Светодиоды COB Cree, Citizen, Bridgelux для освещения растений

Уже более нескольких лет в мировой практике, для освещения растений полной светокультуры в закрытых пространствах, таких как гроу румы и гроу боксы используют светодиодные матрицы COB (Chip On Board) от известных мировых брендов Cree, Citizen, Bridgelux. Эффективно применять именно "брендовые" матрицы так как они обладают очень высоким КПД и соответственно светоотдачей.

К сожалению, страны СНГ отстают в подобных технологиях выращивания примерно на 5 лет. Многие жалуются на плохие результаты под светодиодными лампами из Китая. Что в последствии приводит к всеобщему разочарованию в светодиодах, и лишь не многие на самом деле понимают действительную картину происходящего. На первом месте у светодиодов всегда стоит их КПД, которое выражается в соотношении потребляемая мощность к излучаемой мощности. Китайские светодиоды, в большей части, похвастатся высоким КПД не могут, хотя есть и некоторые исключения. Отсюда выходит первая проблема, номинальная мощность светодиодного освещения на 1м2 должна быть 350-450Вт дл получения условно нормальных результатов. Вторя проблема заключается в спектре! Да, да именно в спектре. Я имею ввиду совсем не возможный обман от Китайцев, которые будут указывать одно, а присылать другое. Эта проблема куда серьезнее, жизнь ей дали маркетологи и сами покупатели.

Ярким примером являются светодиоды УСКИ (fullspectrum) которые заявлены как светодиоды для полного цикла растений. Это далеко не так, эти светодиоды обладают не сбалансированным спектром, у них фактически отсутствует излучение в зелено-желтой части спектра. Мало кто знает, зеленый спектр, является так же важным для полноценного развития растений с полным циклом роста в закрытых пространствах. Зеленый так же обладает проникающей способностью. И таких примеров достаточно много, все я перечислять не буду. Особенно нужно отметить популярные матрицы 50Вт 220V полного спектра. Отличаются низкой светоотдачей, применять крайне не рекомендую. Хотя их цена не может не радовать.

В отличии от вышеупомянутых полноспектральных светодиодов, светодиоды белого свечения излучают практически весь спектр диапазона ФАР (фотосинтетический активная радиация) и отлично подходят для освещения растений. Конечно есть некоторые нюансы, например матрицы можно дополнить светодиодами 660нм и в отдельных случаях еще и синими светодиодами 440-470нм для улучшения стадии вегетации. В конечном итоге получается великолепная лампа, с большим сроком службы, высоким КПД и урожайностью не хуе чем под лампами ДНаТ при этом с экономией электроэнергии до 20-30%. Необходимая мощность на 1-1.2м2 не превышает 300Вт.

Конечно не все светодиоды и светодиодные матрицы подходят для освещения растений, пусть даже Cree, Citizen, Bridgelux. Нужноп рименять только самые производительные, самые дорогие серии. У Cree к таким светодиодам относятся матрицы серии CXB3590, CXB3070. У Citizen это серия CLU048. Так же отдельная серия CLU0*Н для растений, но о ней я напишу отдельно в этой статье. И у Bridgelux это Vero29 Gen7.

Внешний вид некоторых COB фитосветодиодов для растений:

Спектр светодиодных матриц для растений

Citizen разработала специальную серию матриц для растений, мощностью от 25 до 400Вт. Чтоб до конца понять, что к чему и почему я приведу пример спектра классических матриц Cree. Замечу, для растений в основном используют матрицы теплого свечения 3000-3500К с преобладанием излучения в красной части спектра. Посмотрим на их спектр.

Спектр матрицы Cree CXB3590 3500K

Спектр был сделан с помощью моего спектрофотометра от OceanOptics, так интереснее смотреть чем на скрин из Даташит :) Наглядно видно, в спектре не очень много синего, но зато большая часть излучения лежит в желтой-оранжевой-красной зоне. Пик приходится на длину волны 600нм.

Спектр матрицы Cree CXB3590 3000K Ra90

А это спектр матрицы но с температурой свечения 3000К и повышенной цветопередачей до Ra90. Основное отличие - пик в красной части спектра находится на длине волны 630нм. Это плюс! Так же больше красного, минус - мало синего. Однозначно нужно добавлять.

Светоотдача матриц очень высокая, спектр максимально широк и отично подходит для полной светокультуры.

