Restauro Plafo LED Full Spectrum DIY

[DaveXLeo]

Ho appena finito di restaurare la mia vecchia Plafo LED autocostruita. Ho fatto parecchie foto, quindi apro questo topic per mostrarvi il lavoro... e magari essere utile a qualcuno che si dedica ancora al bricolage [emoji28]

La plafo era ferma da 5 anni, e magicamente ancora funziona a parte un solo LED bruciato e sostituito.
Non vi annoio con le chiacchiere, vado ai dettagli tecnici e alle foto.


Componenti

Dissipatore 30x18 cm alluminio
Ventola PC 12 cm 5V
2 connettori (maschio-femmina) D-SUB25


Driver
2x MeanWell LPC-60-1400 mA
1x Maxwellen LED Dimmable Driver 30-75V 12-20 LED
1x Maxwellen LED Dimmable Driver 24-51V 7-12 LED

LED
112 Power LED chip (3W) pilotati a 340-350 mA (anziché 700 mA). Di fatto lavorano a poco più di 1 Watt
1 LED SMD blu lunare

8 Epileds UV 400 nm
24 Epileds Actinic Violet 420 nm
16 Bridgelux Royal Blu 455 nm
24 Epileds Blu 465 - 475 nm
12 Aquamarine Cyan 490 - 520 nm
24 Bridgelux Cool White 10000°K
4 Epileds Pink

4 Canali

Canale Attinico (8 UV 24 AV ) = 32 LED
su LPC - 1400 in 4 stringhe da 8

Canale Blu (8 RB 24 B) = 32 LED
su LPC - 1400 in 4 stringhe da 8

Canale RGB (4 Pink 8 RB 12 Cy) = 24 LED
su Maxwellen (7 - 12) in 2 stringhe da 12

Canale Bianco (24 CW) = 24 LED
su Maxwellen (12-20) in 2 stringhe da 12

Lunare 1 LED SMD con trasformatore 12V


Foto-Report del Restauro

Pulizia con alcool e smontaggio del vecchio connettore

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Scasso del dissipatore per alloggiare il nuovo connettore

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Ventola estraibile con jack RCA audio (questo avevo a casa in tempi di quarantena [emoji23])

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Box con fondo in plexigkass 2 mm

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https://uploads.tapatalk-cdn.com/20200408/164dd57abdb2fd7b12e119f5795cf8cc.jpg


Box driver

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Prova ventola e LED lunare

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Tutto accesooooo [emoji362]

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[Mar_co]

Complimenti, ottima per il fatto (tra le altre cose) che i led lavorino ad 1 watt


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[Giordano Lucchetti]

Grande Davide... ci sapessi fare anche sono 1/4 di quanto ci sai fare tu col fai da te...

[kekko]

Ciao DaveXLeo, anche io sono un amante del fai da te, sempre che posso mi piace realizzare i miei brico.
Scusa la domanda, un paio di curiositá, come mai hai scelto utilizzare una quantitá cosi grande di led? la differenza di temperatura tra un led che lavora a 350ma e uno che lavora 700ma e appena 15/20ºc, in piu hai una dispersione grandissima di luce al non utilizzare lenti, tutta la luce generata e non utilizzata genera ugualmente temperatura innecessaria che va a gravare sul' efficienza dei led stessi, utilizzando lenti anche di tipo aperto, 120º per esempio, se non vuoi concentrare tanto la luce, e facendo girare i led ai 700ma che corrispondono, utilizzando appena 1/3 dei led che hai utilizzato, avresti una plafoniera nettamente piu efficente, sia per il punto di vista termico (durata e efficenza del led), sia per la quantita di radiazione diretta verso il tuo acquario, che al fin dei conti é cio che piú interessa.
Un saluto

[DaveXLeo]

Ciao DaveXLeo, anche io sono un amante del fai da te, sempre che posso mi piace realizzare i miei brico.
Scusa la domanda, un paio di curiositá, come mai hai scelto utilizzare una quantitá cosi grande di led? la differenza di temperatura tra un led che lavora a 350ma e uno che lavora 700ma e appena 15/20ºc, in piu hai una dispersione grandissima di luce al non utilizzare lenti, tutta la luce generata e non utilizzata genera ugualmente temperatura innecessaria che va a gravare sul' efficienza dei led stessi, utilizzando lenti anche di tipo aperto, 120º per esempio, se non vuoi concentrare tanto la luce, e facendo girare i led ai 700ma che corrispondono, utilizzando appena 1/3 dei led che hai utilizzato, avresti una plafoniera nettamente piu efficente, sia per il punto di vista termico (durata e efficenza del led), sia per la quantita di radiazione diretta verso il tuo acquario, che al fin dei conti é cio che piú interessa.
Un saluto

Ciao kekko ,
Innanzitutto grazie per l’interesse e le domande.
In realtà non sono d’accordo con nessuna delle tue osservazioni [emoji28] e le scelte fatte sono frutto di esperienza e ben 5 modifiche della plafo.
Solo che per risponderti puntualmente mi ci vuole un trattato di illuminotecnica applicata all’acquariofilia...
Lasciami mezza giornata e ti butto giù ‘due righe’
A presto


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[DaveXLeo]

kekko , rieccomi.

Innanzi tutto un po’ di storia.
Questa plafo è stata realizzata nel lontano 2014 ed è la versione numero 5. Già la versione numero 4 realizzata nel 2013 era una Full Spectrum ma con 56 (la metà) LED pilotati a 700 mA.
Senza voler vantarmi troppo, ma nel 2013 (agli albori delle plafo LED per acquari) si vendevano plafo LED con solo bianchi e Royel Blu, e fui fra i primi con il fai-da-te a realizzarmi una plafo Full Spectrum, che vedo ora vanno per la maggiore.
La scelta del Full Spectrum prese uno spunto da articoli letti su AdvancedAcquarist e miei ‘studi’ e tante prove. Dopo tanti anni sembra che il Full Spectrum abbia prevalso, ma soprattutto sia apprezzato dai coralli in termini di colorazioni e crescita.
Non mi dilungo oltre perché il Full Spectrum non è tra le tue osservazioni.

