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Skaarj

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Mittwoch, 23. Juli 2014, 11:31

(DIY) LED - Calculator

Hallo zusammen,

ich hatte mich schon vor einer Weile mal in einem Thread wegen meiner DIY - LED-Lampe mit dem Thema Lichtspektrum beschäftigt.
Soweit war ich auch, was das Gesamtspektrum betrifft (und mein Verständnis dazu), ganz zufrieden. :search:
Dementsprechend habe ich damals auch meine Lampe um diverse LEDs erweitert.

Jedoch habe ich stets den damaligen Hinweis von Henning im Kopf: :S
Habe euch hier im Anhang mal die Effizienz von den Dioden.



Vor allem der teils sehr unterschiedliche Anteil an Effizienz hat mich erstaunt.
Auch die häufig vorkommen Aussage "ich nehme 50:50 (blau/weiß), dass passt ..." gefiel mir in dem Zusammenhang nicht wirklich.
Zudem fiel mir bei meiner Lampe auf, dass ich eigentlich nur 10 rote LEDs verbaut hatte, und dagegen z.B. 28 royalblaue.

Daher habe ich mich mal dran gemacht und versucht meine Überlegungen in einem Tool abzubilden. :gamer:

(DIY) LED - Calculator


Seit ca. 2 Wochen habe ich nun meine Lampe umkonfiguriert auf Basis des Ergebnisses aus dem Tool.
Ich meine, dass die Tiere alle ein wesentlich besseres Polypenbild haben, LPS sind deutlich aufgeblasen und farbig
und die Weichen scheinen richtig beim Wachstum zuzulegen. :D

Natürlich sind sicherlich nicht alle wissenschaftlichen Fakten und Faktoren berücksichtigt.
Aber ich denke, die Richtungsvorgabe ist (gerade beim Neubau einer DIY-Lampe) nicht verkehrt.
Auch um nicht unnötige LEDs zu verbauen und Strom zu verheizen (was Geld kosten und den Tieren nicht hilft).

Würde mich über Rückmeldungen freuen. ^^

Viele Grüße
Skaarj
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Mittwoch, 23. Juli 2014, 12:38

passt irgendwie icht so zu den üblichen berechnungen ...
da ist viel USA feeling drin ^^

aber rein zum tool ... passt du bitte royalblau und blau an ? die nm sind falsch

RB ist 455 und blau 470nm


ebenso ist RB am effizientesten ... die luxeon M sind da teilweise besser wie die Creefunzeln
und ich leg mich jetzt mal auf die werte nicht so fest


ebenso sind die 430nm exotic oder semiled fast so gut wie royal blau ...

Flipper

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Mittwoch, 23. Juli 2014, 13:29

Hallo,

ich tue mich da ziemlich schwer mit, da eine feinere Abstufung kaum möglich ist. Im Prinzip hast Du 350, 700, 1000mA abgebildet. Wie präzise das ist, kann ich nicht sagen, ich werde aus dem Tool nicht wirklich schlau.
Die Bedienung ist irgendwie komplett gegen den Strich gebürstet.

Normalerweise gehe setze ich zuerst die benötigte Leistung fest, welche von Beckenmaßen und den zu pflegenden Tieren abhängt. Genau dies taucht aber scon gar nicht auf, deshalb komme ich sofort ins Schwimmen.
Danach habe ich einen Schlüssel, wie die Verteilung der Leistung auf die einzelnen LEDs zu erfolgen hat. Daraus suche ich dann ein Optimum aus Leistung, LED-Zahl und verfügbarem Strom.

Als letztes überprüfe ich dann die Strahlungsleistung, ob diese reicht und schaue mir die Kurve in ledspecs an, ob das Spektrum in Ordnung ist.

Von daher ist es für mich sehr schwer, etwas über Dein Tool zu sagen, es entspricht eben überhaupt nicht meine Arbeitsweise. Ich müsste tatsächlich erst einmal herausfinden, wie ich damit arbeiten kann.

Ein paar Worte, WIE Du damit eine Zusammenstellung dimensionierst, wären wirklich gut.

Gruß
Sandy

Skaarj

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Mittwoch, 23. Juli 2014, 13:56

Hallo zusammen,

@saddevil: stimmt, da habe ich wohl mal am Anfang was vertauscht ^^ ich habs korrigiert.
Jetzt sollte auch die Effizienz-Abstufung mit royal:55, blau:50, violett: 50 passen.

