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Pantalla ChemaReef v 2.0

Tema en 'Iluminación LED' iniciado por Chema, 25 Mar 2013.

  1. Chema

    Chema

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    Inicio este post para describir la pantalla de LEDs artesanal que he construído recientemente. Existen infinidad de descripciones de pantallas artesanales de LEDs, básicamente variaciones sobre un mismo tema, y la razón es que este tipo de iluminación aplicada a los acuarios de arrecife se ha extendido enormemente en los últimos años. La propuesta que hago aquí creo que tiene cierto interés por la utilización conjunta de algunos elementos novedosos, fundamentalmente:

    - conjunto de LEDs para conseguir iluminación de amplio espectro (también llamada espectro total, aunque suena algo pretencioso)
    - drivers Meanwell LDD para controlar el suministro de corriente a los distintos canales de iluminación
    - regulación de los canales de iluminacion basada en Arduino (aTreef)

    Hace algo más de dos años que utilizo LEDs para iluminar mi acuario de arrecife de 550 l basado en corales SPS (acróporas, montiporas, stylophoras, hydnophora, seriatoporas, etc.). En principio utilicé una pantalla Sunrise y después decidí construirme una pantalla artesanal por dos razones: el precio todavía muy elevado de las pantallas de LEDs comerciales, y la posibilidad de combinar LEDs de distintas marcas, longitudes de onda de emisión y temperaturas de color, para conseguir una iluminación totalmente acorde con mis gustos personales. Estas dos pantallas me han dado un buen resultado en cuanto al mantenimiento de SPS. Los que han visto mi acuario pueden dar fe de ello, pero no pienso entrar aquí en polémicas sobre T5, HQI o LEDs. Cada sistema tiene sus ventajas e inconvenientes y queda al arbitrio de cada uno sopesar ambos y tomar una decisión. Sin embargo sí quiero hacer hincapié en una cuestión que considero de la mayor importancia en las polémicas que a menudo surgen acerca de los LEDs y los tipos de iluminación tradicionales. Al contrario que los HQI y que los tubos blancos T5, los LEDs emiten en un rango de longitud de onda relativamente estrecho. Incluso los LEDs blancos, que además del pico de emisión en torno a 450 nm tienen una franja por encima de esta longitud de onda, pero más estrecha y de menor “superficie” que los HQI (aunque esto varía con los distintos modelos y marcas). Esa es una diferencia fundamental entre ambos sistemas. Es por ello que no se puede esperar que un LED blanco cubra espectros de rojo y verde como lo hace un HQI. Una cosa es que nosotros veamos luz blanca y otra muy distinta es que esa luz contenga todas las longitudes de onda del espectro visible, como ocurre con la luz del sol. Muchos verán esto como una deficiencia insalvable de los LEDs. Yo lo veo como una ventaja, ya que permite jugar con longitudes de onda específicas para el espectro de absorción de clorofilas de zooxantelas y evitar las longitudes de onda específicas de las clorofilas de algas y plantas terrestres. Consecuencia: una iluminación de LEDs bien elegida no favorecerá el crecimiento de algas aún en presencia de concentraciones altas de fosfatos y nitratos. Y eso es demostrable. Con el ajetreo de la construcción de la pantalla que aquí os voy a describir descuidé el mantenimiento del acuario. Cuando me quise dar cuenta tenía los fosfatos a 0,18 (mis parámetros habituales son nitratos 0-1 y fosfatos en el rango de error del medidor de Hanna (0-0,04) ¿Cómo lo advertí? No por el crecimiento de algas, sino por un cambio en la coloración de una acrópora tricolor (que ya se está recuperando). Dejo a vuestra imaginación lo que hubiera ocurrido en un acuario con unos cañones HQI de 250 W.

