Auf daß das Grün sprieße...

Anleitungen für "hausgemachte" LED Projekte

Moderator: T.Hoffmann

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Loong

Do, 05.04.12, 19:04

Hallo,

was lange währt wird endlich gut... Nur leider ist es noch nicht ganz fertig...

Die Zutaten:
9 x LXML-PWC2 (Cool White
30 x LXM3-PD01-0350 (Deep Red)
9 x LXML-PR01-0500 (Royal Blue)
2 x LZ4-40R300 (Far Red, 740 nm)
1 x LZ4-40UA00 (near-UV, 400 nm)

Alle mit 700 mA befeuert, macht das eine Gesamtleistungsaufnahme von etwa 100 Watt. Die Far-Red-LEDs laufen jedoch nicht ständig mit, sondern sind dazu da, das Tagesende zu simulieren, bzw. mit gezielter Nachtunterbrechung die Blütenbildung zu stimulieren.

Dazu:
16 x Carclo 10507
3 x Carclo 10391
3 x Carclo 10446

Die geplante LED-Anordnung:
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Der Kühlkörper:
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Mit Wärmeleitpads:
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Mit den aufgeklebten LEDs:
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Verkabelt:
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(Das Blaue ist Wärmeleitkleber, mit dem ich einen PT1000-Temperatursensor aufgeklebt habe.)

Mit den Linsen:
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First light :D:
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Zusammengesetzter Strahler:
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Von der anderen Seite:
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Der Kühlkörper reicht nicht, um rein passiv die Verlustwärme von den LEDs wegzubekommen. Deshalb bekommt er Lüfterunterstützung.

Was fällt auf? Genau: Die gebürsteten Seiten der Edelstahlscheiben zeigen nach oben, zur Decke, nicht nach unten, zum Betrachter. Warum? Weil ich nicht aufgepasst habe und die Schablone zur Ausrichtung der LEDs verkehrtherum auf den Kühlkörper gelegt habe. Was noch? Die M4-Gewindestangen sind arg, arg mickrig. Das ist zwar nur ein rein optisches Problem, das Teil ist bombenstabil, aber falls ich das Ding nochmal baue, dann mit M8-Stangen.

Was fehlt noch? Die Steuerung. Geplant (und bereits gekauft) ist eine Siemens LOGO! Die sorgt für Sonnenauf- und Untergang, Steuerung der Far-Red-LEDs (sowohl für die Haupt-, als auch für die Far-Red-LEDs habe ich dimmbare KSQen besorgt), Lüfter-, sowie Kühlkörpertemperaturüberwachung). Sicher wäre das mit einem modernen µC auch gegangen, aber meinen letzten µC habe ich vor gut 20 Jahren programmiert (einen R65C02 - kennt den noch jemand?). Ich bin daher aus dem Stoff komplett raus, aber mit der LOGO! kenne ich mich gut aus, auch wenn das Projekt mit der LOGO! deutlich teurer wird.

To be continued...
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alexStyles
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Do, 05.04.12, 20:06

Sieht schonmal gut aus.
Interessieren würde mich ob man mit dem einen be-quiet Lüfter, das Modul bei vollem Betrieb (700mA) noch betreiben kann.
Bin da nicht "schlau" genug um mir das mathematisch herzuleiten.

Bei der Steuerung dachte ich auch als erstes an was einfaches a la AVR...würde sich dazu anbieten.
Wenn aber eher mehr Geld als Zeit vorhanden ist gehts wohl mit der Siemens Steuerung auch.
(Bei mir wäre bspw. mehr Zeit aber kaum Geld vorhanden: ergo einarbeiten in AVR Programmierung)

Wieviel hast du für die near-UV LED gelöhnt? Bin allgemein an UV LED's interessiert (für versch. Zwecke).

