben sich 2727 lm bei 13,3 W (204 lm/W). Die 8 Streifen ergeben dann 21.800 lm bei 106 W. Das wäre sicherlich schon sehr viel.
    Abwärme rechnerisch rund 12 W/m.
    Diese 50cm LED-Streifen bestehen im Prinzip aus 14 parallel geschalteten Teilstücken (je 3,57cm), deren Spannung gleich ist (20V), und deren Strom sich addiert. Jedes Teilstück (3,57cm) hat also im effizientesten Bereich (211lm/W) 25mA bei 20V.


    LED-Profil (52 EUR)

    LED Profil REGULOR ZWK eloxiert 2 Meter incl. verstellbarer optischer Abdeckung klar
    amazon.de/Profil-REGULOR-eloxi…r-Abdeckung/dp/B016TVYK54

    Laut Beschreibung kann man den Ausfallwinkel/Abstrahlwinkel auf bis zu 10° (LED-Streifen wird in unterschiedlicher Höhe angebracht) einstellen, was auch der Hauptgrund für meine Auswahl dieses doch recht teuren Profils ist. Mit 10° statt der LED-typischen 120° sollen von den 1380 lm in 45cm Entfernung (allerdings in Luft!) erechnete beeindruckende 285 klx mit nur 8cm Lichtkegel-Durchmesser ankommen?
    Klar, das Wasser schluckt da einiges, aber wenn davon nur 20% ankommen würden ...

    Davon würde ich 2x2m bestellen, und diese in 10 Stücke je 40cm teilen, um auf jeder Seite des Querstegs des Beckens 5 x 40 cm anzubringen. Erstens, weil 1m-Stücke nicht über das Becken (nur 92cm) passen. Ich hätte bei z.B. 4 x 90cm insgesamt 40cm Abfall und könnte auch nur noch 7 LED-Streifen unterbringen.
    Zweitens, weil ich so bei arbeiten im Becken eine Seite (50%) der Beleuchtung herunternehmen kann, und trotzdem noch Licht von der anderen Seite hätte.
    Drittens, weil der 4cm breite Plastik-Quersteg des Aquariums sowieso Licht schluckt.

    Die 50cm LED-Streifen sind wie gesagt alle 3,57cm teilbar, 11 LED-Segmente je 3,57cm ergeben 39,3cm. Diese 39,3cm würden optimal in die 40cm Alu-Kanalstücke passen. Weil 10 LED-Profile je 11 LED-Segmente 110 ergeben, bleibt ein einziges LED-Segment (3,57cm) übrig.


    LED-Schaltung

    Schalten will ich die insgesamt 4m LED-Streifen bzw. 112 LED-Segmente wie folgt:
    4x 19 und 2x 18 LED-Segmente jeweils in Reihe, von den damit sich ergebenden 6 Strängen immer 2 parallel, um auf 60V zu kommen.
    Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte:



    Netzteil (45 EUR)

    Beim Netzteil empfiehlt LED-Tech das MeanWell ELG-150-C2100B-3Y.
    36-72 V und 1050-2100 mA passen auch gut in meine Überlegungen.
    led-tech.de/de/Netzteil-MeanWell-ELG-150-C2100B-3Y


    PUR-Gießharz (27 EUR)

    Um die LEDs langfristig vor Feuchtigkeit zu schützen, würde ich sie in das Profil einkleben und dann mit PUR-Gießharz wasserdicht und klar vergießen.
    PURE ST44 DS Polyurethan Gießharz, kristallklar, 250 ml (bzw. 500 ml, da 250g Harz + 250g Härter)
    reichelt.de/polyurethan-giessh…pure-st44-ds-p145524.html



