
ARTÍCULO SOBRE LA EFECTIVIDAD DE LOS LEDs LUXEON K2 PARA NANO REEF
A continuación transcribo un artículo de acuarofília publicado desde Francia, de gran interés sobre la idea de crear una luminaria LED para acuarios de arrecife. Bajo mi opinión las dos partes son interesantes, la primera parte que analiza a fondo este nuevo tipo de LED de alta luminosidad y la segunda que en unas pinceladas explica la construcción de un proyecto llamado LE PROJECT K2. En todo caso, excelente artículo que publicó esta revista francesa de acuarofília NANOZINE especializada en nano reef.
NANOZINE: Le blogzine mensuel gratuit et sans pub des Fondus du Nano Récif
Autor: JLC
Fuente: http://nanozine.blogspot.com/2006_08_01_archive.html
Traducción: AQUAFLASH
Por lo tanto, ¿los LEDs son una alternativa a las lámparas fluorescentes T5 y HQI?
Aquí intentaremos dar una respuesta.
LED Luxeon K2
INTRODUCCIÓN
Los nuevos LEDs de alta luminosidad se están desarrollando actualmente para satisfacer las necesidades de flash y cámaras de kis teléfonos móviles (celulares), señalización de tráfico o obras públicas, retroiluminación de pantallas LCD, etc.
Los beneficios presentados por los fabricantes de esta tecnología son:
· Una luminaria en miniatura de muy alto rendimiento luminoso
· Tensión baja
· Estabilidad luminosa. No produce inercias en el encendido o apagado (tiempo de respuesta muy corto)
· Ecológicos. Su composición protege al medio ambiente y es compatible con la nueva directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).
· Los colores producidos son puros.
· Su rendimiento luminoso es equivalente al de las lámpara tradicionales extra aceptable
· El espectro de luz blanca LED en el Luxeon K2 es de 6.500º K, compatible con la actividad fotosintética aparentemente.
· El espectro de luz azul LED en el Royal Blue Luxeon K2 está cerca de los parámetros actínicos por encima de los tubos convencionales.
· La potencia obtenida está actualmente alrededor de 100 lúmenes (LED) y se esperan para muy pronto nuevos avances. Esto nos permite la realización de una plataforma luminosa con las condiciones adecuadas ajustadas al volumen de los acuarios.
· La disipación del calor en el acuario parece reducirse.
La viabilidad de un reflector de LEDs específicamente diseñado para un acuario de arrecife no solo es posible, es una prueba más del avance ante una novedosa iluminación adecuada y altamente estética.
Primero vamos a entender “cómo funciona” y conocer si esta teoría es aplicable a un acuario de arrecife.
PARTE 1: TEORÍA. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
El resto de este artículo se va a centrar al Luxeon K2 LED (no por un interés –descaradamente- comercial, sino por analizar la mejor opción existente en este ámbito). Recordemos que el flujo luminoso de gran potencia de esta marca no tiene absolutamente nada que ver con la de un LED convencional.
Se puede encontrar la documentación completa del producto, objeto de análisis de este artículo, en Lumileds Luxeon ® ™. Première partie : La théorie A continuación se ofrecen una serie de gráficos que nos ayudan a comprender mejor las cualidades del Luxeon K2:
GRAFICO 1 – Comparativa aumento lúmenes con modelos anteriores.
Todos los diodos se caracterizan por una tensión que es el umbral de tensión a partir de la cual, el diodo está en el ancho de banda. Esta tensión es generalmente evaluada VF (hacia Tensión) para todos los diodos LED.
Para el K2 esta curva indica una tensión de 3,7 voltios cuando el actual SI es directa 1ª. El umbral mínimo es de 3,2 voltios. Esto significa que con un mínimo de tensión de 3,2 voltios para que el LED alumbre y se llega a los 100 lúmenes con toda seguridad por encima de los 3,7 voltios. También significa que el diodo disipa potencia impuesta por la famosa fórmula P = UI.
Un diodo K2 disipa 3,7 vatios para ofrecer una intensidad luminosa de 100 lúmenes: este NO ES UN RESULTADO NOTABLE. En este sentido el LED K2 es fácilmente superable por los HQI, T5, T8...
El LED K2 necesita una tensión alrededor de 4 voltios y una corriente de 1 amperio. Cuando dos LEDs son colocados en serie requiere 8 voltios... y así sucesivamente. Cada LED K2 emite 100 lúmenes disipa aproximadamente 3,7 W.