Schon eine feste Planung welche Pflänzchen beleuchtet werden sollen?
Hast du Vergleichstestungen vor? (Sonnenlicht vs. Lampe)

mfg
Loong

Fr, 06.04.12, 09:16

Von den 100 Watt Aufnahmeleistung gehen ungefähr 35 Watt an Strahlungsleistung wieder weg. Der Kühlkörper besitzt bei freier Konvektion einen Wärmewiderstand von 1,4 K/W. Der be-quiet-Lüfter bläst rund 100 m³ Luft pro Stunde durch, das macht einen Luftstrom von etwa 2 m/s. Bei dieser Luftgeschwindigkeit sinkt der Wärmewiderstand auf 40 % des Werts ohne forcierte Kühlung. Die dann noch verbleibenden 0,56 K/W reichen aus, um die 65 Watt Verlustwärme wegzubringen.

Bei Mouser habe ich für die Led Engin LZ4-40UA00 knapp 65 Euro gelöhnt. Beleuchtet werden sollen hauptsächlich Chili-Pflanzen. Vergleichende Tests kann ich leider nicht durchführen, da in unsere Innenstadtwohnung ohne Balkon nur wenige Stunden Sonnenlicht am Tag einfallen. Die bescheidene Tageslichtsituation ist auch der Hauptgrund, warum ich nach einer effizienten Pflanzenleuchte gesucht habe. Zum Vergleich: Der hier vorgestellte Strahler kommt auf 1,99 PAR PPF pro Watt - Leuchtstofflampen erreichen Werte um 1,3, Hochdruck-Entladungslampen 1,4 bis 1,6.
thompson
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So, 16.09.12, 16:43

Kompliment, eine sehr gelungene Lampe :)

Darf ich Fragen, wie du diese bestromst? Ich möchte mir grad einen beleuchteten Kräutergarten für der Küche bauen. Dazu möchte ich 8 von denen http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html in Reihe zusammen mit einem 2 Ohm Widerstand an stabilisierten 24 Volt bei 350mA betreiben. Das wären dann 9.33Watt Verbrauch, bei einem Wirkungsgrades des Netzteils von 0,9.

Darf ich Fragen, nach welchen Kriterien du deine roten und blauen LEDs ausgesucht hast? Soweit ich mich bisher in das Thema eingelesen habe, bringt ein Lumen/Watt vergleich in diesem Falle nichts, da Lumen wohl eine Angabe fürs Auge ist. Und einen PAR Wert habe ich noch nicht bei LEDs gefunden.

Ich würde mich über Bilder deiner Lampe freuen, wenn sie in Aktion ist :) Sie gefällt mir wirklich sehr gut! Hast du die Logo schon programmiert?

LG thompson
Loong

Mo, 17.09.12, 12:48

Hallo,

die LEDs werden von einer Philips Xitanium 913701211602 Konstantstromquelle versorgt.

Bei der Auswahl der Deep Red und Royal Blue habe ich mich am Absorptionsspektrum der Chlorophylle orientiert und LEDs ausgesucht, deren Licht möglichst vollständig von der Pflanze genutzt werden kann. Die royalblauen besitzen über die Cryptochrome (=Blaulichtrezeptoren) auch Einfluß auf die Gestaltbildung der Pflanze.

Andere Ansätze beziehen in ihre Spektralfarbenauswahl auch die Carotinoide mit ein, die ebenfalls Pigmente der Lichtsammelkomplexe sind. Ich bin der Meinung, daß das nicht nötigt ist, denn der Flaschenhals der Photosysteme ist nicht der Antennenkomplex, sondern das Reaktionszentrum, in das die eingefangene Lichtenergie weitergeleitet wird. Man kann sich das wie einen Trichter vorstellen: Oben, im konischen Teil sitzen die Antennenpigmente, die das Licht einfangen. Unten, im schmalen Teil, sitzt das Reaktionszentrum. Wird oben ein Photon eingefangen, kullert unten ein Elektron raus, und zwar unabhängig davon, von welchem Antennenpigment genau das Photon absorbiert wurde. Also wähle ich doch Licht, bei dem die Wahrscheinlichkeit, daß es eingefangen wird, möglichst hoch ist.