    Meine Fragen an die LED-Licht Profis hier:
    1. Schafft das LED Profil (16x12mm) die Abwärme (5-12W/m) der LED-Streifen? Trotz Eingießens in PUR-Gießharz?
    2. Sind die Samsung LM301B bzgl. CRI (80?) zu empfehlen? Wäre ein besserer CRI, z.B. 90, wirklich sichtbar?
    3. Taugt das LED-Profil mit der Linsenabdeckung was? Sind 10° (oder von mir aus auch 20°) realistisch?
    4. Kann das PUR-Gießharz die LED beschädigen? Durch mech. schrumpfen oder chem. anlösen?
    5. Sind 6500k zu kalt, sollte ich mit 3500K mischen?
    6. Gibt es ein besseres dimmbares Netzteil, was bei 36-72V auch etwas mehr Leistung 1000-2500 mA schafft?
    7. Habe ich irgendwas grundsätzlich falsch verstanden/geplant/gedacht? Immer her mit eurer Kritik!

    Grüße
    Andre

    Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von „Aquanaut“ ()

    Aquanaut schrieb:



    Meine Fragen an die LED-Licht Profis hier:
    1. Schafft das LED Profil (16x12mm) die Abwärme (5-12W/m) der LED-Streifen? Trotz Eingießens in PUR-Gießharz?




    Die Abwärme sollte ja rückseitig über eine wärmeleitende Verbindung abtransportiert werden, das Vergießen des Vorderteils hätte da keinen merklichen Einfluss, solange der erste Punkt nicht durch ein Ablösen oder so behindert wird. Was die grundsätzliche thermische Auslegung angeht, habe ich jetzt nicht ganz verstanden wie du es eigentlich genau aufbauen willst. Jeder Streifen bietet ja bei 350mA genug Kühlfläche, mit einem Aluprofil hättest du nochmal ein Merhfaches der normalen Fläche und hättest damit eine noch bessere Kühlung.

    Aquanaut schrieb:




    2. Sind die Samsung LM301B bzgl. CRI (80?) zu empfehlen? Wäre ein besserer CRI, z.B. 90, wirklich sichtbar?
    3. Taugt das LED-Profil mit der Linsenabdeckung was? Sind 10° (oder von mir aus auch 20°) realistisch?
    4. Kann das PUR-Gießharz die LED beschädigen? Durch mech. schrumpfen oder chem. anlösen?
    5. Sind 6500k zu kalt, sollte ich mit 3500K mischen?




    Was den chemischen Angriff angeht kann ich bei PUR nichts sagen, Epoxidharz greift die LEDs nicht an. ABER: Durch ein Vergießen ändert sich die Lichtfarbe, wie ich es bei den Nichia Optisolis 3000K gemerkt habe. Diese wurden gleich nach dem das Harz sie bedeckt hatte einen Ticken kälter, so an die 3500K-4000K. Bei den LM301B dürfte man daher mit einem ähnlichen Effekt rechnen.

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „John.S“ ()

    Was die grundsätzliche thermische Auslegung angeht, habe ich jetzt nicht ganz verstanden wie du es eigentlich genau aufbauen willst. Jeder Streifen bietet ja bei 350mA genug Kühlfläche, mit einem Aluprofil hättest du nochmal ein Merhfaches der normalen Fläche und hättest damit eine noch bessere Kühlung.

    Der LED-Streifen kommt in das nur wenige mm größere Aluprofil (16x12mm), die hintere Kühlfläche bleibt also gleich. Nur nach vorn wäre statt Luft dann Gießharz, zusätzlich noch die Linsenabdeckung.
    Das LED-Profil soll ansonsten quasi in der Luft hängen, nur mit Aluhaltern irgendwie über dem Becken gehalten. Aber eben über einem warmen/feuchten Aquarium, was auch noch durch die serienmäßige Abdeckung nach oben abgeschlossen ist.
    Bei 350mA denke ich aber auch, dass es reichen sollte. Und mehr mA müsste ich dann einfach ausprobieren und messen.