CARACTERÍSTICAS BRILLANTES
El espectro del LED Luxeon K2 blanco produce una temperatura de color de 6.500º K en dos picos:
El primer pico es bastante estrecho y se localiza en una longitud de onda de 455 nm (azul – violeta)
El segundo es muy grande de 550 nm (verde – naranja realmente sin sentido)
El valor de 6.500º K se informó de un motivo que puede caracterizar realmente el espectro que buscamos. En el “paper” azul es a favor de una longitud de onda muy interesante para nuestros arrecifes. De hecho, parece perfectamente apropiado: el espectro obtenido a una profundidad de 10 m del mar se concreta en 450 nm. Esta longitud de onda, natural, favorece el crecimiento de las algas tipo zooxantelas. El segundo golpe más amplio de la reproducción de los colores añade al final “blanco” como luz natural.
Para promover una longitud de onda de 450 nm propicio para zooxantelas es habitual añadir tubos azules actínicos en cualquier reflector (HQI, T5, T8...). Este refuerzo no es necesario con el K2, pero sí estético, pues aumenta la intensidad y el espectro de transiciones que proporciona una completa iluminación. Una luz azul de baja intensidad también pone de manifiesto la fluorescencia natural de algunos corales.
Igualmente, la intensidad es tan alta en estos LEDs que se debe evitar su focalización directa hacia nuestros ojos sin protección. Puede producir ceguera irreversible.
Resumen de las longitudes de onda min. y max. de diferentes LEDs K2
La tabla de abajo muestra la intensidad luminosa obtenida por referencia de los LEDs en función de su color y una adicional clasificación. En general el LED blanco es cuatro veces más intenso que un LED azul.
Valores muy interesantes, en concreto para:
2. el azul LXK2-PB14-P00 y azul real LXK2-PR14-Q00
El precio de estos componentes es de aproximadamente 4 euros / pieza encargados en gran cantidad.
Con tales características espectrales el resultado es el mismo o incluso superior al de las lámparas HQI.
El LED blanco K2 tiene un espectro que parece compatible con la luz que necesitan los arrecifes. Los diodos “azul” o “azul real” pueden añadirse para reforzar el matiz actínico necesario para la fotosíntesis de las algas zooxantelas.
LEDs, UNA MANCHA DE LUZ NATURAL
Esta curva muestra el ángulo de apertura del flujo luminoso LED blanco. Vemos que la luz LED se centró focalizando, de forma natural, mientras que una lámpara tradicional emite en todas direcciones. Como deseamos luz directamente en el acuario, el LED es muy superior a las soluciones tradicionales. Cabe añadir que también existen lentes que pueden colocarse en los LEDs para focalizar difuminando la luz mejorando la exposición de los organismos vivos.
VARIABLES QUE PUEDEN AFECTAR
¿Qué significa esto?
La temperatura del chip no sólo afecta a la calidad de la luz, sino también al envejecimiento del LED. El rendimiento progresivamente se deteriora y aumenta el riesgo de fracaso. Por lo tanto, para un TJ de 85 º C, la probabilidad de componentes LEDs destruidos después de 10 años de funcionamiento es del 5 % y con una mayor degradación de la luz de salida será del 30 %.
Debemos moderar en las mejores condiciones pues el Luxeon LED de color BLANCO y AZUL tiene una buena vida: 50.000 horas a 1.000 mA y TJ a 150º!
El fabricante dice que, por esta razón, los K2 se deben colocar sobre un circuito impreso a una distancia de 1 pulgada (2,54 cm) y equipados con un disipador de calor.

LUZ DE K2 EQUIVALENTE A 50W PARA UN NANO REEF
En este caso la cifra se dividen entre tres y ahora con aproximadamente 27 LEDS, en el sentido de producir la misma luz que un HQI de 50W adecuado para un nano. En este caso la propuesta es más razonable para aplicar a nuestro acuario un prototipo.
El flujo luminoso de 2.700 lúmenes será adecuado para la iluminación de un 27 litros. Este es mi objetivo en este proyecto.
“Le projet K2”
Este proyecto consiste en desarrollar una plataforma de LEDs para la perfecta iluminación de un nano acuario de alrededor de 27 litros, poblado por diversas especies de animales simbióticos, incluyendo SPS, para validar este concepto de luz con mejores rendimientos disminuyendo los costos.
El objetivo es producir una fuente de iluminación compacta, fiable, segura (con una muy baja tensión de alimentación) y que permite una perfecta reproducción de la luz en sus variaciones encontradas en el curso natural de un día en el arrecife. Días soleados, días nublado, noche iluminada.... este último caso es posible gracias a la fiable inercia de los LEDs (tiempo de reacción de unos pocos microsegundos). Es interesante poder observar los estímulos aplicados con este tipo de iluminación, pues se pueden imitar las condiciones naturales y analizar la actividad fotosintética de las algas y el comportamiento animal.
