LED di potenza per Greenduino: istruzioni di montaggio della lampada

30apr/1118

LED di potenza per Greenduino: istruzioni di montaggio della lampada

L'elemento fondamentale di Greenduino è la lampada a LED che servirà per illuminare tutto ciò che coltiverò all'interno dell'armadio-serra. Il progetto nasce anche per sperimentare l'influenza delle differenti frequenze di luce sulle piante, per cui per l'illuminazione ho scelto diversi tipi di LED, con potenza di circa 3W l'uno.
Le istruzioni riportate in questo articolo consentono di realizzare una lampada in grado di funzionare da sola alla massima potenza, ma con predisposizione per poter successivamente connettere il micro controllore Arduino per regolare l'intensità luminosa di ogni singolo colore/frequenza di luce.

Il sistema è composto da 18 LED:

10 LED rossi
4 LED blu
4 LED verdi (ho voluto montare anche questo colore per particolari sperimentazioni)

Ho scelto di acquistare i LED, i drivers necessari per il loro funzionamento, le ottiche e l'alimentatore presso LedSupply, un rivenditore specializzato degli Stati Uniti.
Non so se i prezzi sono i più bassi ma devo dire che il materiale è arrivato a destinazione in 3/4 giorni e la qualità mi sembra ottima. Se volete acquistare all'estero dall'Italia, ricordate di aggiungere alla spesa un 20% che verrà richiesto dal corriere per le tasse di dogana.

Specifiche tecniche dei LED (Luxeon K2 Online Datasheet):

Luxeon® Red K2 Star - $6.97 l'uno
- frequenza: 627nm
- 45 lm @ 350mA - 75 lm @ 700mA
- corrente massima: 700mA
- 2.95Vf - Forward Voltage
- LXK2-PD12-R00 Emitter
Luxeon® Blue K2 Star - $6.97 l'uno
- frequenza: 470nm
- 9.5 lm @ 350mA - 16 lm @ 700mA
- corrente massima: 1500mA
- 3.6Vf - Forward Voltage
- LXK2-PB12-K00 Emitter
Luxeon® Green K2 Star - $6.97 l'uno
- frequenza: 530nm
- 45 lm @ 350mA - 75 lm @ 700mA
- corrente massima: 1500mA
- 3.6Vf - Forward Voltage
- LXK2-PM12-R00 Emitter

I LED scelti sono composti dall'emettitore già presaldato su un supporto a stella che aiuta a dissipare il calore e semplifica le operazioni di saldatura e montaggio.

Nello schema sotto riportato ho sovrapposto le caratteristiche di frequenza della luce dei 3 tipi di LED con la luce assorbita dai componenti delle piante. Nell'asse verticale, per i LED, è rappresentata la distribuzione dello spetro relativo di potenza e in quello orizzontale la frequenza della luce in nm. Con i LED rossi e blu possiamo coprire la maggior parte dei picchi di assorbimento della clorofilla.

Per distribuire meglio la luce prodotta da ogni LED e proteggere l'emettitore ho acquistato 18 lenti con i relativi supporti da applicare ai LED. Ho scelto ottiche che convogliano la luce in un fascio con ampiezza di 15°

Ottica 15° - $1.50 l'una
Supporto per ottica - $0.25 l'una

Per utilizzare LED di questa potenza non è sufficiente collegarli all'alimentazione con una semplice resistenza in serie, ma serve un circuito che "piloti" l'emettitore assicurando una corrente costante con intensità adatta per il tipo di LED da accendere. Esistono varie tecniche per realizzare questo tipo di circuiti e in commercio si può trovare una vasta gamma di drivers già pronti per l'uso. Ho scelto di acquistare un tipo di driver di prezzo non eccessivo che ha tutte le caratteristiche necessarie per il mio progetto: il 3021 BuckPuck (scheda tecnica).

Circuito utilizzato per pilotare il gruppo di 5 LED K2 rossi

Questo dispositivo fornisce una corrente costante in uscita per pilotare i LED e non è necessario calcolare una tensione di ingresso precisa perchè è in grado di autoregolare l'uscita a seconda di quanti e quali LED vengono collegati.