@Sandy: naja, ok ... da habe ich einfach meine Ideen umgesetzt ohne auf das 'eigentliche' Vorgehen zu achten. ;)
Aber eigentlich ist es ja kein Problem. Du wählst zuerst unten Deine LED-Art aus (z.B. 3W).
Dann wählst Du die Farben und Stückzahlen aus (ohne den Faktor zu ändern, denn der ist eigentlich nur für bestehende Lampen).
Bei der Auswahl kannst Du unten dann ja sehen, welche Nennleistung Du aktuell konfiguriert hast.

Viele Grüße
Skaarj
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Flipper

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5

Mittwoch, 23. Juli 2014, 14:14

Ookay,

und wie wähle ich die Leistung von 500mA aus? Auch die Unterschiede zwischen Cree XT-E und Cree XM-L sind nicht so ganz zu vernachlässigen. Das sind lockere 20%, bei mehr Strom sogar mehr. Das ist ein guter Versuch, aber ledspecs ist da doch einiges breiter und aufgebaut mit einigermaßen vielen LEDs und feiner einstellbarem Strom.

Gruß
Sandy

Holger

nitroxatmer

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Mittwoch, 23. Juli 2014, 16:19

Hi skaarj,
nettes Tool :Ich bin so fröhlich:


Nur bleibt mir die Effizienz spanisch :thinking:
Worauf bezieht die sich denn ?


BG
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Skaarj

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Donnerstag, 24. Juli 2014, 07:46

Hallo Holger,

nach den aktuellen Infos haben die verschiedenen LED je Farbe unterschiedliche Effizienzgrade.
z.B.: UV = 25%, rot = 45%, blau = 55% ....
Ob das jetzt genau auf das eine % stimmt, ist sicherlich nicht so wichtig.
Da es bei der Bestückung vor allem um das richtige Verhältnis der verschiedenen Farben geht,
ist es eigentlich egal ob die Effizienz auf Grundlage von Watt, kJ oder Lum berechnet wird.
Es ist auf jeden Fall so, dass bei einer 3W LED zur heutigen Zeit nicht wirklich 3W Lichtleistung rauskommen.

Grüße
Skaarj
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Donnerstag, 24. Juli 2014, 08:27

im Datenblatt findet man die strahlungsleistung..

Radiometric Power im Datenblatt.
Exotic 430nm : 880-960mW Bei 700mA
Exotic 405nm : 640-680mW bei 700mA
Exotic 660nm : 560mW bei 700mA

Cree xte rb. : ~1000mW bei 700mA


Eine bridgelux Royal blue kommt auf 600mW bei 700mA
Die satisled auf ~ 450mW


Der lichtoutput unterscheidet sich schon enorm...



Die Xte Royal blue kommt auf 53% eff. Nur bei 350mA....
Bei 700mA ist es nicht 200% an Licht .. sondern nur ~ 175%
Die Effizienz sinkt dann auch...

Die Neue luxeon M kommt auf 57,4%... Bei nennstrom...


Demnach müsstest du die Effizienz in deiner Rechnung anpassen.
Je nach dem wie man die LEDs betreibt.

Holger

nitroxatmer

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Donnerstag, 24. Juli 2014, 09:43

Moin Skaarj,
ist es eigentlich egal ob die Effizienz auf Grundlage von Watt, kJ oder Lum berechnet wird.
So ist es ja nun auch nicht- dieser Aussage steht die Physik im Wege ;)
Als Beispiel: wenn Lux zu Grunde liegt, hat eine IR-Led vielleicht 5% Effizienz, da Lux das Spektrum gar nicht wiederspiegelt.
Wenn Du mit einem Nachtsichtgerät in der Nacht schaust, siehst Du eben auch was, obwohl es eigentlich dunkel ist.

Und so ist es mit allen LEDs, die nur einen Teil vom Spektrum wiedergeben- die gehen scheinbar in der Leistung zurück, wenn als Bezugswert ein ganzer Spektralbereich zu Grunde liegt.

Es ist auf jeden Fall so, dass bei einer 3W LED zur heutigen Zeit nicht wirklich 3W Lichtleistung rauskommen.
Da hast Du vollkommen Recht -es ist in etwa die Hälfte.
Den höchsten Wirkungsgrad bringen die Einzelchip-LEDs -also die mit 1W.
Eine Lampe mit mehreren 1W-LEDs dann aber nur, wenn die LEDs vorher selektiert wurden.
Wenn man das mal macht, dann stellt man auch schnell fest,warum die China-LEDs so billig sind- es sind einfach die, die bei der Qualitäts-Messung für die "Marken" durchgefallen sind....
Alle anderen LED-Typen fallen vom Wirkungsgrad her Prinzip bedingt schlechter aus.
Der reale Wirkungsgrad der LEDs liegt so um die 50% -wenn man den Abhandlungen zum Vergleich der Leuchtmittel glaubt,
unabhängig der LED-Datenblätter.