Power Led 1W o 3W?
Prima questione: la scelta di pilotare i Power LED a 350 mA anziché 700 mA.
C’è subito da sottolineare che si indicano erroneamente le due tipologie di alimentazione come LED da 1Watt e 3Watt.
In realtà un Power LED pilotato a 350 mA ha una caduta di tensione di 3,2 Volt quindi consuma 1,12 Watt, mentre pilotato a 700 mA ha una caduta di 3,8 Volt, quindi consuma 2,66 Watt (di fatto poco più del doppio).
Ti riporto poi di seguito due grafici rubati a CREE dove si vede che l’efficienza non ha affatto un andamento lineare, quindi al doppio della potenza consumata non si ottiene il doppio dell’illuminazione (lumen) o sarebbe meglio considerare la potenza radiata (Watt radiati, PAR, umol/s più o meno indicano la stessa cosa).

https://uploads.tapatalk-cdn.com/20200410/befbba7883e18ded2512862abf341936.jpg

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Ti riporto poi i dati stimati (calcolati con un tool online) della mia plafo nelle due versioni 1 e 3 Watt

Versione 4.0 = 56 led @700 mA
Consumo 150 Watt
Irradiazione 30 Watt
Dissipazione 120 Watt
PAR 213 a 20 cm senza lenti (fascio 130°)
PAR 436 a 30 cm con lenti da 90°

Versione 5.0 = 112 led @350 mA
Consumo 125 Watt
Radiazione 45 Watt
Dissipazione 80 Watt
PAR 327 PAR a 20 cm senza lenti (fascio 130°)

Come puoi vedere dai dati sopra, di fatto, alimentando il doppio dei led alla metà della corrente si aumenta l’efficienza del sistema (e non il contrario), ottenendo il 150% dell’irradiazione con l’83% del consumo e il 66% della dissipazione termica.

Vita operativa VS corrente di alimentazione e temperatura

Se prendiamo un datasheet di un qualsiasi Power LED c’è riportata la tabella di Maximum Absolute Rating.
Ne prendo uno a caso che riporta:
Corrente massima 700 mA
Temperatura di giunzione massima 150°C
Questi dati sono garantiti se il LED opera ad una temperatura ambiente di 25°C

Riporto inoltre un grafico (sempre CREE) che riporta vita operativa in funzione della temperatura di giunzione e corrente di alimentazione.

https://uploads.tapatalk-cdn.com/20200410/dd3f6284996c8c9b3d97448838ffaa47.jpg


Dai dati e grafico riportati sopra si evincono due cose.
Se si alimenta un Power LED a 350 mA anziché 700 mA si allunga la vita operativa (derating sulla corrente massima di 50%), considerando di mantenere costante la temperatura di giunzione.
C’è quindi poi da considerare la temperatura operativa del LED. Come esposto sopra se si alimenta un LED a 700 mA c’è più potenza da dissipare e mantenere la temperatura del dissipatore bassa (<40°C) è più difficile.
Per fare un esempio nella mia plafo versione 4 (3W) il dissipatore (raffreddato con una ventola da PC) era eccessivamente caldo (>60°C), mentre nella versione 5 (1W) il dissipatore è a una temperatura accettabile (<40°).
Se si incrociano inoltre questi dati con la temperatura di giunzione (che sale in funzione della temperatura del dissipatore), si vede che se non si mantiene una temperatura decente la vita operativa del LED diminuisce.

Lenti si, lenti no
Arrivo all’ultimo punto riguardo all’utilizzo delle lenti.
Innanzi tutto c’è da considerare che un LED senza lenti ha un apertura di 130°, quindi una lente da 120° equivale a non montarla.
Usare lenti più strette da 90° o addirittura da 60° secondo me è pericolosissimo se non si adoperano in maniera adeguata. La luce di una lampada LED soprattutto con lenti può essere molto concentrata e può portare alla bruciatura dei coralli o all’assenza di crescita per foto-inibizione che interviene sopra i 400 PAR.

Riporto alcuni dati da sopra:

Versione 4.0 = 56 led @700 mA
PAR 213 a 20 cm senza lenti (fascio 130°)
PAR 436 a 30 cm con lenti da 90°

Versione 5.0 = 112 led @350 mA
PAR 327 PAR a 20 cm senza lenti (fascio 130°)

Si vede che nella versione con LED 3W e con lenti da 90° si arriva ad avere 436 PAR a 30 cm che porterebbero la foto-inibizione e probabilmente la bruciatura dei coralli.

Diffusione della luce
Un ultima considerazione va fatta sull’incidenza del cono di luce. Avendo un cono più ampio senza lenti la luce si diffonde anche in maniera trasversale colpendo i coralli anche di lato (e non solo sopra) favorendo una migliore distribuzione di luce quindi crescita dell’animale.
Stesso discorso si può fare considerando 112 LED da 1W piuttosto che 56 LED da 3W. Il maggiore numero di punti luce consentono un migliore miscelamento dei ‘colori’ e una migliore distribuzione della luce.


Spero che questa mia ‘breve’ spiegazione abbia chiarito i tuoi punti e sono certamente aperto al confronto se non ti torna quello che dico.
Spero inoltre di essere stato utile a qualcuno nella comprensione della luce LED che utilizziamo sopra le nostre vasche