水草LED灯基础原理及制作教程（原创）

水草LED灯基础原理（嘉装diy砖家原创）


当电子经过半导体晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高，不同材料有不同带隙，从而发出不同光谱颜色的光。

在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光是由多种单色光（七彩之一）合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而日光灯和电视机中的白色光是由三基色红、绿、蓝合成。

可见光谱范围内，蓝紫光携带能量最多，桔光、红光携带的能量最少。因此白色LED都是用蓝基发光的方法提高发光效率。蓝光最高流明
白光大功率LED光效记录已超过200Lm/w（白炽灯只有10-15）。目前国内封装LED水平基本都可达单颗100-140Lm/w左右,但最常用大功率1w的单颗白光在80-100流明每瓦左右，单颗1瓦红光30-35流明（350mA），蓝光20-30流明（350mA），绿光可60-80流明（350mA），黄光30-50流明（350mA）。所以从效率上来说，白光led是比较好的选择。

LED有几种方式构成白光，目前常用的是RGB三元芯和蓝黄发光，还有红绿蓝三波长发光但比较少见：

RGB三芯LED就是红绿蓝三个发光二极管封装进一个芯片，三个光体即可单独发光也可以同时发光还可以单独调节明暗，这样就可以调节中和发出任何想要的可见光颜色。我们常见的户外led电视墙和商业楼体LED动画图案就是这个原理。

二波长发光（蓝色光＋黄色光）或三波长发光（蓝色光＋绿色光＋红色光）的模式，就是蓝色发光体上覆盖吸收紫外线激发黄色或绿色或红色的荧光粉。商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，因为光电效率高、体积小和可控性高等多种优势，随着技术进步和成本降低，LED将逐渐取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯等市场。

上述几种模式的白光LED，都有蓝色光，就是说所有白光LED都已经带有丰富的蓝色光谱，都可以用来种植水草。

但是有更丰富蓝绿红光谱的（全彩）LED会比只有蓝黄的LED显色性更好，因为非发光体物质是通过反射光谱来显色，就是说如果绿叶没有绿光谱照射时是不显示绿色的，这就是为什么不同的灯照射同一棵草会有不同感觉。自然日光下的草看起来反而不如T8/T5三基色荧光灯照射的视觉效果好，因为三基色荧光灯有饱满的绿色和红色光谱，让水草和鱼反射更多的红色绿色。

LED的显色缺陷就是有可能缺乏部分绿色和红色光谱，使得水草看起来不够绿，鱼儿看起来不够红。我本人用正白全彩LED做过实验，与T8荧光管相比，三角灯明显不够红，水草不够绿。

目前从效率和观赏性来说有4种LED方案可选择：
a 正白光+少量植物蓝光+少量植物红光
这种方案使用最为广泛，大部分成品LED灯都是用此方案，从几十元草帽灯珠的廉价LED到几千元的高端LED都有此类搭配，好处较多：光电效率高，光合效率高，白光观赏性好，成本适中。缺点是缺乏调色变色，不观赏时白光光效不够高耗电较多。

b RGB三芯LED+调光器
理论可以实现16万色，可随心所欲变色，遥控的触感调色器或WiFi手机app调色甚至可随音乐变色（调色器几元到上百元不等），让人用起来科技感十足，都有成品套件制作极为方便，无人观赏时只开红蓝灯可节电30%。不足就是光效不如纯白光高。

c  红绿蓝三色灯珠组合搭配+调光器
可随心所欲变色，也可用遥控的触感调色器甚至WiFi手机app调色，光电效率比RGB高，无人观赏时只开红蓝灯可节电30%。不足是成本比用纯白和RGB灯珠高些，没有成品套件对DIY技术要求稍高。有网友使用成品单色红绿蓝硬灯条各一条装上组合出白光，效果已经得到证实，绿草生长和红草发色都很好。



ps 尽量不使用带电阻的成品灯带灯条，因为这种灯条为了通用性加装的限流电阻实际上等于把电能的四到十分之一变成了无用的热量，会让灯条温度过高LED快速光衰（散热不良最短的光衰只有几个月），而且如果使用恒流电源这种电阻设计是多余的。建议使用单颗灯珠或无电阻灯条+恒流电源。
还要尽量使用恒流电源而不要使用恒压电源，因为LED安全电压范围很小一般是控制电流决定亮度，恒流相对来说更对LED安全可靠。而且恒压电源接上质量不够好的灯带会因为线损导致远端电压降低很多，发光明显变弱。

