Inhalt:

Achtung: Folgender Artikel behandelt den Selbstbau einer Aquarien-LED-Beleuchtung. Der unsachgemäße Umgang mit Strom kann schwerste Verletzungen verursachen und im schlimmsten Fall direkt oder indirekt zum Tode führen. Wenn Sie nicht zu 100% wissen was sie machen, lassen Sie die Installation durch einen gelernten Elektriker vornehmen.

DIY - Dimmbare LED Beleuchtung selbstgemacht

Inhalt:

Vorteile durch LED-Beleuchtung
Lichtqualität? Lichtfarbe? Lichttemperatur? Lumen? PAR? IR?
LEDs in der Übersicht
Was gilt es zu klären
Übersicht: Benötigtes Material
Selbstbau (DIY) vs. Kauflösung
Linksammlung
Herstellerlinks zu Fertigprodukten

ich setze seit einiger Zeit erfolgreich den GHL Profilux Plus II zur Aquariensteuerung ein. Neben der Aquaristik bin ich auch noch etwas in der Terraristik aktiv (Karnivoren) und bin dort auf das Thema LED-Lampen gestoßen. Mein Ziel ist es jetzt, nach und nach auf LED-Beleuchtung umzusteigen, da die aktuellen LED's sowohl vom Farbspektrum als auch vom Anschaffungspreis und der Lichtstärke sehr gut sowohl für das Aquarium als auch für das Terrarium verwendbar sind.

Ankauf von HighPower-LED's ist über "Selbstimport" zum Spitzenpreis (~50% billiger als der Bezug über deutsche Händler) das geringere Problem, fehlt nur noch der Schaltplan :-). Die Chance mit geringen Kosten, etwas Löt- und Bastelarbeiten (macht ja auch Spaß Lächeln ) mehrere positive Effekte zu erzielen hört sich auf jeden Fall mal vielversprechend an.

Info: Dieses Projekt ist ein laufendes Projekt, daher werden Sie hier sicherlich keine Anleitung "von Anfang bis Ende" vorfinden...

Vorteile durch LED-Beleuchtung:

Senkung der Stromkosten auf einen Bruchteil des bisherigen Verbrauchs
Hohe Lebensdauer der Leuchtmittel: >50.000 Stunden, günstiger Ersatz bei Defekt (2-3 EUR / Leuchtmittel)
"Kringeleffekte" des Wassers, durch die punktuelle Beleuchtung
sehr Lange Lebensdauer bei gleicher Lichtstärke & Lichtfarbe
überschaubare Anschaffungskosten, später bei defekt einer Diode minimale Instantsetzungskosten (1-3 EUR / Leuchtmittel)
Entwicklung nach eigenem "Gusto": Design, Funktionen etc. können nach eigenen Wünschen umgesetzt werden
Möglichkeit der direkten Steuerung durch den Profilux II über 1-10V Schnittstelle
geringere Hitzestrahlung (Infrarotlicht)
gezielte Leuchtrichtung: im Gegensatz zu Leuchtstoffröhren geben LEDs in eine gezielte Richtung ihre volle Energie ab, die weitestgehend gerade auf die Wasseroberfläche trifft. Die Folge: Wenig Licht geht durch Spiegelung verloren. Die Ausleuchtung kann zusätzlich noch mit entsprechenden Optiken optional angepasst (gebündelt / gestreut) werden. Leuchtstoffröhren leuchten im Gegensatz dazu in alle Richtungen, wobei ein Großteil des Lichts auf Grund von Eigenabschattung, Spiegelungsverluste der Wasseroberfläche oder einfach durch mangelhafte / dreckige / fehlende Reflektoren verloren geht.
LED's können relativ einfach und kostengünstig gedimmt werden
Höherer PAR-Wert (Photosynthetic Active Radiation)
- AQUARIUM LIGHTING, Complete and current information
  Kelvin, Nanometers, PAR, Reef, Freshwater Plant & more
- Ultimate LED guide, Finally!

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Lichtqualität? Lichtfarbe? Lichttemperatur? Lumen? PAR? IR?