Und damit eine Frage an saddevil:
Die Xte Royal blue kommt auf 53% eff. Nur bei 350mA....
Bei 700mA ist es nicht 200% an Licht .. sondern nur ~ 175%
wie geht das denn ?(
Du meinst sicher statt 100% nur 75%, oder ?!

BG
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Donnerstag, 24. Juli 2014, 09:57

So ist es ja nun auch nicht- dieser Aussage steht die Physik im Wege
Als Beispiel: wenn Lux zu Grunde liegt, hat eine IR-Led vielleicht 5% Effizienz, da Lux das Spektrum gar nicht wiederspiegelt.
Wenn Du mit einem Nachtsichtgerät in der Nacht schaust, siehst Du eben auch was, obwohl es eigentlich dunkel ist.

OK, dass mit Lux/Lum war vielleicht ein etwas ungünstiges Beispiel. :D

Für mich ist die Frage, ob es besser ist, mit kJ je Lichtfarbe zu rechnen oder besser per mW ?(
Grundsätzlich wäre es wohl doch geschickt, wenn man die mA mit in die Auswahl (Rechnung) aufnehmen würde. :rolleyes:

Dies ist ja auch der Grund, warum ich hier mal den Link auf die erste Version gepostet habe .... ich brauche dazu Feedback.

Den höchsten Wirkungsgrad bringen die Einzelchip-LEDs -also die mit 1W.

Ich dachte immer bisher, dass die 3W Versionen den besten Wirkungsgrad haben? 8|

Viele Grüße
Skaarj
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Holger

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Donnerstag, 24. Juli 2014, 11:07

Hi
Dies ist ja auch der Grund, warum ich hier mal den Link auf die erste Version gepostet habe
was auch total super ist, da zB ich für sowas überhaupt keinen Nerv habe :secret2:

Welcher Wert am besten geeignet wäre scheitert schon daran,dass man den vermutlich nicht einfach so, zB aus einem Datenblatt, bekommt.
Wenn ich den Beiträgen von Henning richtig gefolgt bin, wäre wohl PAR am aussagefähigsten.
Aber welches Datenblatt liefert uns diesen Wert ? :S

Es sind die 1W-LEDs mit dem besten Wirkungsgrad.
Der Grund ist einfach:
jeder LED-Chip weist etwas abweichende Parameter auf, welche zu allem Überfluß auch noch Temperaturabhängig sind.
Somit kann auch nur ein einzelner optimal betrieben werden oder mehrere in Reihe.


Wie man an den Parametern der 3W Typen sehen kann, sind diese aber eig. gar keine 3W sondern "nur" 2,7W.
Denn während 1W-Typen mit 350mA bestromt werden, sind es bei den 3W "nur" 900mA.
Ursache dafür ist,dass in der 3W-LED einfach "nur" 3 1W-Chips parallel verbaut sind.
Und damit die nicht hops gehen, weil eine zu viel Strom abbekommt, dürfen diese LEDs eben nur etwas unter dem Limit betrieben werden. Als Reserve quasi.
Das ist aber noch nicht alles. Zudem werden die LED-Chips in diesen Clustern noch mit einem Widerstand versehen (direkt auf den einzelnen Chips dotiert) um die Verteilung des Stroms im Einschaltmoment sicher zu stellen.
Naja- und der Widerstand verbrät eben seiner Natur gemäß Leistung in Form von Wärme.

Ich weiß grad nicht, wo ich das gelesen habe, aber die Lichterzeugung bei den LEDs funktioniert ja "nur" bei bestimmten Farben.
Am längsten dauerte ja auch die Entwicklung der blauen u weißen LED.
Zu beginn gabs glaube rot und gelb und die IR und UV.
Der Rest war mit Schmerzen verbunden.
Und auch heute gibt es an sich keine weiße LED - das weiße Licht wird, im Prinzip wie bei den Leuchtstoffröhren, erst durch ein aufgetragenes Mittel aus UV durch Umwandlung erzeugt.
Da diese Umwandlung sicherlich Verluste mit sich bringt dürfte schon daher die weiße LED niemals die höchste Effizienz haben :scratch_one-s_head:
Da müßte man direkt mal genau klären,wie die Farben der LEDs effektiv erzeugt werden....
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Skaarj

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Donnerstag, 24. Juli 2014, 11:38

Hallo Holger,
vielen Dank für die ausführliche Antwort!