La intensidad y el aspecto y los primeros pasos son alentadores, aunque los efectos de las altas temperaturas son visibles. Stéphane describe sus pruebas aquí
El CIRCUITO
El espacio se compone de los elementos que comprenden solamente los 3 diodos LED. La forma del circuito, dada por el disipador de calor, puede ser adaptado a las dimensiones del acuario. El número de módulos equipados con 3 LED pueden ser de 7, 8 o 10. Si se utilizan diodos color AZUL, que se colocará en la misma (o similar) tarjeta (s) para un ciclo de la graduación desde el principio y el final del día y de noche la iluminación.
La seguridad eléctrica está garantizada por el uso de TBT. Sin embargo, los ensayos de EMC no se hará de la CE y puede ser aplicado a los prototipos.
Siempre que sea posible, utilizar canales de cable se RoHS (sin plomo), por el respeto al medio ambiente. La temperatura de soldadura de estos prototipos no debería exceder de 260 ° para no degradar el componente.
LA ALIMENTACIÓN
Para reducir el gasto, será utilizada una alimentación estándar de 12 voltios. Esta limitación impone un sistema de regulación que opere en un bajo voltaje. La potencia de la alimentación será elegida en función del número de elementos utilizados:
8 elementos 8A-96 vatios [o más conexión debe tener en cuenta la facilidad de conexión de cableado y compensar los]
10 artículos 10A - 120 vatios [o más]
MÓDULOS DE ALIMENTACIÓN
Se puede utilizar la fuente de alimentación de un PC estándar ATX. La alimentación no puede ser regulada en su tensión, ya que cuenta con el apoyo de cada módulo 3 LED, un procesador filtrante (transformador de 12V focos halógenos). Lo ideal sería que la alimentación no proporcione una tensión regulada recuperado entre 13 y 14 voltios, un transformador 220V/10V.
EL ACTUAL REGLAMENTO
La actual regulación debe permitir un límite actual (max 1A), mientras que permite el uso de un estándar de 12V de potencia (sin regulación o sin ajuste de la tensión). La fuerza debe estar regulada ligeramente por debajo de su valor nominal.
EL CIRCUITO IMPRESO
La placa de circuito impreso, único o de doble cara, debe tener una resistencia térmica tan baja como sea posible para eliminar calor del LED para refrigerarlo. Puede preverse el uso de una textura de aluminio o una delgada FR4.
DISIPADOR DE CALOR
El disipador de aluminio negro cubre completamente el primer lugar y es por donde se fijan los módulos LED. Es muy probable que la refrigeración natural sea insuficiente y que el uso de ventiladores se haga necesario.
El microprocesador permite el establecimiento de intensidad y también supone la supervisión de la temperatura a través de un sensor LM35, para proteger a los LED contra el sobrecalentamiento.
EL MICROPROCESADOR
Un único microprocesador de cada módulo de mando, independientemente [o grupo de módulos] para garantizar la gradación de la luz y la protección contra el calor. Elimina la frecuencia de 2 kHz [no visible efecto estroboscópico por los animales sin interrupción EMC]. El ciclo de [o PWM] es ajustable de 0 a 100% después de compensar un aumento exponencial. Esta graduación imita las condiciones naturales, probablemente beneficiosas para los organismos vivos y limita los efectos del estrés térmico en los componentes.
La interfaz "microprocesador" es opcional en los módulos de funcionamiento al 100% de su capacidad [permanentes].
EL SISTEMA ELECTRÓNICO
El diagrama de arriba electrónico se ofrece como una indicación, el circuito no está validado.
El suministro de 12V está regulado por el componente actual Micrel 29.502 ( "ultra bajo de deserción escolar). La tensión de 'sentido' que se colocan en dos CMS 2512 1W resistencias colocados en serie equivalente R = 1,35 Ohm. El umbral de tensión fue 1,25 V, la corriente que fluye a través de los diodos será de 925 mA máximo (dejando un pequeño margen de seguridad). La bajada de tensión en estas condiciones de funcionamiento es de 200 mV.
La fuente de alimentación debe ser superior a 3 x Luxeon VF + 1,25 + 0,2. VF para una tensión de 3,7, esto da una tensión mayor o igual a 12,55 voltios. Pero debemos tener en cuenta la reducción de la tensión VF en las primeras horas de uso (reducción de hasta 0.5V). En el caso de un tipo de energía 'PC' a 12V regulado, los resultados que puedan ser sesgadas (y decepcionante), durante el breve período de 'cama', y luego ser óptima.
La disipación de los componentes (excepto los LED) es 1,34 vatios 12Volt y 3,34 vatios a 14 voltios. LEDs están ordenados en la mayoría.
