LEDs Parte IV - Lentes

Quando fiz minha primeira configuração de LEDs para meu aquário, a alguns anos, não me preocupei com lentes. Mais tarde quando reformei este sistema (uns LEDs tinham queimado), coloquei algumas lentes (Sem nenhum critério) eram lentes de 30˚, perdeu um pouco do rendimento, então desisti de usar.

Desta vez pretendo fazer algo com um pouco mais de cuidado, então vou usar estas lentes. Elas se bem empregadas e bem escolhidas, concentram o fluxo luminoso, aumentando o rendimento do feixe luminoso, mesmo que haja uma perda em virtude da transparência da lente.

Irei usar lentes de 30˚, 60˚, 45˚ e 120˚. Comprei deste fornecedor. Como eu tenho umas lentes de 30˚ (não muito boas) aqui, eu irei usa-las, para não ficar gastando mais com isso.

O critério da quantidade de lentes e sua disposição se baseou num pequeno estudo que fiz desenhando a angulação dos feixes e fazendo a sobreposição deles. 

O trabalho ficou bacana, as lâmpadas de 120˚ traspassaram o aquário mas como o foco luminoso  fica mais fraco na periferia do feixe de luz, creio que irá traspassar pouco.

Neste corte 01, eu fiz no centro, a segunda fileira de lentes de 30˚ será as que tenho em casa. Na disposição dá para ver melhor o que estou falando. Olhe como a parte da frente, onde ficarão os corais com maior necessidade luminosa ficou bem iluminada.

Este corte 02 eu fiz na última fileira de LEDs, ou seja, os LEDs do fundo, meu objetivo era ver o comportamento dos LEDs de 120˚. Olhe como a parte do meio está bem iluminada!

Este estudo também será interessante para eu posicionar os Corais que demandam mais Luz! os pontos de maior intensidade são as laterais.

A disposição final então baseado nos LEDs ficou assim:

Já começei a ficar ansioso pela chegada dos produtos.

A parte "teórica" dos LEDs a gente conclui aqui. Os proximos passos para os LEDs são a montagem propriamente dita. Já comprei os Plugs e fios coloridos, que irão fazer a conexão dos LEDs com o Jarduino.

LEDs Parte III - Disposição

Bom, o problema agora a ser solucionado diz respeito ao calor gerado pelos LEDs de alta potência, aliado a isso tem a configuração da tampa do meu aquário. Muito apertada.

Isso tudo restringe a quantidade de ar circulante na câmara onde ficarão os LEDs. Vou precisar de um dissipador robusto.

Decidi usar um dissipador inteiriço na porção longitudinal do aqua, que tem ao todo 800mm mas com parte útil mesmo de 770mm, como pretendo fazer uma caixa e um sistema de ventilação forçado vou usar um dissipador de 700mm.

Em breve irei postar as fotos da Câmara disponível na tampa do áqua e do projeto de caixa para comportar os LEDs e o dissipador.

Minha surpresa foi a dificuldade de achar um dissipador com as características que preciso. Ele tem que ser extrudado, ou seja, já fabricado em peças grandes na forma desejada, ou seja não é usinado.
Muito difícil de achar.

Depois de muito procurar achei a Prata Dissipadores que tem um catálogo enorme! Fiz um orçamento pelo site, sem muitas esperanças e fui atendido pelo Frank! Muito Simpático, não tinha o que pedi mas sugeriu um similar que atendeu.

Irei comprar duas peças deste da figura de 700mm e uni-los talvez com parafusos. Avaliarei quando chegar!

Terei uma área de 146 x 700 que dá um ótimo layout para os meus 36 LEDs principais e 8 secundários.

A figura abaixo é da configuração dos LEDs, preciso decidir sobre as conexões mas depois posto ela completa.

Com esta disposição, já mostra em proporção real o tamanho dos LEDs em relação as duas barras do dissipador. Assim dispostos, entendo que posso atender a toda a demanda de Luz do aquário.