Ich muß mich allerdings wieder aufschlauen, da wurde in letzter Zeit viel geforscht.

Die tränentreibend teure 400-nm-LED hätte ich mir allerdings sparen können. Ich bin davon ausgegangen, daß ich damit die UV-A-Rezeptoren antreiben kann, die der Pflanze zu mehr Holz und dickerer Cuticula und somit zu mehr Schutz gegenüber äußerem Einflüssen und stechendem, beißendem und saugendem Ungeziefer verhelfen. Leider habe ich mich dabei verspekuliert, dazu sind die 400 nm nicht kurzwellig genug.

Mit den 740-nm-LEDs kann ich das Phytochrom-System gezielt wieder in den inaktiven Zustand überführen und der Pflanze damit bestimmte Tageslängen vorgaukeln.

Die LOGO! ist noch nicht programmiert. Leider hatte ich dazu noch nicht die Zeit und die Muße.
thompson
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So, 23.09.12, 14:01

Danke :)
Ist echt ein spannendes Thema!
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Di, 25.09.12, 08:37

Tolle Leuchte, Loong sieht sehr professionell aus.

Wofür sind die weißen LEDs gedacht? - Rein der Augenfreundlichkeit wegen?

Und wie hast Du die Luxeons auf die Kühlkörper gebracht?
Loong

Di, 25.09.12, 09:00

Die weißen sind tatsächlich dafür drin, damit das Licht nicht gar so scheußlich ist. Die LEDs habe ich mit Wärmeleitpads auf den Kühlkörper geklebt.
Überforderter
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Di, 25.09.12, 11:12

Ah - jetzt versteh ich, das "geklebt" hatte mich verwirrt - und auf die Star-Platinen sind sie vermutlich reflow-gelötet?
Loong

Di, 25.09.12, 11:28

Ja, aber das hat Luxeonstar für mich gemacht.
Überforderter
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Di, 25.09.12, 13:08

Ah - Danke. Wenn ich mir die Preise auf der Seite so ansehe, werd ich wohl noch etwas warten, bis ich mir sowas bastle. Hoffentlich fallen die noch im Preis.
MatthiasR16
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Mo, 22.09.14, 11:43

Tolles Projekt - mit sehr überlegter und detaillierter Ausführung! :)

Da du im anderen Thread erwähnt hast, dass man die LXM3-PD01 nicht mehr im 0350er Binning bekommt, kannst du eine gute/günstigste Bezugsquelle der LEDs nennen? (Ansonsten per PN?!)
Wie sieht es außerdem mit dem Abstrahlwinkel durch die Linsen aus, welche Fläche kannst du damit, noch zufriedenstellend, ausleuchten?
Wieso hast du dich bei der Steuerung für die Siemens LOGO entschieden und nicht zb für ein, doch erheblich günstigeres, Raspberry Pi + div. Zusatzschaltungen?
Gibt es eventuell diesbezüglich Updates und Schaltpläne - ich, sowie sicherlich viele andere, bin begeistert von so einer "Pioniers-Arbeit" :)

Lg Matthias
Loong

Mo, 22.09.14, 16:49

Servus…

Nochmal würde ich den Pflanzenstrahler so nicht bauen. Die Linsen bündeln viel zu eng. In 140 cm Abstand beträgt der nutzbare Durchmesser des Lichtkegels lediglich etwa 40 cm - diese enge Bündelung ist wohl auch der Grund dafür, daß bei nicht herabgedimmtem Strahler bereits die Blätter mancher Pflanzen verbrennen.

Die 400-nm-LED ist überflüssig. Die Pflanze ist in diesem Wellenlängenbereich praktisch blind, es gibt kein hier aktives Pigmentsystem. Ich wollte mit den 400 nm eigentlich den Schutzmechanismus der Pflanzen aktivieren. Bei UV-Strahlung bekommt die Pflanze u. a. eine dickere Cuticula, was z. B. die Widerstandsfähigkeit gegen Schadinsekten erhöht. Dafür braucht man dann aber echte UV-A-LEDs mit Wellenlängen unter 380 nm.

