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Modulare LED-Beleuchtung - Druckversion

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Modulare LED-Beleuchtung - Lukas - 24.11.2016

Für die Anzucht im Frühjahr und für die kalte Jahreszeit werde ich eine modulare LED-Beleuchtung in möglichst kostengünstiger Bauweise entwickeln, die man ganz einfach selbst bauen kann.

LEDs
Damit der Fertigungsaufwand in Grenzen bleibt, setze ich auf 1-Watt-LEDs.
Natürlich könnte man auch 5mm-LEDs nehmen, aber um da auf 1 Watt zu kommen, braucht man ca. 15 - 20 Stk. Das würde in großem Lötaufwand enden, effektiver wird es mit einer Leiterplatte, die aber wieder zusätzliche Kosten verursacht usw.
3-Watt-LEDs könnte man auch benutzen, da könnte jedoch die Kühlung wieder aufwendiger werden.

1-Watt-LEDs gibt es günstig in China, ich habe eingekauft: 50 Stk. blau für 6$ inkl. Versand, 50 Stk. rot für 10$.

Kühlung
Je besser die Kühlung, je effektiver und langlebiger sind LEDs.
Spezielle LED-Kühlkörper sind teuer, Lüfter auch (machen Krach, können ausfallen, benötigen Platz).
Günstig wird es mit Alu-Profilen: 25 x 25 x 25 mm kostet bei ebay keine 3€ pro Meter.
Habe probeweise erstmal 8 LEDs pro 0,5 m verbaut, bleibt handwarm (gefühlte 30°C), ich denke 16 gehen auch, probiere ich noch aus.
Das Kühlkonzept geht somit auf.

Montage
Es gibt spezielle Wärmeleitpaste, wärmeleitende Pads, Wärmeleitkleber etc.
Bei 1 Watt reicht jedoch auch normales doppelseitiges Tesa-Tape. Die LEDs sind gefühlt keine 5°C wärmer als das Profil.

Anordnung
Bei der Anordnung gibt es 2 Dinge zu beachten:
- Die Mischung von rot und blau
- Die elektrische Auslegung
Wieviel Rot- und Blauanteil man braucht, darüber scheiden sich die Geister und da wird auch fleißig geforscht. Das kommt auf die Pflanzen drauf an und, was man erreichen will. Viel Masseanteil, hohen Nährstoffanteil? Reicht auch wirklich rot und blau, oder braucht man doch das volle Spektrum oder gar UV?
Um hier auch experimentieren zu können, ist die modulare Bauweise ideal.

Ich habe erstmal mit Variante 1 begonnen. 
Der Vorteil ist, man kann hier sehr einfach die Farbverhältnisse ändern. Rot-Blau im 9:1 Verhältnis? Einfach 9 Streifen rot und 1 Streifen blau verwenden.
Je mehr man baut, desto individueller kann man dann die LED-Streifen auslegen. Das ist ja auch der Sinn und Zweck der modularen Bauweise.

Elektrische Auslegung
Zweifelsfrei immer das größte Problem für Laien/Nichtelektriker.
Vorweg: LEDs benötigen für den effektiven Betrieb Konstantstrom. Konstantstromnetzteile sind etwas teurer als Konstantspannungsnetzteile (die "normalen" Netzteile), aber nicht wesentlich, und die Anschaffungskosten amortisieren sich über die Zeit durch die bessere Effektivität und Lebensdauer der LEDs.
Um das Gefährdungspotential so gering wie möglich zu halten, ist der Kleinspannungsbereich ideal. Damit kann auf teure und aufwendige Isolierung verzichtet werden, und das Einstiegslevel für den Nachbau ist geringer.

Ich verwende erstmal ein 350mA Konstantstromnetzteil (www.reichelt.de Art. MW LPC-20-350).
Das reicht für 16 W und kostet "nur" 10 €.
Günstiger gibt es Ware aus Fernost bei ebay oder Direktkauf in Fernost, ich bin mir da aber nicht sicher, ob die auch wirklich immer den europäischen Normen entsprechen, auch wenn die Prüfsymbole drauf sind. Da gehe lieber auf Nummer sicher und kaufe etwas mit Langzeitverfügbarkeit bei einem europäischen Händler. Der Netzbetreiber freut sich auch.
Wenn man größer dimensioniert, kann man auch Netzteile mit größerer Leistung verwenden.

Jetzt muss nur noch die Anzahl der LEDs auf die Netzteilspannung ausgelegt werden.
Das Netzteil liefert maximal 48 V, das sollte man aber nicht ganz ausreizen, um etwas Reserve zu haben (Alterung, Netzschwankung etc.).
Bei den roten LEDs habe ich 2,3 V Flussspannung, bei den blauen 3,4 V gemessen.
8x 2,3 V + 8x 3,4 V = 45,6 V ; d.h. alles im grünen Bereich.
Man kann natürlich auch weniger LEDs anschließen, aber dann verschenkt man unnötig Netzteilleistung. Ist technisch nicht schlimm, belastet nur unnötig die Brieftasche.