Возможно кто-то скажет "Много зеленого!", отчасти это так и вот тут самое время поговорить о матрицах Citizen специальной серии для растений!

Спектр обычных матриц Citizen CLU048 3500К практически не отличается от спектра Cree CXB3590/CXB3570 3500K. Но начать следует с разбора моделей спец серии Сitizen, после чего посмотрим на спектр этих матриц.

В серии Citizen CLU0*H существует только два типа спектров для каждой модели PW - plant white и PRB - plant red blue. К спектру вернемся позже, ниже привожу список моделей которые отличаются друг от друга номинальной и максимальной мощностью:

• Citizen CLU03H-25/55-PW(PRB)
• Citizen CLU04H-40/85-PW(PRB)
• Citizen CLU04H-85/200-PW(PRB)
• Citizen CLU05H-170/400-PW(PRB)

Цифры через дробь означают номинальную мощность/максимальную мощность. Естественно при номинальной мощности КПД матрицы будет выше, чем при максимальной. Но я сейчас не об этом, давайте рассмотрим два типа спектра, первый - PW, второй PRB. Каждую из вышеуказанных моделей можно купить с спектром PW или PRB в этом интернет магазине.

Спектр матрицы Citizen CLU03H-25/55-PW:

Сразу видно, зеленая часть спектра намного урезана, а освободившееся энергия перенесена в остальные, эффективные части спектра! (В основном в красную часть)

Во время теста, матрицы показала высокий уровень PPFD. Режим работы был 25Вт. Учитывая эти факты я очень хочу обратить внимание многих, кто занимается растениями именно на эти матрицы! Не взирая на их стоимость, она себя полностью оправдает за длительный срок эксплуатации светодиодов. Так же можно добавлять светодиоды 660нм для увеличения эффективности фитолампы.

И второй вариант спектра - PRB

Спектр матрицы Citizen CLU03H-25/55-PRB:

На спектре наглядно видно отсутствие зеленой составляющей, в сравнении с матрице Citizen CLU03H-25/55-PW. Спектр напоминает некоторую схожесть с спектром полноспектральных светодиодов (УСКИ) но несколько более доработанный. На мой взгляд применять в закрытых пространствах следует именно матрицы PW, возможно и комбинировать PW+PRB. Освещать растения в теплицах и зимних садах, вполне может и матрица PRB. Хотя в обоих случаях, по моему мнению, следует добавлять спектр 660нм для увеличения эффективности.

И в конце максимально наглядное сравнение двух спектров и возможность понять как они могут дополнять друг друга:

И под занавес видео сравнения двух матриц CLU03H-25/55-PW & PRB по спектру и измерения уровня PPFD на дистанции 20см в режиме работы 25Вт. Подписывайтесь на мой канал! Спасибо!

Как выбрать светодиодный драйвер для мощных светодиодов 1-3-5Вт. LED Driver

Как выбрать светодиодный драйвер 220V для подключения мощных светодиодов

Многие, кто впервые столкнулся с мощными светодиодами и решился собрать светодиодную лампу своими руками, сталкиваются с вопросом какой мощности нужен драйвер.

И тут возникает первое заблуждение, если лампа на 50Вт значит и драйвер нужен на 50Вт. Ага, думает изобретатель, пойду в магазин по ссылке и куплю себе я драйвер на 50Вт. Все просто и никаких проблем!

И хорошо, если, так между слов, изобретатель спросит у менеджера, подходит ли ему выбранный светодиодный драйвер. Правда, иногда менеджеры бывают такие, что сами не понимают как и что нужно считать, что они продают и где работают. В итоге можно спалить половину светодиодов или в лучшем случае, иметь проблемы с возвратом не подходящего драйвера...

Потому-то я считаю что необходимо разобраться в этом вопросе и тут нет ничего сложно-присложно-присложного. Нужно знать исходные данные и математику примерно за третий класс. Т.е. уметь складывать и сравнивать.

Перейдем к простому примеру, после чего станет понятно почему нельзя выбирать драйвер по мощности. А главными ориентирами для выбора светодиодного драйвера служат ток и напряжения.