Die LOGO! habe ich deshalb verwendet, weil ich mich damit auskenne und sie ohne Einarbeitung programmieren kann. Meine Freizeit ist begrenzt und ich habe schlicht und ergreifend nicht die Zeit, mich in ein neues System einzuarbeiten.

Für die LXM3-PD01-0350 gibt es eine Alternative aus dem hiesigen Shop, die ich auch für meinen drüben vorgestellten Tomatenstrahler verwendet habe: Die Osram Oslon SSL 80 LH CP7P.
MatthiasR16
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Mo, 22.09.14, 17:18

Vielen Dank für Deine Antwort!

Da ich auch einmal gelesen habe, dass UV-A Strahlen so einige (Schutz-)Mechanismen in Gang setzen können (Stichwort "Dinge wachsen am Widerstand") hätten mich diese ebenfalls interessiert.
40 cm sind tatsächlich etwas wenig - gibt es denn Linsen welche einen weiteren Winkel abdecken? Oder denkst du, dass vielmehr die runde Bauform suboptimal ist und daher ein Panel / Streifenform besser geeignet wäre?
Danke auch für den Link!

Lg Matthias
Loong

Mo, 22.09.14, 17:59

Hallo Matthias,

es gibt natürlich auch weniger stark bündelnde Optiken. Der zu beleuchtende Tisch ist rund und besitzt 60 cm Durchmesser, ich habe mich daher mit Absicht für die runde Bauform und die engen Linsen entschieden. Daß es sooo eng werden würde, habe ich trotz vorheriger Simulation mit DIALux nicht erwartet.

Für meine 1,0 x 0,3 m² messende Tomatenbank drüben habe ich die LEDs auch in Streifenform als Linienstrahler angeordnet.

Grüße
Robert
luxman
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Mo, 22.09.14, 21:58

Blütenbildung stimulieren. Du meinst sicher von Orchideen und nicht illegaler Canabis :-)
:mrgreen:
MatthiasR16
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Mi, 24.09.14, 18:48

Einen wunderschönen guten Abend an alle!
Ich hoffe mit dem nun kommenden nicht Deinen Thread zu verunstalten.
Außerdem bitte ich im Vorhinein um Entschuldigung für etwaige Fragen, welche als leicht beantwortbar gelten - die HTL Zeit ist nun schon einige Zeit her :)
Rückmeldung / Kritik ist SEHR ERWÜNSCHT, beginne mich gerade erst in dieses doch sehr umfangreiche Thema einzuarbeiten!
Eines Vorweg: Ich bewundere Dein Detailwissen Loong, habe gestern und heute im "roten Forum" etwas rumgestöbert und Deinen, Burlis und John.S Beiträge besondere Beachtung geschenkt.
Das Setup Deiner Tomatenbank diente außerdem als Vorlage:

LEDs
Tiefrot:
20x http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Osra ... 400mW.html

Royalblau:
Jeweils 5x
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... 500mW.html
oder
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... 500mW.html
oder
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lumi ... 520mW.html

--> 3,5W / 450nm ; 3,5W / 455nm ; 3,38W / 448nm sowie geringe Unterschiede im Abstrahlwinkel
Habe aufgrund meines spärlichen Wissens nur auf Watt / Wellenlänge geachtet.
Laut http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d24/3.htm und http://de.wikipedia.org/wiki/Chlorophylle sind die Absorptionsmaxima bei 453 und 642nm also müsste doch die 3,5W/455nm LED von Cree doch am "besten" sein oder?

