Heute geht es um eine LED-Leuchte mit ordentlich Power, ein Thema auf das schon viele der Nanoquarium-Leser seit einiger Zeit warten. Endlich habe ich die Zeit gefunden, die erste größere Leuchte für Süßwasseraquarien in heimischen Gefilden umzusetzen. Entstanden ist dabei eine LED-Leuchte mit extremen 12.000 Lumen. Das Aquarium selbst ist ein klassisches Würfelaquarium mit 65x65x65 cm3 Kantenlängen. Das macht eine Literzahl von rund 275l.

Das Ziel war es eine Leuchte zu bauen, die es ermöglicht auch lichthungrige Pflanzen wie beispielsweise kubanisches Perlkraut oder Nadelsimse hochzuziehen. Zudem soll die Lampe in einem flachen Gehäuse daherkommen und passiv gekühlt werden.

Gerade letzterer Punkt hat mir einiges an Kopfzerbrechen bereitet, sodass ich mir stets die Option offen halten wollte einen aktiven Kühler zu integrieren – nur für den Fall. Am Ende liegt der bestellte Lüfter jedoch nur rum, da die passive Kühlleistung tatsächlich ausreicht.

Wenn auch dich interessiert wie mir diese Leuchte gelungen ist, ich den ein oder anderen technisch Kniff bewerkstelligt habe und was bei der nächsten Leuchte verbessert werden kann, lies an dieser Stelle einfach weiter.

Eine quadratische LED-Leuchte mit 45 Lumen pro Liter

In der Planungsphase wurde als Richtwert festgelegt, dass die Lampe mehr als 40 Lumen/Liter haben soll. Das sollte bei größeren Becken auch lichthungrige Pflanzen ausreichend mit Energie versorgen.

An dieser Stelle war mir bereits klar, dass das Aquarium vielleicht sogar weniger Lumen pro Liter benötigt, dass von vornherein eine Dimmung vorgesehen werden sollte. Bekanntermaßen ist der Lumen/Liter-Wert zwar ein grober Richtwert und eine gute Grundlage für die Berechnung, jedoch der Lux-Wert, also der Lichtstrom pro Fläche, der wichtigere Wert für die Pflanzen. Bei größeren Aquarien überlagern sich die LED-Lichtkegel deutlich besser als bei kleineren Aquarien. Aus diesem Grund setze ich bei größeren Aquarien den Lumen/Liter-Wert etwas niedriger an, als bei unseren Nanoaquarien. Konkret heißt das bei Nanoaquarien in Richtung von 60 bis 80 Lumen/Liter zu gehen, bei größeren Aquarien ab 200l für die gleichen Pflanzen in Richtung 30 bis 40 Lumen/Liter als Berechungsgrundlage für die schwierigsten Pflanzen zu wählen.

LED Leuchte Do it your self 1

Um es an dieser Stelle vorweg zu nehmen: die Leuchte erzeugt bei 80 cm und voller Leistung über dem Boden in etwa 9000 Lux. Zum Vergleich: Eine ADA Aquasky liefert bei der 30l-Variante rund 5000 Lux. Somit sollte eine Dimmung bei größeren Aquarien genutzt werden, um die Lichtmenge ggf. zu begrenzen. Dazu weiter unten mehr.

Der Aufbau in wenigen Schritten

Bei einem Würfelaquarium bietet sich rein optisch und auch praktisch eine hängende, quadratische Leuchte an. Dafür werden 4 Seilbefestigungen in die Decke gebracht und an der Lampe befestigt. Die größte Herausforderung liegt hierbei in dem richtigen Positionieren der Bohrlöcher. Schließlich soll die Leuchte später möglichst gut mittig über dem Aquarium schweben.

Die Lampe selbst besteht weitestgehend aus Aluminium-Teilen, die in nahezu jedem Baumarkt oder bei Ebay erhältlich sind. Als Grundkörper dient ein Alu-Flachprofil mit 3 mm Wandstärke und den Dimensionen von 50 cm x 50 cm, womit eine gute Stabilität gegeben ist und die Leuchte zugleich nicht zu schwer wird.