Ich denke, zum einen ist die Frage wie"ungenau" eine solche Kalkulation sein darf .... ob jetzt 5% Abweichung so dramatisch sind?

Allerdings ist es wirklich recht schwierig die Angaben der Hersteller in Ihren Datenblättern zu nutzen.
Meist wird da der Lichtwert in lm angegeben (abhängig vom Strom).
Man könnte ja den Umweg über die Berechnung des Lux-Wertes auf eine Fläche (abhängig vom Winkel) gehen.
Und das Ergebnis in Lux könnte man dann wieder nach PAR weiter berechnen ....

Wegen der Temperatur würde ich jetzt nicht extra anfangen zu rechnen .... wer betreibt seine Lampe mit 125°?
Und bei 35° liegen wir immer noch bei ~ 95%.

Ich schau mir mal weiter die Datenblätter an und gucke mal was ich eventuell wie umrechnen könnte.

Nur was ich nicht verstehe, wo fließt dann die Effizienz eigentlich bei den Werten ein? Sind lm-Angaben`als "brutto" zu verstehen?

?( ..... 8| .... :flag of truce:

Viele Grüße
Skaarj


edit: ich vergaß ... ich dachte auch bisher, dass weißes LED-Licht aus RGB (3 Chips) erzeugt wird? Das Diagramm bei Cree zeigt doch so was?
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Donnerstag, 24. Juli 2014, 13:18

edit: ich vergaß ... ich dachte auch bisher, dass weißes LED-Licht aus RGB (3 Chips) erzeugt wird? Das Diagramm bei Cree zeigt doch so was?


nein .. es gibt die 4chip Cree mit Rot/grün/blau/weiß ... diese hat eine komische sonderform ... is sackenteuer und wird nicht verwendet

normale Weiße LEDs sind royalblaue ( egen der effizienz mit einer Phosphorschicht die bei 455nm bestrahlung ein gelbes spektrum abstrahlt
je nach dicke und zusammensetzung dieser schicht wird das licht gelblicher ( kaltweiß, warmweiß ... )


Wie man an den Parametern der 3W Typen sehen kann, sind diese aber eig. gar keine 3W sondern "nur" 2,7W.
Denn während 1W-Typen mit 350mA bestromt werden, sind es bei den 3W "nur" 900mA.
Ursache dafür ist,dass in der 3W-LED einfach "nur" 3 1W-Chips parallel verbaut sind.


nicht alle
die Cree XTE / XPE / Luxeon Rebel ES haben nur einen chip der eben mit bis zu 1,5A bestromt werden darf

die bridgelux/satisled 3W sind double chip LEDs ... dort sind 2 chips parallel verbaut jeder bekommt ~350mA ab


Ich weiß grad nicht, wo ich das gelesen habe, aber die Lichterzeugung bei den LEDs funktioniert ja "nur" bei bestimmten Farben.

richtig .. liegt am Halbleitermaterial ... je nach zusammensetzung emmitiert es rot / grün / blau usw ...
je nach dotierung des Halbleiters entsteht eine andere wellenlänge

da ein Siliziumwafer ja eine gewisse größe hat ( 200/300mm) ist die dotierung niemals 100%ig gleich
in der mitte ist es meist am besten und gleichmäßig
zum rand hin wird es ungenauer ...
daraus folgt: chips aus der mitte sind die besten und reinsten .... ( beste BIN ) .. die zum rand hin werden immer ungenauer bis eben teilweise ausschuss entsteht

( siehe CPUs bei Intel AMD ... die in der mitte haben das beste Overclocking potenzial )

die ersten Blauen LEDs waren glühlampen mit einer schutzdiode im blauen plastikkörper !!!


Für mich ist die Frage, ob es besser ist, mit kJ je Lichtfarbe zu rechnen oder besser per mW ?(

mW bitte ....
anhand der beckengröße kann man grooob abschätzen was man an strahlungsleistung brauch ... ( SPS glaube 1/3 , LPS 1/4 , weiche etwas drunter )

Grundsätzlich wäre es wohl doch geschickt, wenn man die mA mit in die Auswahl (Rechnung) aufnehmen würde. :rolleyes:

ja ideal neben der farbauswhl !!