Bezüglich der weißen LEDs habe ich wenig Ahnung, sie dienen ja vermutlich nur um das restliche Spektrum abzudecken und um noch ordentlich Lichtleistung zu erbringen - kann mich hier wer aufklären?
Ansonsten würde ich einfach die bei deiner Tomatenbank verwendenten Nichias verwenden:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... weiss.html

Kühlkörper
In irgendeinem Forum gesehen: U-Profile aus Aluminium (Kupfer wäre soweit ich weiß besser wegen der nahezu doppelten Wärmeleitfähigkeit?!) verbunden mit Gewindestangen. Also quasi ein „Modul-System“, welches erweiterbar ist : wenn mehr Licht benötigt wird --> weiteres U-Profil mit LEDs!

Optiken
keine Ahnung! Sollte wie gesagt für ein um die 2m² flächiges „Gewächshaus“ dienen, in dem alle möglichen tropischen Pflanzen wie Kakao, Kaffee, Bananen, Granatapfel, Litschi, Papaya, Mango, Avocado vorhanden sind. Früchte etc werde ich dabei wohl eher schwierig erwarten können, jedoch vielleicht tut sich ja mal was bei „Sonnenunterstützung“ im Sommer?! :)
Will vorerst hauptsächlich eine gesunde Atmosphäre für die Pflänzchen sorgen.

Konstantstromquelle
http://www.meanwell.com/search/hlg-80h-C/default.htm 129V / 700mA
--> Wenn ich dieselbe KSQ wie du verwende ließen sich ja 2 Stränge (jeder Strang jeweils 350mA, daher auch mit entsprechenden Spannungen gerechnet) mit 16x2,1V + 4* 2,85V + 16*2,9 + 4*2,9 = 103V /2 = 51,5V pro Strang betreiben oder? Daher bräuchte man jeweils einen 221 Ohm Vorwiderstand pro Strang, soweit ich nicht falsch liege?

Sonstiges?
Falls sonstiges zu erwähnen ist: Bitte tut es und helft mir - bin echt ein wenig überfordert mit dem ganzen, da die Infos diesbezüglich sehr verstreut und unterschiedlich sind.
Wie sieht es zb mit der Verarbeitung der LEDs aus? Löten ist kein Problem, jedoch habe ich zb. noch nie SMD gelötet...und diese LEDs kommen ja an SMD Verhältnisse ran...
Vom Reflow löten haben wir in der HTL auch noch nichts mitbekommen...

Liebe Grüße,
Matthias
minderbinder
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Mo, 27.10.14, 09:54

Wow! Oder 'zifix ;)
Ich bin beeindruckt und habe spontan beschlossen, das Projekt nachzubauen, lediglich der Preis ist noch ein bisschen "einschüchternd" - gibt es irgendwo eine Quelle, wo man die benötigten LED's auf einmal kaufen kann? Möglichst günstig auch noch? Gefunden habe ich bisher Farnell und luxeonstar, aber das geht jeweils schon gegen 3-400€, vor allem, wenn man die Dinger vormontiert auf Kühlkörpern haben will ... Zur Not kann ich das schon aufbringen, aber ist halt erstmal heftig, daher die Frage ...
Danke für alle Tipps vorab!
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ben_c
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Mo, 27.10.14, 10:22

Hiermit kann man auch etwas Geld sparen:

http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lumi ... am=tiefrot
Loong

Mo, 27.10.14, 17:55

Servus…

Als ich den Strahler konzipierte, waren in Deutschland keine vernünftigen royalblauen und tiefroten LEDs zu vernünftigen Preisen verfügbar. Ich habe deshalb die Philips Luxeon bei luxeonstar.com eingekauft. Die Near-UV und die Far-Red stammen von Mouser.com.

Mein im roten Forum vorgestellter Tomatenstrahler aus dem vorigen Jahr ist mit bei einem deutschen Händler eingekauften Osram SSL bestückt.
minderbinder
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Mo, 17.11.14, 16:25

Danke!
Vollvolka
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So, 27.12.15, 18:02

Gibt es da ne pdf. Datei ?
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