光谱来说纯白灯珠还是有缺乏红光的瑕疵，但还有某些高档成品LED是纯白色灯珠的，虽然宣传说是岛国特殊调制的世界顶级LED发色配方，但从光谱来看和其他大厂LED差不多（我在逐渐整理分析高端LED光谱），且还缺乏红光，因此，其价格是DIY的数倍甚至十倍，但其效果是否真比DIY的好得多呢，还是持保留态度吧。大量事实证明diy的LED灯完全可以超过传统灯和成品LED，而且可以红草发色明显。


就目前diy砖家看到的光谱来说，相较于DIY的，价格高昂的成品LED没有什么特殊光谱和其他优势，LED更适合通过DIY实现超高性价比和实用性。


来看看LED的光谱，结合上文的原理解释就可以很好理解LED的利弊

我的30X30缸使用的是12个1瓦正白灯珠+300毫安恒流电源+铝合金灯架+有机玻璃泛光板，成本三十来元。灯成品的尺寸是32X25X1厘米，别人看了都很赞，绝对超薄超轻。现在还缺対亚克力的脚架，正在设计中。

连续开灯几天的温度只有三十来度（高于气温几度）。3030缸内已经中了几种红草和粉草，大概一周后可以看到效果了。

经过不间断开灯测试，灯散热板表面温度比气温高几度而已，1w灯珠串联，使用恒流300ma的恒流电源。灯在那么低的温度寿命至少1-2万小时，不太可能一两年就需要换灯的。

所以不推荐大家使用高热量的成品带电阻灯带，这种灯带可能超过50度，散热不好的话几个月就光衰了。


昨天又用废旧台灯改造了个LED台灯（可照20-30缸），使用4个3瓦灯珠，恒压12伏电源，测得实际电流是300毫安，功率是3.6瓦，基本不发热，发光也明显大于同亮度1瓦灯珠。所以我考虑是否用大灯珠小功率来降低发热提高寿命和效率。

下一步要购买照度计，测量不同功率的灯珠在不同电流电压中实际功率+温度+照度，并作成复合曲线图，找到最优的电流电压方案，实现低温高效。

今天整理一下可以上旧台灯改造LED的教程

30X20超薄灯等弄个合适的灯架脚座后上教程

已经做了3个灯和几个实验，不过暂时没空整理好教程和说明而已，LED的效果是毋庸置疑了。
LED教程网上也很多的。

DIY灯的主要问题是限于灯架材料（套件）不好找，要么不好看，要么价格太高（弄出来可能比成品灯还贵）。我最近在折腾怎样弄到好看廉价的铝合金灯架和配套支脚，有必要的话让朋友铝合金厂开个灯架模具，据说只要千把块，以后大家想弄就方便多了。
现在这里好几个草友看到我自己弄的LED灯的红草效果，都让我赶紧弄出成品来，关键是价格和能耗与其他灯比太有优势了，还能有很多特殊调校的实用功能。

我做一个12瓦30缸超薄LED（32X20X1），变压器+灯珠+铝合金灯架+有机玻璃板+支脚，总成本大概30元而已。 60缸估计可控制在50元左右。效果绝不输一倍功率的T5/T8。

我现在60成品缸diy了24瓦的LED（有散热风扇+弧形铝合金散热反光罩+有机玻璃罩面灯），总成本60元左右。做时候是30瓦的，觉得亮了，减到24瓦，没co2莫斯都明显冒泡。稍后上教程