Ich dachte immer bisher, dass die 3W Versionen den besten Wirkungsgrad haben? 8|


nein ...
es gibt keine 3W oder 1W "VERSIONEN"

Eine LED darf mit einem Maximalen Strom beaufschlagt werden .... sei es 350mA(chinazeug) oder 1A(XPE) oder 3A ( XM-L)
man kann durchaus eine XM-L mit 350mA bestromen .... sie ist dann dunkler . aber auch effizienter

die LEDs haben dabei meist eine halbwegs identische kennlinie :

die effizienz flacht mit höherem strom also immer ab



wie geht das denn ?(
Du meinst sicher statt 100% nur 75%, oder ?!


naja ... je nach dem wie man es sieht

350mA - 100% flux
700mA - 175% flux

doppelter Strom rein theoretisch --- doppeltes licht
ist dem aber nicht so !! eher 1,75x so viel licht ggü 350mA

rein von der angabe 3W ist man auch nicht schlauer ...

Cree XTE bei 700mA haben wir eine elektrische leistung von ~ 2,17W
die china LEDs mit 3,5V Flussspanung haben da grob 2,45W
der Strom ist jedoch der selbe

Holger

nitroxatmer

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Donnerstag, 24. Juli 2014, 18:40

Hi Saddevil,
Cree XTE bei 700mA haben wir eine elektrische leistung von ~ 2,17W
die china LEDs mit 3,5V Flussspanung haben da grob 2,45W
der Strom ist jedoch der selbe
und damit ist dann auch ein Rückschluß zur Effizienz möglich.
Haben dabei beide LEDs den selben Lichtfluß benötigt die Eine eben 0,28W mehr an Leistung.

die Cree XTE / XPE / Luxeon Rebel ES haben nur einen chip der eben mit bis zu 1,5A bestromt werden darf
Schaue ich mit der Lupe in diese LED (Luxeon Rebel in diesem Falle), dann glotzen mich da 4 Chips an :golly:
Wobei ich jedoch nicht allwissend bin und immer gerne dazu lerne- vielleicht sind meine LEDs einfach schon zu alt.

BG
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Donnerstag, 24. Juli 2014, 20:01

die haben eine mäanderstruktur auf dem halbleiter

die obere schicht ist die dotierte fläche und wird dann weggeätzt
manche machen einen kamm .. andere sehen eben anders aus

Holger

nitroxatmer

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Donnerstag, 24. Juli 2014, 20:20

ich gucke :golly:

;)
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Donnerstag, 24. Juli 2014, 20:40

bei der luxeon rebel ist das so :


die punkte sind mehrere kontaktflächen ... nicht mehrere einzelchips
bei einer kontaktfläche kann es passieren das ein zu hoher strom das dingen rillt
wenn hier eine kontaktfläche stirbt ibts noch genug andere


luxeon M

da sind wirklich 4 chips drauf ... je nach variante in reihe(12V) oder parallel(3V) .. oder beides(6V)


CREE XTE hat eine optische linse erbaut ...
auch hier sieht man das DIE mit den velen kontaktflächen ( punkte )



die XML hat eine Mäanderstruktur

Skaarj

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Mittwoch, 20. August 2014, 09:49

Hallo zusammen,
nach dem doch recht ergiebigen Feedback habe ich mal weiter an meinem (DIY) LED-Calculator gebastelt. :)
In der neuen Version kann man nun die LEDs direkt auswählen (oder kalkulieren lassen) und den Strom in mA wählen.
Der PAR-Wert wird nun über die Lumen-Angabe und die Beckengröße ermittelt und man sieht gleich, ob
die Beleuchtung für welche Korallen geeignet ist.
Zudem habe ich das Design ein wenig umgestellt, nachdem es einfach zu viele Pulldowns auf der Seite wurden. ^^
Würde mich über Feedback wieder freuen.

Hier gehts zur neuen Version

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Skaarj
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Mittwoch, 20. August 2014, 11:50

Hallo André

Das Programm sieht sehr ansprechend aus. Gefällt mir ausgesprochen gut. :good2: Bin gespannt was unsere anderen LED Spezialisten dazu sagen.
Beste Grüße
Harald

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Mittwoch, 20. August 2014, 14:04

Ich habe den Tread erst heute gelesen... und mein Kiefer ist vor staunen immer noch unten! Da kann ich nur den :hi: ziehen!

Das ist ja unglaublich was für Experten wir hier im Forum haben.
Wenn ich all das hier Geschriebene mal verstehen könnte, wäre ich zwar immernoch nicht in der Lage selber eine Pfunzel für mewine Badewanne zu bauen.. aber ich würde mehr als nur Bahnhof verstehen. :whistling:

Das ist Wahnsinn..... :wbb:
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