Il driver è dotato di 6 pin:

2 in uscita per collegare la serie di LED (il modello da 1000 mA può pilotare fino a 18 LED da 1W o 6 LED da 3W)
2 per l'alimentazione che deve avere una tensione fra i 5 e i 32 V DC, se i LED sono in serie è sufficiente che la tensione in ingresso superi la somma della tensione necessaria ad ogni LED
2 per regolare l'intensità dell'illuminazione dei LED, ma tratterò questo argomento più avanti, non sono necessari se si vogliono utilizzare i LED alla massima potenza

Per la mia lampada ho utilizzato 4 driver:

3 3021-D-E-700mA BuckPuck, 2 per pilotare 2 serie di 5 LED K2 Rossi ed 1 per pilotare i 4 LED K2 Verdi - $14.99 l'uno
1 3021-D-E-1000mA BuckPuck per pilotare i 4 LED K2 Blu - $14.99

All'elenco di acquisti ho aggiunto:

Alimentatore 24VDC 150-Watt - $29.99
- Tensione di ingresso - 100-220VAC, 50-60 Hz
- Tensione di uscita - 24VDC
- Corrente di uscita - 6.5A
2 confezioni di Arctic Alumina Thermal Adhesive - $7.49 l'uno
- è un potente adesivo che resiste alle alte temperature che possono generare i LED e può servire da accoppiatore termico
viti e bulloni di varie dimensioni
basetta forata su cui saldare i drivers
Totale spesa di poco superiore ai 200€ (sdoganamento compreso)

Per la base della lampada ed il sistema di raffreddamento ho riciclato dell'alluminio: una lastra, delle barrette e dei dissipatori recuperati da vecchi personal computer (quelli applicati sui processori). I dissipatori sono predisposti per collegarci delle piccole ventole di raffreddamento, anch'esse provenienti dai pc, ma valuterò in seguito se sarà necessario questo lavoro.

Di seguito una sequenza cronologica di immagini che spero illustrino a sufficienza il tipo di lavorazioni necessarie per assemblare la lampada a LED.

Fase 1: decido la disposizione dei LED e ne segno la posizione sul supporto di alluminio lasciando 5cm di spazio fra un LED e l'altro.

Fase 2: incollo con l'adesivo termico i dissipatori cercando di coprire la superficie corrispondente a dove dovrò fissare i LED, sul lato opposto.
Fase 3: fisso con alcune viti dei profili in alluminio che servono a mantenere sollevata la base ed evitare di danneggiare i LED quando la lampada è appoggiata alla superficie del tavolo.

Fase 4: foro la base (ed i dissipatori sul lato opposto) e filetto i fori (diametro 3mm). Alcuni servono per fissare più saldamente i dissipatori alla lamiera, altri per attaccare i LED (non voglio incollare i LED, in modo da poterli sostituire facilmente se ce ne fosse bisogno)

Fase 5: tramite viti da 3mm fisso i LED alla base e li collego in serie con dei cavetti saldandoli a stagno.
Fase 6: ho terminato di installare le 2 serie da 5 LED rossi l'una, ora è il turno dei 4 blu e dei 4 verdi.
Fase 7: applico le ottiche ai LED fissandole con una goccia di adesivo termico.

Fase 8: monto sulla basetta forata i 4 drivers 3021 BuckPuck. Saldo ognuna delle 4 serie di LED al proprio driver. Collego l'alimentazione dei 4 drivers ad un morsetto. Saldo i pin per pilotare l'intensità luminosa a 2 morsetti, in modo che possa in seguito connetterli al "cervello" di Greenduino.

Fase 9: fisso la basetta alla base della lampada.

Fase 10: appendo la lampada nella parte alta dell'armadio utilizzando dei ganci e 4 catenelle di ferro in modo da poter regolare l'altezza della lampada dal suolo.

Ora non resta che collegare l'alimentatore da 24V e...

La luce sul fondo dell'armadio risulta uniforme ed i colori ben miscelati, penso che le coltivazioni gradiranno.

Presto nuovi aggiornamenti del progetto Greenduino!

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Tag: clorofilla, elettricità, fai da te, fotosintesi, grow lamp, illuminazione, LED, riciclaggio, serra Lascia un commento

Commenti (18) Trackback (0) iscriviti ai commenti di questo post

Nazareno
maggio 3rd, 2011 - 11:23

Mi inchino …… per: la conoscenza, la manualità e l’ordine del laboratorio. :) (casso)
Complimenti veramente. E soprattutto ammiro la generosità nel condividere le informazioni.
Peccato il prezzo dei singoli led :(:( , ma qui greenduino centra poco. :D
Thanks.