Fazit
Insgesamt hat man somit einen sehr einfachen und universellen Aufbau, der einfach und leicht an die Platzanforderungen anpassbar ist.
Es sind keine Spezialbauteile notwendig, somit ist die Umsetzung für jedermann möglich.
Auch ist dadurch eine Langzeitverfügbarkeit gegeben, da man verschiedene Bauteile von verschiedenen Herstellern beziehen kann.
Die Abmaße der LED-Beleuchtung ist sehr kompakt, es sind ca. 32 mm in der Höhe, da keine Aktivkühlung (Lüfter) benötigt wird, das spart das Gewicht und Bauraum.

Grobe Kostenkalkulation für 16 W:
Netzteil 10 €
LEDs ~3 €
"Kühlkörper" 3 €
Netzkabel 1 €
+ Kabel + Klebeband + Kleinzeug ca. 1 €
Summe: ca. 18 €

Verbrauch: ca. 19 W; Effizienz somit 84 %, damit kann man leben.

Jetzt gilt es zu experimentieren, wieviel W pro m² ausreichend/optimal sind und welche Pflanze welche Farbmischung am liebsten mag.

Die Bilder sind allererstes Prototypenlevel, also nicht wundern über die fehlende Halterung und das allgemeine Provisorium.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - D Mark - 25.11.2016

Hallo
Super Beschreibung!
Zusatzbeleuchtung ist ein gutes Thema, gerade wenn man des ganze Jahr über gärtnern will.
Beleuchtest Du Sachen im Keller oder ist das eine Zusatzbeleuchtung für ein Fensterbang- Gewächshaus?
Hab gesehen es gibt auch nach innen verspiegelte Gewäckshäuser für den Keller, da würde man das abstrahlende Licht noch besser nutzen.

In normalen Aquarienbeleuchtungen sind weiße und blaue eingebaut, würden die auch reichen? Das Thema Licht ist ja sehr umfangreich, ich glaube aber ganz ohne Sonnenlicht fehlt was.

Gruß
Mark


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Lukas - 25.11.2016

Das wird erstmal nur eine experimentelle Beleuchtung für die Küche. Try and Error sozusagen.
Für die Fensterbank ist das eher nichts, da die Leuchtfarbe nicht gerade ansehlich ist und das von innen wie außen komisch wirkt.
Deswegen hab ich erstmal alles grob mit Karton abgedeckt.
Sollte man wirklich was auf der Fensterbank beleuchten oder dekorative Pflanzen im Wohnzimmer, würde ich auch auf weißes Licht setzen.

Ein Aquarium soll meistens optisch ansprechend wirken, deswegen wird da auch hauptsächlich weißes Licht benutzt.
Außerdem soll im Aquarium sicher nicht so viel wie möglich wachsen, deswegen reicht da weißes Licht aus.

Weiterführend:
https://www.hswt.de/forschung/wissenstransfer/2014/dezember-2014/forschung-led.html
https://www.hswt.de/forschung/wissenstransfer/2013/april-2013/belichtung.html

Ergänzend zur Kühlung:
Habe 16 W (15 rote und 3 blaue LEDs) auf 0,5 m Profil montiert. Temperatur 48°C.
Bei 8 blauen LEDs auf 0,5 m Profil sind es 33°C.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - DomWeb - 29.11.2016

Moin Lukas,
wir arbeiten auch mit LEDs allerdings nicht mit den "günstigen" LEDs sondern die höherwertigen, mit anderen Spektren.
Wenn mich nicht alles täuscht sind die günstigen 625nm (rot) und 465nm(blau).
Unser Bausatz verwendet 3 Blaubereiche, 2 rote plus ein Vollspektrum.
Bin auf deine Resultate sehr gespannt.
Wir arbeiten mit 140W pro Quadratmeter mit LED für die Anzucht von Tomaten, Chili und aktuell paar Anzuchtests.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Albert - 29.11.2016

(29.11.2016, 08:29 )DomWeb schrieb: Moin Lukas,
wir arbeiten auch mit LEDs allerdings nicht mit den "günstigen" LEDs sondern die höherwertigen, mit anderen Spektren.
Wenn mich nicht alles täuscht sind die günstigen 625nm (rot) und 465nm(blau).
Unser Bausatz verwendet 3 Blaubereiche, 2 rote plus ein Vollspektrum.
Bin auf deine Resultate sehr gespannt.
Wir arbeiten mit 140W pro Quadratmeter mit LED für die Anzucht von Tomaten, Chili und aktuell paar Anzuchtests.

Hallo Dom,
140 W /m2 bei welchem Abstand zum Boden?