Предположим, есть у нас 8мь светодиодов на подложке "звезда", мы заведомо установили их на радиатор и с охлаждением все отлично. Тему охлаждения мощных светодиодов пока не затрагиваем, это отдельная история :)

Вот наша схемка:

Все светодиоды (8шт) спаяны между собой последовательно, т.е. плюс к минусу, плюс к минусу каждого следующего светодиода. В результате получается цепочка в которой начало "+" - анод и конец "-" - катод. Для расчета подходящего светодиодного драйвера нужно знать падение напряжения на каждом светодиоде. Это параметр из даташит или с сайта где Вы покупали светодиоды. Для большинства качественных светодиодов в корпусе "emitter" параметр падения напряжения зависит от цвета свечения светодиода и тока (режима работы светодиода 1,3,5Вт). Забегая вперед скажу, чем выше ток тем больше падение напряжения. Так вот, для фиолетовых, синих, зеленых и белых светодиодов среднее падение напряжения при токе 300-350мА (режим работы 1Вт) составляет 3.1-3.3V, при токе 600-700мА (режим работы 3Вт) падение напряжения увеличивается до 3.4-3.6V, при токе 1А (режим работы 5Вт) падения напряжение на светодиоде 4.2-4.4V. У светодиодов желтых, оранжевых, красных, дальних красных падение напряжение несколько ниже, примерно на 1V. По аналогии: 300-350мА - 2.1-2.2V, 600-700mA - 2.4-2.6V, 1A = 2.6-2.8V.

Вот и все исходные данные которые нужны нам для правильного выбора LED драйвера. Начнем с простого и предположим, что у нас 8мь белых светодиодов, которые мы хотим включить в режиме 1Вт. Исходные данные для расчета:

• Количество светодиодов - 8шт;
• Ток 350mA;
• Падение напряжения 3.2V.

Расчет общего падения напряжения в последовательной цепи из мощных светодиодов

Зная исходные данные, перейдем к математики. Количество светодиодов нужно умножить на падение напряжения, получим общее падение напряжения всей цепи. 8*3.2 = 25.6V. Получаем новую константу - общее падение напряжения в цепи из восьми белых светодиодов при режиме работы 1Вт равно 25.6V.

Драйвер (источник тока), в отличии от источника напряжения, имеет стабильный ток и некоторый диапазон выходных напряжения. Это всегда указано в характеристики драйвера. Значит нужно выбирать драйвер в выходной диапазон напряжений которого попадает полученное значение 25.6V. Желательно что бы это не был нижний или верхний порог диапазона напряжения драйвера, желательный запас не менее одного вольта. Например драйвер 350мА, 24-36V.

Или вот такой живой пример:

Мощность LED драйвера

В начале я писал по поводу мощности... И вот почему, номинальная мощность драйвера из примера считается по формуле: P = V*I, где V - максимальное выходное напряжение драйвера, I - номинальный ток драйвера [A]. Подставляем значения P = 36*0.35. Максимальная мощность драйвера - 12.6W. По этой же формуле считаем максимальную мощность светильника из восьми белых светодиодов - 25.6*0.35 = 9W. Уже есть некоторое не соответствие, не так ли? Но тут разобраться можно, ведь драйвер имеет минимальную и максимальную мощность. А если драйвер будет с выходным током 1А и напряжением 6-14V? Минимальная мощность 6W, максимальная 14W. В диапазон попадает, но такой драйвер не запустит нашу цепочку светодиодов, даже ничего не сгорит. Из-за нехватки напряжения светодиоды просто не запустятся, но ведь может возникнуть и обратная ситуация... И запомните, НЕЛЬЗЯ подключать к мощным драйверам один светодиод "а я хотел посмотреть как светится", он моментально сгорит из-за высокого напряжения!!!

А для закрепления пройденного материала, вот вам задачка: В одну последовательную цепь подключено 10 светодиодов, из них 6ть красных и 4ре синих. Такая себе фитолампа для рассады. Режим работы светодиодов 3Вт - 700мА. Какое общее падение напряжения в цепи? Какой драйвер подойдет? Варианты драйверов:

• A) 20 - 28V, 700mA
• B) 24 - 36V, 700mA
• C) 29 - 38V, 700mA

А так же подумайте, можно ли подключить эти же светодиоды к драйверу 1.4А с напряжением 12-18V. Подсказка - можно. Подумайте как :)

Ответ на вопрос как, можно узнать просмотрев видео ниже. Так же в видео больше полезной информации! Спасибо :)

Как выбрать светодиодный драйвер для подключения мощных светодиодов 1Вт, 3Вт, 5Вт.

Примеры подключения.