Open source open mind!

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Annitays
maggio 3rd, 2011 - 15:28

interessante! ma avete letto i vantaggi dei qled?
http://it.emcelettronica.com/qleds-nuova-generazione-di-led-l%E2%80%99illuminazione

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Giacomo Carnevale
luglio 6th, 2011 - 12:05

grandissimo, ma dove hai comperato i led?
Ti spiego il mio progetto, vorrei realizzare quello che tu hai realizzato ma in moduli,
mi spiego meglio, la tua lampada è formata da (diciamo perchè questa definizione è molto maccheronica HAHAHA) due “Quadrati” di L.E.D.s costituiti a loro volta da 5 led rossi 2 blu e 2 verdi, io vorrei invece formare piccole lampade da installare a più livelli nella mia serra di policarbonato e alluminio anodizzato, così immaginati 3 ripiani, ognuno fornito di 2 “quadrati” da 4 led rossi, 2 bianchi, 2 blu e uno UVtutti della stessa marca da 1 o 2 watt, anzi se li trovo più potenti li prendo, che ne pensi?? poi ci sarebbe tutto il resto che èè troppo lungo da spiegare, HAHAHAHAHA, Ciao!! Giacomo ^_________^

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- Giacomo Carnevale
  luglio 6th, 2011 - 18:40
  
  ah scusa sentendo un mio amico abbiamo deciso di abbandonare l’idea perchè scaldano troppo anche cercando di dissipare 90 w sono troppi, ma tu dimmi, suggeriscimi possibili soluzioni, grazie di tutto!!
  
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  - Igor
    agosto 10th, 2011 - 16:10
    
    …be, con un po di dissipatori a contatto dei led e ventole di ricircolo aria potresti controllare la temperatura.
    Il modello che ho realizzato non scalda eccessivamente ma devo ancora testarlo per bene perché, causa mancanza di tempo, ho dovuto temporaneamente sospendere i lavori a Greenduino. Dovrei però riprendere a breve e sarò felice di comunicare dati più precisi anche sulle temperature (installerò diversi sensori termici su lampada e serra).
    Spero che decidiate di riprendere il progetto, nel qual caso aggiornami, sono curioso.
    ciao
    
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- Igor
  agosto 10th, 2011 - 16:04
  
  Il link del rivenditore lo trovi nell’articolo, li puoi trovare diversi tipi di led.
  
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tepa
agosto 4th, 2011 - 23:32

complimenti per il lavoro.
mi piacerebbe fare un tutorial video del tuo lavoro e metterlo su you tube ed affini.
contattami se ti interessa.
e ancora complimenti

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- Igor
  agosto 10th, 2011 - 15:54
  
  grazie per i complimenti,
  realizzare un video-tutorial sarebbe bello.
  Se hai tempo e voglia fai pure, se ti serve del materiale fotografico sentiti libero di utilizzare le immagini dell’articolo, te ne posso fornire anche altre che non ho pubblicato nel blog, se serve.
  Ti chiedo solo di citare il link del blog se pubblichi qualcosa su altri siti.
  Se decidi di realizzare il video fammi sapere, sarò felice di pubblicare il video sul blog o inserire il link al tuo sito (se ne hai uno)
  ciao
  
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Beppe
agosto 30th, 2011 - 13:13

Bellissimo articolo… complimenti!!!
Mi hai dato l’idea che cercavo, grazie!!!

Cosa mi consigli per mettere in funzione 9 LED da 1watt per non spendere troppo ed avere una bella lampada simile alla tua?

Grazie ancora, ciao.

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Ade
settembre 14th, 2011 - 20:36

Ciao, complimenti per l’articolo.
Io sto cercando di costriure un pannello simile al tuo per una serra di 165cm di larchezza e 65cm di profondità.
Purtroppo non essendo esperta di elettronica e botanica, sto trovando difficoltà nella scelta delle caratteristiche tecniche dei led,nel calcolo della potenza che ognuno può sviluppare e dei lumens che devono avere.Quanti lumens devo raggiungere per una superficie del genere?
Grazie e spero in una risposta.