LG
Albert
Algen & Fisch


RE: Modulare LED-Beleuchtung - DomWeb - 29.11.2016

30cm Abstand zu den Pflanzenbehältern


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Wassergärtner - 29.11.2016

@ DomWeb

Das heißt ihr benutzt ca 3 von euern Modulen für ein m2? Wo ist die Ersparnis gegenüber herkömmlichen Lichtquellen??


RE: Modulare LED-Beleuchtung - DomWeb - 29.11.2016

Ist vergleichbar mit 600w mhl.
Gerade für Chili und Tomate brauchte es schnell mehr.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Wassergärtner - 29.11.2016

Hast du noch ein paar mehr Daten von deinen Leds?
Kann ich bei dir auch andere Maße der Platine bekommen? Würde die 50W, die dann ja ca 200W Mh entsprechen würden, etwas größer verteilen um die Ausleuchtung gleichmäßiger zu gestallten.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Lukas - 30.11.2016

Jop, habe erstmal mit 620 nm und 465 nm angefangen.
Weiße LEDs mit 6500 K sind auch schon bestellt, um das volle Spektrum zu ergänzen und ein angenehmeres Fabbild für das Auge zu bekommen.

Hier ist mal ein gesamtes Spektrum industrieller Pflanzen-LEDs aufgestellt:
http://www.valoya.com/products (ganz runter scrollen)
(AP67 vegetatives und generatives Wachstum, AP673L vegetatives Wachstum). Die Spektren sind auch recht ähnlich, da könnte man fast in Versuchung kommen, einen kleinen Mikrocontroller zu ergänzen und dann je nach Wachstumsphase das passende Spektrum ansteuern (also einige LEDs an- und ausschalten). Aber ist das ist viel zu viel Zukunftsmusik und macht die Einfachheit kaputt.

Wie im Bild gezeigt, geht es jetzt erstmal weiter, das ist recht einfach auf- und nachzubauen. Nützt ja nichts, am Anfang mit Raketenphysik zu starten, ohne erstmal einen Ballon steigen zu lassen :)
Eurobox 40x30x22 cm von surplussystems.de (gibt es im Obi), 20x5 mm Aluprofil (passt zu der Box) und dann der modulare Aufbau mit Gewindestangen und paar Muttern und Schrauben.
So lässt sich auch beliebig die Fläche ausleuchten.

Momentan grübel ich über eine Bewässerung nach, aber das hat mit der Beleuchtung ja nix mehr zu tun.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - DomWeb - 01.12.2016

Das deckt sich absolut nicht mit unseren Erfahrungen.
Wir haben 19 Lampen gebaut bis wir die beste Kombi für Tomaten und Chilianzucht zusammen hatten.
Blüte und Wuchs sind komplett anders, auch die Spektren sind unterschiedlich.


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Lukas - 01.12.2016

Das kann ich mir vorstellen, selbst in der Wissenschaft gibt es da wenig Konsens:
"Die zum Teil widersprüchlichen Aussagen aus der Literatur verdeutlichen, dass es sich hier um ein sehr komplexes Thema handelt."
https://www.hswt.de/forschung/wissenstransfer/2013/april-2013/belichtung.html

Man darf ja nicht nur das Spektrum betrachten, sondern das ganze Umfeld. Und dann kann es je nach Anwendung durchaus zu unterschiedlichen Erfahrungen kommen.
Aber danke für deine Aussage.

Ich habe auch schon weitere LEDs geordert, sodass ich jetzt folgende Wellenlängen habe:
445 nm
465 nm
520 nm
620 nm
660 nm
740 nm
Vollspektrum 400...840 nm
6500 K


RE: Modulare LED-Beleuchtung - DomWeb - 05.12.2016

Dann halte uns mal auf dem laufenden, und viel Spaß dir beim basteln (hat mir immer am meisten Spaß gemacht)


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Lukas - 10.12.2016

Radieschen, Feldsalat und Schnittlauch wächst, aber es ist natürlich viel zu früh, um daraus schon irgendwelche Ergebnisse abzuleiten.

Eine Homepage fange ich dazu auch an, wird Stück für Stück erweitert:

http://www.openplantlight.de/


RE: Modulare LED-Beleuchtung - Wassergärtner - 11.12.2016

(29.11.2016, 12:56 )DomWeb schrieb: Ist vergleichbar mit 600w mhl.
Gerade für Chili und Tomate brauchte es schnell mehr.

Moin moin, wie hast du den Vergleich gemacht um sagen zu können "vergleichbar mit 600w mhl"

Das Thema Beleuchtung geht ja so tief und ist meiner Meinung nach sehr wichtig um die Unabhängigkeit von Anlagen zu steigern.
Wichtig sind dann verlässliche Infos. 

@Lukas Echt Klasse das du sogar eine Page gemacht hast