NanoQB Natural LED angeordnet 1

An den Seiten wird rechts und links je ein Alu-U-Profil (20x10x2 cm3) befestigt. Damit kann eine Scheibe in die Lampe geschoben werden. Ein Vorteil des Hereinschiebens ist, dass die Scheibe jederzeit herausnehmbar ist und gereinigt werden kann. Damit können sowohl Kalkflecken oder Staubreste einfach entfernt werden. Das ist insofern wichtig, da die Lichtdurchlässigkeit der Scheibe enorm wichtig für die Effizienz der Leuchte ist. Weitreichende Verunreinigungen der Scheibe können zu erheblich weniger Licht bei den Pflanzen führen. Bei Süßwasseraquarien ist der Verschmutzungseffekt noch relativ gering. Bei Meerwasseraquarien sollte die Scheibe jedoch regelmäßig gereinigt werden.

Die 2 mm starke Scheibe habe ich mit einem einfachen Glasschneider etwas verkleinert, da das Endmaß etwas unter den üblichen 50×50 cm2 liegt.

Als Abschluss der beiden U-Profile dient vorne und hinten je ein Alu-Flachprofil (20×5 cm2). Damit kommt die Lampe in einem zeitlosen und schlichten Look daher.

Ein Ziel beim Konzeptionieren der Lampe war es eine möglichst einfache Bauweise zu erreichen. Die Devise heißt somit Kleben statt Bohren. Die U-Profile und die Flachprofile werden per Uhu-Schnellfest an der Grundplatte befestigt. Das vordere Flachprofil wird jedoch nicht festgeklebt, da hier die 2 mm starke Glasplatte hineingeschoben werden soll. Wie soll das Profil nun fest und abnehmbar zugleich sein – ohne Schrauben?

NanoQB Natural LED in Reihe verkabelt 1

Abnehmbares Glaseinschub durch Magnetkraft

Um ein einfaches Abnehmen der Scheibe, zu ermöglichen, wird das vordere Flachprofil mit Magneten befestigt. Hierfür werden rechts und links je 2 gewöhnliche, würfelförmige Neodym-Magnete festgeklebt. Das hat sich im Nachhinein bei der Montage als relativ schwierig erwiesen, da diese gerne an allen erdenklichen magnetisch leitenden Gegenständen hängen bleiben.

Zu achten ist hierbei auf einen Abstand von rund 5 – 10 mm, da diese kleinen Würfel eine unglaubliche Anziehungskraft haben, die selbst der Uhu Schnellfest bei zu kleinem Abstand nicht halten kann.

Nach ca. 3 Klebeversuchen mit anwachsenden Abständen, ist es mir gelungen diese endlich dauerhaft zu befestigen. Dafür wird jedes Paar gleichzeitig in der richtigen Position mit einem kleinen Abstandhalter festgeklebt, bei mir waren es vier 10-Cent-Münzen. Das gleichzeitige Festkleben gewährleistet, dass das Flachprofil anschließend in der richtigen Position herangezogen wird.

In dem nächsten Bild sind die Magnete neben den Schrauben für die Seilaufhängung zu erkennen. Dort ist auch gut zu sehen, dass hier ein erheblicher Spalt dazwischen liegt. Die Magnetkraft ist immer noch groß genug.

LED-Module fertig verkabelt 1

LED’s und die passende Stromversorgung

Als Lichtquelle kommen die NanoQB Natural LED-Module zum Einsatz. Bekanntermaßen beinhaltet jedes Modul 6 Cree XP-G2 R5 bei einer Farbtemperatur von 6500K.

Insgesamt werden 8 Module verbaut, um den immensen Zielwert von 12.000 Lumen zu erreichen und zudem eine optimale flächige Ausleuchtung zu erhalten. Bei der LED-Anordnung habe ich darauf geachtet, dass die meisten Module möglichst am Rand positioniert werden und zwei Module für eine gute mittige Beleuchtung sorgen. Damit werden auch die schwierigen Eck- und Randbereiche optimal ausgeleuchtet, was die abschließende Messung mit dem Luxmeter bestätigte.