Mas há um outro problema a pensar. A perda de Luz para fora do aquário em virtude do ângulo de abrangência dos LEDs.... Mas isso fica para outro Post!

LEDs Parte II - Cores

Quanto as cores a serem utilizadas temos outra bela discussão, na verdade há várias opiniões a respeito, muitas delas com grandes embasamentos contas e gráficos.

Compilando de maneira bem simples todos os textos que li a respeito, posso ter, pelo menos, algum critério para poder escolher as cores. Meu interesse não é deixar tudo perfeitamente igual as condições fornecidas pela luz do sol, ou comparar LEDs com outros tipos de fontes de luz, minha intenção apenas é usar LEDs de forma a garantir o mínimo de condições para os meus corais a um custo beneficio que valha todo o esforço e principalmente me divertir.

Então a maioria das informações descritas aqui não tem embasamento cientifico ou cálculos apurados, trata-se de informações colhidas na internet selecionadas com um pouco de bom senso, tratadas levemente com meus conhecimentos de engenharia.
Se algum entendido discordar, "não me agrida" :)
feitas as minhas ressalvas vamos ao que interessa.

A primeira pergunta que me fiz foi porque todo mundo põe luz azul no aquário, tem fundamento ou é só estética?

Uma frase  neste post me fez pensar: porque a cor do mar é azulada se a água (teoricamente) é incolor? A resposta tem a ver com o espectro de cores, somente a luz azul tem intensidade luminosa suficiente para penetrar mais distante nas profundezas da água do que outras cores do espectro luminoso. A Luz, sendo uma onda pode perder força, e como o comprimento de onda é maior para as cores de verde a vermelho, elas tendem a perder intensidade mais facilmente que a cor azul, esta por sua vez chega mais fundo no oceano. Por isso o fundo do oceano tende a ser azulado!

Como, obviamente, nosso objetivo é dar ao nosso Reef as condições mais próximas as do meio ambiente natural, então nada mais justo que "forçar" um pouco de profundeza usando luzes azuis. Há tabelas do espectro luminoso que os corais mais gostam, como neste link.

Mas o sol varia de posição, e o efeito nos oceanos não é estático, como na maioria dos nossos aquários! Pretendo usar o Jarduino e sua poderosa capacidade de variar as cores para criar um efeito de sol mudando de posição! Se essa variação pouco influenciar no desenvolvimento dos corais, pelo menos da um belo efeito no reef.

Quanto ao comprimento de onda do espectro luminoso, vale a informação que nossos olhos felizmente captam a parte do espectro que é útil aos corais e plantas (400 a 700 nm), sendo assim varrendo o mais que posso nesta faixa estarei fazendo bem a mim e aos corais, o sol porém, emite também um comprimento de ondas UV na faixa de 200 a 400, vou usar os LEDs UV para atingir parte deste espectro.

Um outro fator muito marcante é que as zooxantelas (organismos que dão cor e fazem simbiose com os corais) refletem mais com cores próximas ao azul, e ao Ultra-Violeta dando um vivo incrível ao aquário.


Os fatores de tonalidade das cores é medido em Kelvin no caso da luz branca quanto mais azulada, maior o Kelvin, e maior sua penetração água, serão supridos usando canais de luz (branca fria, azul e azul Royal) que variam seus ranges de K ao longo do dia!

Gostei destas conclusões e as seguirei.

Irei escolher 50% de LEDs de luz branca com alto grau de temperatura da cor (mas que não sejam tão caros), 25% de LEDs cor azul normal e 25% de LEDs de cor Azul Marinho, (Azul Royal). Além disso, pretendo simular a luz UV do sol, as diversas fases do dia (Incluindo o por do sol) e as diversas fases da noite (Fases da Lua), então pretendo usar 2 LEDs Vermelhos, 3 LEDS UV e 3 LEDs Azuis (para a lua).