La entrada SD [Apagar el sistema] de Micrel se utiliza como entrada (TTL compatible) de PWM [modulación por ancho de pulso] ajustar la intensidad de la luz. Si la entrada no se utiliza LEDs se iluminan al 100%. El aumento sigue una curva exponencial como:
PWM = 7% PWM = 7%
PWM = 10% PWM = 10%
PWM = 17% PWM = 17%
PWM = 27% PWM = 27%
PWM = 40% PWM = 40%
PWM = 60% PWM = 60%
PWM = 100% PWM = 100%
Sigue siendo para pasar la prueba verdadera "para juzgar" la validez de la técnica: Regístrese y convertirse en un" beta tester de '!
Es interesante participar, si el número de aficionados interesados en este proyecto in situ es suficiente "llave en mano" será desarrollado por el equipo.
Esto no es una oferta comercial porque el precio es en general el equipo necesario para alcanzar (nota el costo estimado se calcula en entre 200 euros y 300 euros, el cifrado final se comunicará en forma transparente, antes de hacer comando). Durante el ensayo, un terreno de aproximadamente 30 Luxeon LED se compara con un terreno de 250W HQI es exagerado, pero significa que incluso cuando el poder no es ridículo.
También debe ser consciente de que el resultado sigue siendo para demostrar que el progreso se espera en los próximos años que se superó el terreno ... Sin embargo, usted participará en la validación de una tecnología prometedora y tienen el terreno para la nano-27L '!
Solicitud de información o registro sin compromiso con LE PROJECT K2
Agradecimientos:
Este artículo fue escrito con la ayuda de Stéphane (alias Coyote) para técnicos y Marc (alias SingingLarvae) para el bio.
FUENTE: Le blogzine mensuel gratuit et sans pub des Fondus du Nano Récif
NOTA: Este artículo por su gran interés ha sido incluido en este blog, respetando su procedencia y autoría. Trantándose de un proyecto de investigación abierta (intercambiable con las que se comentan en este blog) debe entenderse en su 2a parte: la práctica como un ejercicio que debe ser testado para verificar su eficacia.
7 comentarios:
Gerardo, me has dejado con la boca abierta. Estoy investigando sobre estos LEDs y son realmente una revolución que dejá muy atrás a los LUXEON K2, objeto de este artículo.
En concreto el acriche modelo Z-Power P7 es todo un descubrimiento pues es capaz de producir en una sola unidad 900 lúmenes (lm) a 10 vatios (W).
Según LOBER, la empresa distribuidora de España, comparativamente con lámparas incandescentes de 60 W (bombillas de andar por casa), que ofrecen una eficiencia de unos 11 lúmenes por vatio, la serie Z-Power P7 emite luz a 900 lúmenes y posee una eficiencia de 90 lúmenes por vatio.
Muchas gracias por tu información, que sin duda abre una nueva vía para crear pantallas de LEDs para acuarios más económicas y mejor equipadas. Voy a hacerme eco de este modelo y proximamente escribiré todo lo que aprenda sobre esta marca LED.
Un abrazo!
agradezco mucho este tutorial, me ha sido de mucha ayuda
saludos, quizá sea fuera de tiempo, pero la comparativa de los z-power con los k2 que haces puede ser precipitada, debes considerar muchos factores ademas de la cantidad de lumenes.
los 900 lumenes son entregados no por un solo led, si no por 4 leds lo cual eleva el voltaje de polarizacion del z-power. En cuanto pueda te dejo un análisis mas detallado de esto.
Soy el anónimo anterior, retomo lo que habia comentado.
Los 900 Lumens, son el valor máximo, su valor típico es de 700Lumens, pero esto con una corriente de polarizacion de 2.8A y un voltaje de 3.6V tipicos, esto es W=2.8Ax3.6V =10.8W.
Lo cual nos podria dar un parámetro importante que es el rendimiento de éste led en específico : 700lumens/10.8W=64.81L/W
Creo que el K2 estaba en esos tiempos cercano a los 100lumens/watt, asi que la comparacion ahora ya puede ser un poco mas obejetiva.
Creo que dependiendo del precio del led coreano puede ser una buena opcion contra 4 leds K2 si el precio es 40% mas bajo.
Saludos
También se debe tener en cuenta otro fabricante de leds de alto rendimiento. http://www.cree.com/
LA traducción de este artículo sobre todo la parte tecnica de funcionamiento de los circuitos es penosa, muchas de las frases no tienen sentido, parece traducido con el google.
Todo lo vinculado con la tecnología y la electrónica me gusta mucho y por eso disfruto de entender de que forma funcionan las cosas. Hace poco tuve la posibilidad de comprar unos televisores philips y yo mismo logre conectarlos
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