Die Stromstärke des Netzteils soll bei 700 mA liegen, wobei eine Option auf Dimmung gegeben sein soll. Zwischen 350 und 700 mA arbeiten die LED’s im optimalen Bereich. Sowohl Effizienz als auch die Wärmeentwicklung sind in diesem Bereich optimal, was sich zudem positiv auf die Lebensdauer auswirkt.

Als LED-Netzteil kommt das von mir gerne empfohlene Meanwell der HVGC-Serie zum Einsatz, konkret das Meanwell HVGC-150-700A. Die “150” steht dabei für 150W Gesamtleistung. Die 8 Module mit ihren 48 LED’s erzeugen bei 700mA pro LED 2 Watt, was insgesamt eine Leistung von 96 Watt erfordert. Da ein LED-Netzteil möglichst nie am Rand seiner Leistung betrieben werden sollte, und an den Kabelleitungen etc. auch etwas Leistung abfällt, fiel die Wahl auf die 150W Version.

Meanwell HVGC vorm Einbau 1

Meanwell stellt diesen LED-Treiber neben der 150W-Variante auch in 65W und 100W her, was für die meisten größeren LED-Leuchten eine gute Auswahl bietet. Ein weiterer Vorteil dieses Netzeils ist der weite Spannungs- bzw. LED-Anzahlbereich. Hier können sowohl wenige LED’s von unter 20 Stück bis rund 70 betrieben werden. Damit kann das Netzteil auch für andere Projekte verwendet werden.

Ein Netzteil mit integrierter Dimmung

Kommen wir zu angesprochenen Dimmung. Meanwell stellt das HVGC in den zwei Varianten “A” und “B” her.

Bei der A-Variante kann die Stromstärke zwischen 420 mA und 700 mA variiert werden. Somit ist es möglich die LED’s auf nahezu die Hälfte herunter zu dimmen, falls die Lichtleistung doch zu hoch sein sollte.

Die schwer erhältliche “B”-Variante hat zwei zusätzliche Kabel für die Dimmung an der Ausgangsseite. Hier kann die Dimmung entweder durch Wiederstände (z.B. Drehpotentiometer), 1-10V Spannungen oder PWM-Signale stufenlos ziwschen 0 und 100% erfolgen. Damit ist B-Variante für eine computergesteuerte Dimmung äußerst interessant. Ein sanftes Einschalten sowie Ausschalten ist mit einem Mikrocontroller und PWM-Ausgängen (z.B. Adruino) möglich.

Für den Anfang kann bei der B-Variante ein einfaches Potientiometer befestigt werden. Mit etwas Zeit und Muße kann dann eine Dimmsteuerung per Mikrocontroller gebaut werden.

Als Litzen-Kabel ziwschen den LED’s kommt ein 1,5 mm2 starkes Kabel zum Einsatz, sodass die Leitungsverluste möglichst gering gehalten werden können. Das Kabel vom Netzteil zur LED ist ein 4-adriges 1,5mm2 Kabel. Wozu 4-adrig? Stichwort Mondlicht, mehr dazu gleich.

Schukostecker verkabeln 1

Das 4-adrige Kabel wird auf der Rückseite durch einen Kabeleinlass in das Gehäuse geführt. Aufgrund der kompakten Bauform, konnte ich den Kabeleinlass nur in das Loch kleben, was sicherlich nicht die optimalste Variante ist, jedoch ihren Zweck erfüllt. Mehr dazu im Bereich der Verbesserungsvorschläge.

Mondlicht – Licht für Nachtschwärmer

Als kleines Schmankerl hat die Lampe in der Mitte ein Mondlicht spendiert bekommen. Dafür habe ich im Vorfeld einen Test mit einer Cree XTE blue sowie einer Cree XTE royal blue gemacht. Die XTE blue gibt eher ein türkises Licht ab, wobei die XTE royal blue ein schönes kaltes blaues Licht erzeugt. Die Wahl fiel damit schließlich auf die letztere Variante.

Eine mittig angebrachte Cree XTE royal blue bei 500mA leuchtet das gesamte Aquarium super aus und erzeugt ein unglaublich schönes Mondlicht.