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Michele
settembre 16th, 2011 - 01:36

Grande sito, grandi commenti , grandi esperti !!!
Vorrei sapere, in quanto novizio, se e’ vero che nella stessa specie di pianta si possono trovare alcuni incroci piu’ foto-recettivi rispetto ad altri, agevolando quindi la produzione indoor con i pannelli led, e’ possibile? grazie e complimenti ancora !!!

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Filo
ottobre 4th, 2011 - 12:33

complimenti..probabilmente prenderò spunto ma..le piante gradiscono?

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- Igor
  ottobre 10th, 2011 - 08:27
  
  gradiranno, purtroppo per mancanza di tempo ho dovuto sospendere temporaneamente il progetto e non ho ancora coltivato nulla. Altre esperienze di amici con lampade a LED hanno dato buoni frutti. Anche io ora mi sto rimettendo al lavoro su Greenduino e spero di poter iniziare presto una coltivazione idroponica, che documenterò sul blog. ciao
  
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Renato
ottobre 10th, 2011 - 00:15

ciao e una cosa un po brutta da dirti ma su ebay vendono lampade gia fatte da 120 watt a 150 € spese di spedizione comprese …….. tu x fare 50 watt hai speso 200 € nn so cosa dire…… il proggetto mi piace molto ma preferisco aquistare qll gia costruite spendo meno e sono sicuro che funzionano alla perfezione………. bel proggetto cmq ciao.

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- Igor
  ottobre 10th, 2011 - 08:20
  
  Vero, non ho mai detto che la mia soluzione fosse la più economica.
  Certamente una lampada già fatta può essere più comoda e meno costosa, anche considerando che i prezzi delle luci a led stanno diminuendo (ora costano già meno di quando ho acquistato il materiale), ma se posso vorrei illustrarti alcune motivazioni che mi hanno indirizzato su questa scelta:
  1 – ho scelto LED di marca che probabilmente hanno qualità maggiore di alcuni prodotti a buon mercato (e chiare e ben dettagliate specifiche tecniche)
  2 – parte del costo totale è dovuto al fatto che ho realizzato 4 canali pilotabili separatamente in modo da poter regolare l’intensità luminosa dei 4 gruppi di led (ho dovuto per questo montare 4 diversi drivers).
  I 4 canali regolabili mi serviranno per studiare l’effetto della luce con diverse impostazioni e rapporti di luminosità blu/rossi
  3 – curiosità di vedere come funziona il tutto per poi poter realizzare altre soluzioni personalizzate utili magari per altri scopi.
  
  ciao e auguri per la coltivazione
  …se vuoi fammi sapere come va la tua lampada, potrebbe servire anche a me.
  
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  - Pino
    novembre 5th, 2011 - 20:24
    
    Ciao, ho letto con molto interesse il tuo articolo, ti volevo chiedere questo: è possibile aggiungendo dei led bianchi far si che la dominante rossa sparisca? in modo da rendere la visione delle piante (nel mio caso orchidee),più naturale? e se si in che proporzione?
    
    ( RISPONDI )
coire1
ottobre 16th, 2011 - 11:07

Ciao, ho preso molti spunti dal tuo sito internet per la creazione della mia serra automatica indoor che è anche una prototipazione per eventuali coltivazioni outdoor. Ho utilizzato Arduino e Garduino (che permette illuminazione e irrigazione automatica) e ho effettuato i miei upgrade tra cui la tenda mobile che copre o scopre le piante per coprirle dal freddo o per concentrare la luce artificiale. Il prossimo passo, e qui utilizzerò tutte le tua informazioni, sarà l’uilluminazione a risparmio con i LED. Se vuoi dare uno sguardo visita:
http://techgardening.blogspot.com/
Grazie per il tuo lavoro!!!

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gurzo
dicembre 7th, 2011 - 13:42

ciao mi sto letteralmente mangiando i tuoi articoli su questo blog!!!! complimenti, comunque se ti interessa ho trovato questo rivenditore ebay da cui molto probabilmente comprerò gran parte delle cose necessarie per lanciarmi in questa avventura, te lo linko, magari ci dai un’occhiata
http://stores.ebay.it/TECNOIMPIANTI-ELETTRONICA
non so se sia il migliore in circolazione, ma per lo meno è italiano ed in italia, quindi sicuramente più comodo che un rivenditore USA

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