Encomendei os seguintes LEDs:

20 LEDs Brancos
Color Temperature: 6000k a 12000K
DC Forward Voltage (VF): 3.6 ~ 3.8 Vdc
DC Forward Current (IF): Typ 700mA
Viewing Angle: 120 Degrees
Intensity Luminous (Iv): 160 ~ 180 LM
Total $18

10 LEDs Azul Marinho
Power: 3W
Wavelength: 450nm ~ 455nm
DC Forward Voltage (VF): DC3.4V~ 3.8V
DC Forward Current (IF): Typ 700mA
Viewing Angle: 120 Degrees
Intensity Luminous (Iv): 70-80LM
Total $11.50


10 LEDs Azul 
Power: 3W
Wavelength: 455nm ~ 470nm
DC Forward Voltage (VF): DC3.5 ~ 3.8V
DC Forward Current (IF): Typ 700mA
Viewing Angle: 120 Degrees
Intensity Luminous (Iv): 40LM
Total $11.50


3 LEDs UV
Intensity Luminous: 6-10LM
Viewing Angle : 120 Degree
DC Forward Voltage (VF) :DC3.2V~ 3.6V
DC Forward Current (IF) : 700mA
Wavelength: 400NM ~ 410NM
Total $5.99


5 LEDs Vermelhos
Intensity Luminous: 6-10LM
Viewing Angle : 120 Degree
DC Forward Voltage (VF) :DC3.2V~ 3.6V
DC Forward Current (IF) : 700mA
Wavelength: 400NM ~ 410NM
Total $5.25

Para a os Azuis da Lua eu já tenho aqui em casa e seguem os mesmos parâmetros dos 10 Azuis que comprei.

O Site que comprei foi:
Aliexpress.com







http://www.advancedaquarist.com/2006/1/lines/view?searchterm=par
http://www.personal.psu.edu/faculty/s/b/sbj4/aquarium/articles/Photosynthesis.htm

LEDs Parte I - Levantando a Quantidade

Para o projeto dos LEDs li muitas informações na internet, abaixo nas fontes, você pode encontrar uma boa leitura.

Quantidade de LEDs
Tem muita gente que faz contas, dá idéias de como quantificar a quantidade de LEDs ideal etc, etc. Resolvi seguir um post sobre iluminação do site IPAQ. Senão, eu ia ficar a vida toda lendo e não chegava a lugar nenhum tamanha as divergências que há neste tema

Antes a wattagem para aquário era expressa em W/L, hoje com a experiência e contribuição de uma grande comunidade de aquaristas, deve-se levar em conta uma grande relação entre diversos fatores como:

- Potência Desejada
- Superfície de Atuação
- Penetração da luz na água,

Então para conseguir um melhor custo benefício e deixar a luz bacana, vou seguir o post que estou tomando por base, onde é explicado que correto para iluminação por leds é 1W para cada 20 a 50 cm²

Meu aquário possui 80x30 cm de superfície ou seja 2400 cm²
Usando, 1W/25 cm²
Devo precisar de 96W

Pretendo utilizar LEDs de 3W, então vou precisar de 32 Leds de 3W.


Fontes:
http://arcticsilver.com/pdf/appinstruct/aata/ins_aapxy.pdf
http://www.ledgroupbuy.com/choosing-the-right-optic/
http://www.ipaq.org.br/vb/showthread.php?96275-Ilumina%E7%E3o

O Projeto

Vamos ao projeto, vou tentar postar tudo: acertos erros e correções que apareçam ao longo do projeto.

Meu objetivo é usar o Jarduino para controlar meu aquário automaticamente.