    Was den chemischen Angriff angeht kann ich bei PUR nichts sagen, Epoxidharz greift die LEDs nicht an. ABER: Durch ein Vergießen ändert sich die Lichtfarbe, wie ich es bei den Nichia Optisolis 3000K gemerkt habe. Diese wurden gleich nach dem das Harz sie bedeckt hatte einen Ticken kälter, so an die 3500K-4000K. Bei den LM301B dürfte man daher mit einem ähnlichen Effekt rechnen.
    Ich habe bisher nur gelesen, Epoxidharz (oder Polyesterharz) greife die LEDs an, PUR (Polyurethan-Harz) dagegen nicht. Bei PUR steht ja auch bei fast jedem Gießharz extra dabei, dass es für LED usw. geeigent sei. Bleibt nur die Frage, ob es auch für Samsung LM301B LEDs gilt.
    electrolube.de/technische-arti…den-umgebungsbedingungen/

    Dieses verändern der Lichtfarbe bei dir ist sicherlich ein (erstes) Zeichen dieser chemischen Beschädigungen.
    mikrocontroller.net/topic/211641#2098820
    Es soll aber auch, durch das starke schrumpfen von Epoxidharz, zu mechanischen Beschädigungen der LED/Bauteile/Verbindungen kommen.
    ledhilfe.de/viewtopic.php?f=34&t=16352


    Ich nehme an, de Lichtveränderung hat was mit dem Brechungsindex zu tun, da diese wie gesagt sofort auftrat nachdem die LED bedeckt wurden von dem Gießharz. So schnell reagiert da nichts, wobei der Farbstoff sowieso in Silikon eingebettet ist und da das Expodiharz gar nicht ran kommt.

    John.S schrieb:

    Ich nehme an, de Lichtveränderung hat was mit dem Brechungsindex zu tun,


    Unwahrscheinlich, Brechungsindexeffekte sind in der Regel ohne Einfluß auf Lichtfarbe. Nicht zu verwechseln mit der wellenlängenabhängigem Brechungsindex beim Übergang von Licht zwischen zwei Medien.

    Ich hätte zwar eher vermutet, dass der Farbton "röter" wird, wenn etwas blau durch das Harz ausgefiltert wird. Für "blauer" habe ich allerdings kein befriedigende Erklärung.
    Das Harz ist praktisch transparent und dieses Verfärbung sah ich beim Einfüllen des Epoxidharzes LED für LED, sprich sobald das Harz auf die Leuchtfläche kam, wurde die Lichtfarbe sofort etwas kälter. Mit Brechung meinte ich, dass da vllt mehr Blau ausgekoppelt wird bevor es vom Farbstoff absorbiert und umgewandelt wird. Wäre zumindest jetzt meine Idee. Etwas Ähnliches gibt es ja, wenn man bei LEDs die Linse entfernt. Da wird die Lichtfarbe auch kälter wenn ich mich richtig erinnere, wobei diese dann aber laut der oberen Logik eigentlich wärmer werden sollte.

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „John.S“ ()

    Ich könnte mir vorstellen, dass der Abstrahlwinkel sich ändert, wenn Du den Luftraum zwischen LED und Linse durch ein Harz mit anderem Brechungsindex als Luft ersetzt...
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    Da es sich in letzter Zeit häuft: Ich beantworte keine PNs mit Fragen, die sich auch im Forum beantworten lassen!
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    Ich bin keine private Bastler-Hotline, technische Tipps etc. sollen möglichst vielen Lesern im Forum helfen!
    Die Erfahrung, dass ein Verguss der LEDs zu einer deutlich kälteren Lichtfarbe führt kann ich bestätigen.
    Hier war ein Farbshift von etwa 4300K Richtung 5000K messbar.
    Auch der Abstrahlwinkel ändert sich durch den Verguss.
    Eine Beeinträchtigung der Lebensdauer konnte ich bisher weder bei Vergussmassen auf PUR- bzw. Silikonbasis erkennen. Die ältesten vergossenen LEDs leuchten hier seit mittlerweile >5 Jahren. Das sollten mittlerweile >20.000 Betriebsstunden sein. Bisher ohne Ausfälle und rein rechnerisch sollte das bisher gerade mal 1/5 der Lebensdauer gewesen sein.
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