    Objetivos

    1. Conseguir una iluminación de amplio espectro con un tono de luz natural. Estaba cansado del blanco lavado y azulado típico de las pantallas de LEDs, consecuencia de la utilización de LEDs azul real y de blancos de elevada temperatura de color (15000 K). Para conseguir este objetivo es necesario combinar LEDs de distintas longitudes de onda y temperaturas de color. Si se quiere regular la intensidad de cada tipo de LEDs éstos deben de estar conectados en series independientes. En mi anterior pantalla artesanal sólo tenia dos conjuntos de LEDs: blancos de 15000 K y azules reales de 450 nm. Estos dos conjuntos se repartían en cuatro disipadores y estaban alimentados por dos fuentes Meanwell HLG-240-48, a razón de cuatro series en paralelo de cada color para cada fuente. Para conseguir la nueva distribución necesitaba un sistema flexible de regulación de los LEDs, a menos que estuviera dispuesto a apilar una docena de fuentes Meanwell ELN 60-48. Solución costosa, pesada y nada elegante. Esto condujo al segundo objetivo:

    2. Conseguir un sistema de regulación flexible y de pequeño tamaño. Estuve dando vueltas a cómo llevar a buen puerto este objetivo hasta que tuve noticia de los drivers Meanwell LDD. Seguí con atención varios posts en ReefCentral, The Nanoreef Forum y The Reefuge Forum (muchas gracias a todos los expertos que desde allí me atendieron y resolvieron mis dudas) y comprendí que constituían el sistema perfecto para controlar múltiples canales de iluminación de forma separada, eficiente, flexible y con una única fuente de alimentación (¡no regulable!). Y todo ello de forma factible incluso para un lego en electrónica como yo.

    Materiales:

    1. LEDs: no voy a extenderme en las consideraciones teóricas que sustentaron mi elección de LEDs. Para los interesados aquí tenéis mi discusión sobre este asunto:
    http://www.todomarino.com/forum/showthread.php?100556-Proyecto-ampliacion-colores-leds


    Decidí combinar: azules reales (450 nm), blancos neutros (entre 5000 y 8000 K), azules (470-480 nm), cyan-turquesa (495-505 nm), rojos (660-670 nm) y violetas (410-420 nm). Con esta combinación se cubre casi por completo la zona del espectro entre 400 y 500 nm, donde se encuentra la mayor parte del espectro de absorción de las clorofilas de zooxantelas, se añade un toque verde y rojo para cubrir el espectro de absorción de ciertos pigmentos presentes en los corales, y finalmente se dispone de luz blanca para que nosotros nos deleitemos con nuestros animales. Estuve tentado de combinar blancos fríos con blancos neutros, pero con tanta acumulación de LEDs entre 400 y 500 nm y en aras de la simplificación decidí que un solo tipo sería suficiente: los neutros.

    Actualmente y gracias a Gankuu (H2O Terra) adquirir todos estos tipos de LEDs en España es sencillo, pero cuando inicié el proyecto (allá por el verano de la año pasado) aquí no se encontraban, a precios asequibles, más que blancos fríos y azules reales. Gankuu ha hecho un esfuerzo tremendo para poner al alcance de los cuatro pirados españoles de esta afición una diversidad de material extraordinaria y de la máxima calidad. Espero que el resultado compense sus desvelos. A falta de LEDs de Gankuu yo recurrí a distribuidores americanos, fáciles de encontrar, pero de los cuales no cito nombres porque no son patrocinadores de este foro. Merece la pena comentar un problema que presenta la utilización de LEDs de “colores” (azules, verdes y rojos). La tendencia en la utilización de estos LEDs es repartirlos individualmente en la pantalla. Error. De esta forma sólo se consigue el llamado efecto “discoteca” y que veamos unos focos de colores que darán a nuestro arrecife un aspecto cuando menos pintoresco (hay palabras más gruesas para describirlo). La solución para su empleo es agruparlos en “estrella”, de manera que el efecto combinado de un LED rojo, un LED verde y un LED azul sea….blanco. A este conjunto en los foros norteamericanos lo llaman OCW (ocean coral white). Yo adquirí los conjuntos de tres colores ya montados en un PCB, con los tres LEDs conectados en serie. Cuando los monté pude comprobar que, efectivamente, no había efecto “discoteca” y que el color resultante era blanco:

    OCW01.JPG
    OCW02.JPG

    Respecto de las marcas y tipos, son las siguientes: azul real: Cree XT-E 450-455 nm, máx. 1000 mA; blancos neutros: Phillips Luxeon ES Neutral White 3 W 5000 K (tienen una temperatura de color algo más baja que los Cree equivalentes, pero a cambio el CRI es 85, cifra que sólo se consigue con los Cree de 3700 K), máx. 1000 mA; violetas: Semileds 410-420 nm, máx. 750 mA; OCW: 1 Phillips Luxeon ES true cool blue 470-480 nm máx. 1000 mA, 1 Phillips Luxeon ES cyan 495-505 nm máx. 1000 mA, 1 Phillips Luxeon ES deep red 660-670 nm máx. 700 mA.
    Todos ellos son LEDs de 3 W, pero esto a mí me parece engañoso, porque no quiere decir que los LEDs vayan a consumir realmente 3 W. El consumo depende del amperaje y voltaje de trabajo, y esto viene definido por el número de LEDs y el tipo de driver que se use por serie. Lo veremos más adelante.
    La siguiente decisión fue sobre el número de LEDs de cada tipo. Esta es una cuestión mayormente de tanteo, aunque existen “calculadoras” que pueden ayudar mucho. Aquí tenéis una que a mi me sirvió:

    http://www.nano-reef.com/topic/304152-led-lighting-calculator-i-update-the-file-um-semi-regularly/

    Es una hoja Excel en la cual lo principal es tener en cuenta que la base de la iluminación son los azules reales y los blancos (neutros o mezcla de neutros y fríos; yo nunca usaría sólo frios) y que de la combinación de éstos resulta una temperatura de color (matizada por el resto de LEDs) que va a dar el tono de la luz de nuestro acuario. Más o menos, una relación 3 azules reales:1 blanco neutro da una temperatura de 14000 K. Adicionalmente, estas longitudes de onda conviene complementarlas con algunas otras con eficiencia fotosintética (violetas y azules) y después añadir “toques” de color (verdes y rojos). Una vez estimado el número de cada tipo de LED hay que tener en cuenta las consideraciones prácticas sobre su distribución en series y en disipadores.
    Para mi acuario de 150 x 60 cm decidí usar 6 disipadores de 30 x 15 cm, de forma que el lado largo se alineara con el lado de 60 cm. Esto da una cobertura de 6 x 15 = 90 cm; con una separación de 8 cm entre disipador (8 x 5 = 40) tenemos ya 90 + 40 = 130 cm de largo cubiertos y quedan 10 cm a cada lado. En conjunto una buena cobertura que no permita caídas en el PAR entre disipador y disipador. En mi anterior pantalla dispuse 4 disipadores de 30 x 13,5 cm y había un poco de caída en el PAR entre disipador y disipador. Caída que pude comprobar “in vivo” observando hacia dónde se dirigían las puntas de crecimiento de las acróporas. Un alternativa a esta disposición es alinear el eje largo de cada disipador con el eje largo del acuario y disponer dos filas de disipadores. Yo la llamo disposición Gankuu, y los que tenéis sus pantallas sabéis por qué. Para evitar problemas con un excelente amigo el día que patente sus diseños yo he seguido la apuntada en un principio.

    Una vez que tenemos el número de disipadores y el número aproximado de LEDs hay que diseñar un esquema de distribución por disipador. Aquí os adjunto el mío, o mejor dicho, los míos:

    Diapositiva1.jpg
    Diapositiva1.jpg

    Por cuestiones que no vienen al caso acabé con 9 OCW, así que construí 3 disipadores con dos OCW y 3 disipadores con un OCW y un azul real extra. En conjunto tenemos, por disipador tipo A: 8 azules reales, 6 blancos neutros, 4 violetas y 2 OCW; por disipador tipo B: 9 azules reales, 6 blancos neutros, 4 violetas y 1 OCW. El total son 51 azules reales, 36 blancos neutros, 24 violetas, 9 azules, 9 cyan-turquesas y 9 rojos, lo cual suma 138 LEDs y un total de 414 W teóricos, para los obsesos de las comparaciones y de los W/l (otra medida en la que no creo en absoluto).

    Continuará
     
  2. macias923

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    este es mi especialista jejeje, eso es tenerlo trillado
     
  3. Julito24

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    Madre.... si que lo tienes empollao si , seguire este hilo atentamente porque esta muuuuuuuy interesante. Por cierto , ya se la web donde los has pillao jejejeje. Un saludo
     
    Última edición: 26 Mar 2013
  4. Chema

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    Ya digo que es fácil de encontrar. También hay que decir que comprar en EE.UU. es complicado por el tema de aduanas, que supone trámites y encarecimiento, a menos que hagas el viaje o te los traiga alguien. En caso contrario no merece la pena meterse en líos.