O Jarduino é um controlador baseado no Arduino Mega 2560, as funções que devem ser controladas pelo Jarduino são:

Canal de LEDs Brancos
Canal de LEDs Azuis
Canal de LEDs Azul Royal
Canal de LEDs vermelhos
Canal de LEDs ultra violeta
Canal de LEDs luz da lua
Canal de LEDs para o Sump
Canal para verificar a temperatura
Canal para aquecedor e resfriador
Canal para ventilador do dissipador
Canal para o alimentador automático
Canal para Wave Maker
Canal desaviso sonoro
Tela LCD de 3,2'

É uma lista grande, vai exigir muitas peças e projetos independentes. Vamos começar com as premissas, paralelamente vou postar a lista de material, será um post vivo! Que tentarei sempre deixar atualizado.

Argumentando...

Este ano, entre muitas realizações, comecei um novo aquário. É um Reef de 110 litros, quase no limite de um nano, antes eu tinha um nano de 40 litros, um Boyu modificado, um dia falo mais sobre ele. (Dúvida sobre reef?)

Assim que esse novo chegou meu problema foi a iluminação,  queria usar LEDs, meu antigo Boyu usava Leds FVM! Ao todo eram 32 Leds Cree de 1W controlados por um driver Meanwell.
Era tudo uma gambiarra, sem critério, queria fazer mais ou menos 1W por litro.

O driver meanwell é bom, não esquenta e garante vida longa aos LEDs, possibilita o controle da luminosidade (Dimmer), arranjei um circuitinho para este dimmer funcionar, mas era uma fiozeira maluca! Um dos problemas é que esse driver meanwell mesmo com dimmer, não gradua muito a luminosidade, parece que só de 10 em 10%, então, na verdade acabei nem usando dimmer nenhum!

Depois de um tempo inventei mais uma gambiarra,  eu coloquei um LED Strip Azul pra dar um grau a mais na iluminação, usei um driver baratíssimo,  não tinha muita proteção, durou uns 6 meses depois de seus terminais serem corroídos pelo sal. Tentei arrumar umas duas vezes, desisti.

Todos esses fios pra cá e pra lá, acumulados em um nano de 40 litros ao longo de 2 anos, viviam me dando sustos, sempre que eu colocava o dedo na água levava um choque pequeno, haviam fugas e mais fugas das minhas gambiarras com iluminação e também com a filtragem!

...............

Neste Reef de 110 litros eu fiz um propósito de ser mais organizado! Eu tinha uns defletores LED que usava para iluminar o quintal, quando eu morava em Goiás.

Eram 3 de 10W, muito bons, a prova d'água, robustos e tal. Comprei mais um, desta vez azul!

Mas estava pouco! Adquiri no Dealextreme, uma placa de 28 LEDs de 1W muito bacana, parece que se usam em iluminação pública em alguns países.

Muito Bom viu! Recomendo! Usei o Meanwell pra controlar sem dimmer. A luz ficou muito boa!

Tá funcionando, no total uns 70W! 

Além disso, instalei um termostato digital da COEL controlando um ventilador 110V para resfriara água e 2 coolers de 12V para retirar calor da iluminação, além de um sistema de reposição de água por bóia no sump!

Tudo isso já ta dando choquinho de novo, tá ficando meio gambiarrado!

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Como sou um entusiasta em automação residencial (tenho até uns controladores X10 aqui em casa (não recomendo)), e adoro ARDUINO!!! Sempre estou antenado nas novidades e vasculhando a net em busca de coisas novas, e um dia destes, navegando na net, encontrei um tal de Jarduino, um controlador muito bacana de várias funções para Reef!

Puts, resolvi!

Vou fazer este projeto usando coisas simples e bem montadas, vou postar tudo aqui!

Que sirva de incentivo a outros!

Viajar na maionese!
Putz, essa é velha!

A idéia é viajar, como nas muitas vezes que comecei e não terminei um blog!

Mas essa agora é uma nova proposta!
Proponho-me a escrever, sem me prender a nada ou a ninguém, buscar me ajudar e ajudar os outros, sempre busquei respostas, diversão, conhecimento, inutilidade e utilidade na net. Ta na hora de retribuir!

Hello World!!!