Lichtqualität / Lichtwiedergabe

Derzeit läuft eine sehr spannende Diskussion mit Robert (www.hereinspaziert.de) im Aquariumforum über die Qualität von LED-Licht in der Aquaristik. Eine Frage die allerdings noch im Raum steht: Wie wichtig ist eine möglichst genaue Lichtwiedergabe wirklich? Müssen alle Farben im Aquarium 100% der Realität entsprechen? Oder dürfen sogar durch den gezielten Einsatz von Leuchtmitteln mit schlechtem Lichtwiedergabeindex gewünschte Merkmale (kristallklares Wasser (kaltweiß), leuchtende Farben und sattes Grün) herausgearbeitet werden? Wenn ja, spricht das eher für kaltweiß, neutralweiß oder warmweiß als Lichtfarbe?

Im weiteren Verlauf der Diskussion hat Robert auf einen sehr interessanten Blog-Eintrag von Thomas hingewiesen. Er hat für sein Aquarium verschiedene Lichtfarben getestet und die Ergebnisse in seinem Blog dokumentiert. Anhand der dort verfügbaren Fotos kann man recht gut erkennen, welche Auswirkung das Licht auf das optische Erscheinungsbild des Aquariums hat. Ein LED-Killer?

Lichtfarbe

Die Lichtfarbe einer Lichtquelle bezeichnet den Farbeindruck, der beim direkten Einfall des Lichtes dieser Lichtquelle ins Auge entsteht. Monochromatisches (einfarbiges) Licht wird durch die dominante Wellenlänge definiert. LEDs erzeugen annähernd monochromatisches Licht, ihre Lichtfarbe wird duch den eingesetzten Halbleiter bestimmt. Genau hier liegt der Hase begraben - Monochromatisches Licht ist in unseren Süßwasserbecken eher ungewollt... Doch welche Auswirkung hat eine Beleuchtung mit monochromatischem Licht? Kann man dem entgegen wirken?
Gute Testreihen haben die Kollegen aus dem Bereich der Chilli-Zucht erstellt. Dem interessierten Leser möchte ich vor allem folgenden Thread ans Herz legen: Pflanzenwachstum unter Ledlicht

Infrarotes Licht

Ein weiterer Vorteil von LED's in der Beleuchtung ist die Hitzeentwicklung. Doch was hat Hitze mit Licht zu tun? Herkömmliche Leuchtmittel erzeugen eine enorme Abwärme. LED's produzieren ebenso enorme Wärme, allerdings muss jetzt die Quelle der Wärmeenergie genauer betrachtet werden. Bei den meisten Leuchtmitteln wird Wärmestrahlung in Form von infrarotem Licht erzeugt. Dieses Infrarote Licht (= Wärmestrahlung) wird vom Wasser direkt in Wärmeenergie umgewandelt und heizt das Becken auf. Das kann durchaus gewünscht sein, ist aber in vielen Becken eher ein ungewünschter Effekt, da er schlecht regulierbar ist. LED's produzieren auch eine enorme Abwärme die abgeführt werden muss, allerdings entsteht diese Wärme auf der Rückseite der LED und kann über Kühlkörper gezielt abgeführt (oder dem Becken zugeführt) werden.

PAR - was ist das?

PAR ist einer der wichtigsten Parameter neben Lumen / Watt und Watt / Liter bei der Wahl der richtigen Beleuchtung für das Aquarium. Leider wird genau dieser Wert noch heute von vielen Aquarianern vernachlässigt. Der PAR-Wert ist bei LED's bei Weitem höher ist als bei herkömmlichen Leuchtmitteln (Quelle: Ultimate LED guide). Aus diesem Grund müssen LEDs nicht so viel Lumen (oder andere Lichtformen) produzieren um das gleiche Wachstumspotential bei den Pflanzen zu erreichen.
Höherer PAR / Watt = Weniger benötigte Lumen / Liter = Weniger Watt / Aquarium = geringerer Stromverbrauch :-)

Doch was ist der PAR-Wert? Hierzu die entsprechende Wikipedia-Seite:

Wikipedia:

Photosynthetically_Active_Radiation

From Wikipedia, the free encyclopedia. Link to the original article and the change / user history: Photosynthetically_Active_Radiation

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LEDs in der Übersicht:

Cree XRE-Q2
- Kaltweiß / Neutralweiß
- 87,4 Lumen
- 5.000-10.000 K
Cree XRE-Q5
- Kaltweiß
- 107 Lumen
- 5.000-10.000 K
Cree XRE-P4
- Warmweiß
- 80.6 Lumen
- 2.600-3.700 K