    Saludos
     
  5. Julito24

    Julito24

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    De todas maneras esto del LED en españa acaba de empezar , digamos que esta algo ''joven'' poco a poco tendremos mas opciones de LEDs...Un saludo
     
  6. Gankuu

    Gankuu Miembro Honorífico

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    Excelente como siempre...

    Gracias por todo compañero, siempre es un placer colaborar con aficionados así....
     
  7. merida

    merida

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    Vaya pedazo de post,seguire atento,saludos.
     
  8. oscar_chiclanero

    oscar_chiclanero

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    Este foro cada día me sorprende más. :eek: Pedazo de post compañero. Enhorabuena
     
  9. nolomanoloso

    nolomanoloso

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    yo en mi pantalla iba a poner 4 blancos neutros cree xb-d, 4 royal blue xb-d, un osram oslon ssl hyper red, un luxeon rebel cyan y un semileds uv de 410-420nm y acabas de hacer que me replantee el quitar dos blancos y poner dos azules de 480..... jajajajajajajajajajajajajaja

    me quito el sombrero chema.... yo pensaba que lo tenia mascado y vienes tu y pones esto..... espero que te salga de pm, te lo estas currando una barbaridad y porque no estamos cerca si no ya te digo que puedes contar conmigo para cacharreo y herramientas.... jejejejejejeje

    un saludo fiera!
     
  10. jmcadsl

    jmcadsl Miembro Honorífico

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    Hola Chema.
    Me alegro que vayas avanzando de manera tan espectacular en tu pantalla....
    Una de las mejores pantallas DIY que he visto.....
    Un saludo.
     
  11. Ivani

    Ivani

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    Según ese dibujo has puesto muy pocos blancos, no? Algún motivo?
     
  12. nolomanoloso

    nolomanoloso

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    parte de los blancos son ocw (ocean coral white, son cyan, azul y rojo que al mezclarse los vemos como blanco), de esta forma nosotros vemos blanco pero de cara a las zooxantelas ellas reciben mas luz en un espectro beneficioso para su fotosintesis, por lo menos es lo que explica en el primer post.

    un saludo.
     
  13. Chema

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    El mérito también es tuyo y de tu controlador. Ya llegará el momento de explicarlo. Muchas gracias por tu ayuda.
     
  14. Chema

    Chema

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    No seas modesto. Anda que no te lo has currado tu también ni nada. Gracias por el ofrecimiento, pero la pantalla ya está terminada. Lleva unas tres semanas sobre el acuario, con excelentes resultados. Por eso he iniciado el post; si no estuviera funcionando a satisfacción no lo haría.

    Animo con el trabajo que llevas y que lo remates satisfactoriamente
     
  15. nolomanoloso

    nolomanoloso

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    buf... a mi me falta todavia, pero ya me queda menos, lo que pasa es que veo lo tuyo y se que me falta un color... jajajajaja es igual, la v1 va a llevar solo esos leds y si veo que no tira la reformare, pero estoy convencido que podre mantener el bicherio sencillo que le quiero meter, ya ire mas lejos con el siguiente "inventoreef".

    gracias por los animos! siempre vienen bien!

    un saludo.
     
  16. Ivani

    Ivani

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    Entonces los blancos apenas valen para la fotosintesis y sólo valen para que el tono de color que nosotros apreciamos nos guste?
     
  17. nolomanoloso

    nolomanoloso

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    la respuesta corta es si, pero esto mejor que te lo aclare el propio chema, lo hara mucho mejor que yo.

    un saludo.
     
  18. Julito24

    Julito24

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    A ver si pones unas fotillos del acuario iluminado con esa combinacion . Un saludo
     
  19. ECSENIUS

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    Enhorabuena por tu estupendo y aclaratorio post.
    Espero ansioso la continuación.
     
  20. Ivani

    Ivani

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    XD

    Chema podías haber abierto el post un mes antes, que hoy acabo de terminar una pantalla y la mitad de las luces las lleva blancas!!