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Was gilt es zu klären:

Optimale Ansteuerung der LED's: welche KSQ's (Konstantstromquellen) und wie läuft das dann mit der Dimmung über LEDControl1?
- LedControl1 ist eine KSQ (Quelle: GHL-Forum)
- 10V / 700mA
- Dimmung: Strom, kein PWM
KSQ mit 1-10V Interface über Profilux II steuerbar? (Forum-Thread: Aqua-IT)
- KSQ wird vermutlich funktionieren, da die 1-10V Schnittstelle einer Industrienorm entspricht
- kann über ein LBF-AP der Profilux an die 1-10V Schnittstelle der KSQ angeschlossen werden.
- Es werden zwei Schnittstellen herausgeführt (Mondlicht / normales Licht)
Anzahl der LED's pro Liter?
- Ich stehe gerade im Kontakt mit einer anderen Aquarianerin, die mit ihrer LED Selbstbaulösung ihr 300L-Becken versorgt. Sie hat 4x 54Watt Röhren gegen 28 LED's mit 350mA-Ansteuerung getauscht und verbraucht jetzt für ihr Becken inkl. Eheim Prof III gerade mal ~60 Watt. Laut ihrem Bericht läuft alles seit einiger Zeit problemlos...
  Also: Rund 1x 1 Watt-LED pro 10 Liter Wasser. Ausreichend oder lieber mehr?
Lichtfarben: Welche LED's in welcher Kombination?
Gehäuse: Wasserdicht? aktive Kühlung nötig? Am Besten wäre eine Lösung, die unter ein GHL-Alu-Profil geschraubt / geklebt werden kann und somit "im" Aquarium sitzt...
- Alu-U-Profil mit Wärmeleitkleber unter den GHL-Montagebalken kleben. Nähte mit Silikon abdichten
- LED's auf Sternkühlkörper aufkleben und diese in das U-Profil einkleben (Wärmeleitkleber!)
- U-Profil mit Plexiglas abdecken, an einem Ende über einen Aktiv-Lüfter (CPU-Kühler) Luft durch das U-Profil blasen

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Übersicht: Benötigtes Material

- Montage:
-- 1 Montagebalken ALP3-150, dient als Träger der LED-Beleuchtung. (~30 EUR). Abmessungen
-- 20x Sternkühlkörper (~1.50 EUR / Stück) oder geeignete Meterware... Quelle?
-- 1x LBF-AP (Schnittstelle Profilux KSQ, ~21 EUR).
-- 1x Wärmeleitkleber (~5 EUR / Stück), Empfehlung

- Leuchtmittel:
-- 10x Cree XR-E Q2 auf Star-Platine (<25 EUR / 10 Stück / Bulk-Rate) (Kaltweiß)
-- 10x Cree XR-E P4 auf Star-Platine (<21 EUR / 10 Stück / Bulk-Rate) (Warmweiß)
-- 5x Cree XR-E Q5 auf Star-Platine (<15 EUR / 5 Stück / Bulk-Rate) (Kaltweiß)
-- 5x Cree Royal Blue auf Star-Platine (<11 EUR / 5 Stück / Bulk-Rate) (Royal Blue - Mondlicht)

- Stromquelle dimmbar:
-- 2x Netzgerät (dimmbar) für 1-16x 1W LEDs (230V) mit 1-10V Schnittstelle (je 30EUR)
- ODER: Stromquelle nicht dimmbar:
-- 2x Netzgerät für 10-18x 1W LEDs (230V) (je 13EUR)

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Selbstbau (DIY) vs. Kauflösung:

Einfacher & Kostengünstiger "upgrade": Neue Netzteile für 3-Watt-Betrieb, oder zusätzliche LED's
Geringe Folgekosten: LED's sehr günstig
Bessere Lichtverteilung: viele 1Watt LED's können über die gesamte Länge verteilt werden. Alternativ: 3 Kaufbalken in Reihe (jeweils 50cm)
Höhere Effizient der LED's: weniger Abwärme, daher effizienteren Stromverbrauch, keine aktive Kühlung nötig
Die Stromquellen haben noch genügend Reserven, um weitere LED's (ggf. in anderen Farben) nachrüsten zu können
LED's können je nach Lichtbedarf der Pflanzen individuell angeordnet werden (helle und dunkle Bereiche im Aquarium)

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