Mondlicht Aquarium 1

Das Mondlicht wird über einen zweiten Stromkreis mit einem Goobay 500mA Konstantstromnetzteil betrieben. Dafür sind die insgesamt 4-adrige des Versorgungskabels nötig.

Kurz vor der automatischen Abschaltung des Licht per Zeitschaltuhr, wird in einem zweiten Stromkreis das Mondlicht per Zeitschaltuhr angeschaltet. Nach “Sonnenuntergang” leuchtet das Mondlicht noch 3 Stunden, ehe im Aquarium finstere Nacht einzieht und der Mond von Wolken verdeckt wird. Auch morgens leuchtet zuerst das Mondlicht für einige Stunden bevor schließlich die Sonne aufgeht.

Feintuning – Vermeidung von Blendeffekten

Im Bereich des Feintunings fällt die Vermeidung von Blendeffekten. Als einfaches und effektives Mittel kann durch die Verwendung von LED-Linsen die punktförmige Lichtquelle ausgemerzt werden. Da das Becken relativ hoch ist, werden insbesondere kleinere Gäste durch den Einsatz von Linsen nicht mehr geblendet. Verwendet werden weiße, kompakte und selbstklebende 90°-LED-Linsen, die im Nanoquarium Shop demnächst erhältlich sein werden.

LED Linse auf LED 1

Am Rande: Durch die Linsen wird neben der Vermeidung der Blendwirkung das Licht effektiver in das Aquarium gebündelt. Bei größeren Abstand der Leuchte vom Becken kann damit die Effektivität gesteigert werden.

Was lief gut und was kann besser gemacht werden?

Nach dem ich nun die Details zum Aufbau geteilt habe, geht es um eine entfernteren Blick von außen. Bei ziemlich jedem neuen Projekt gibt es Stolpersteine oder Sachen, die vorher nicht bedacht wurden. Was lief gut und was lässt sich beim nächsten Projekt verbessern?

Positiv lief…

Besonders schön und überwältigend sind die Farbbrillianz der Neons und der Pflanzen, sowie der deutliche Helligkeitsunterschied der neuen Beleuchtung. Im Vergleich zu den beiden zuvor verbauten T5-Röhren ist hier ein enormer Qualitätsprung zu verzeichnen, was ohne Zweifel das Hauptziel des Projektes war. Für den Anfang wird die Beleuchtung auf 420mA heruntergedreht – was immer noch sehr hell ist – und beobachtet, ob sich die Pflanzen (bald auch HCC) in gewünschter Form entwickeln. Sollte doch mehr Licht nötig sein, wird die Beleuchtung schrittweise aufgedreht und beobachtet wie sich die Pflanzen verhalten. Auch mit der Beleuchtungsdauer wird dabei experimentiert. Hier planen wir ein Youtube-Video zu den Fortschritten zu veröffentlichen, also sei gespannt.

12000 Lumen über Würfelaquarium 1

Als ebenfalls positiv ist die relativ geringe Wärmeentwicklung zu nennen. Bei 420mA wird die Leuchte kaum Handwarm, und das obwohl keine speziellen Kühlrippen verwendet werden, sondern eine gänzlich glatte Oberfläche. Selbst bei voller Leuchtleistung, also 700mA, reicht die Kühlleistung noch aus, auch wenn die Leuchte schon merklich wärmer ist. Insgesamt bleibt die Lampentemperatur auch bei Volllast unter 50°C, was ich stets als Richtwert für eine Passivkühlung betrachte. Über 50°C sollte eine aktive Kühlung verwendet werden.

Pflanze unter 6500K 1

Das Design gefällt mir auch sehr gut, wenngleich das stets Geschmackssache ist. Die hängende Montage mit 4 Seilen erzeugt einen ruhigen Eindruck und hat zudem auch praktische Vorzüge. Wenn du dich nun fragst wie man im Becken arbeiten kann, hier kein kleiner Tipp. Spanne zwischen je zwei Seilen einen S-Haken. Damit wird die Leuchte um ca. 20 cm höher gelegt, womit bei der Arbeit im Aquarium noch die komplette Ausleuchtung der Lampe genutzt werden kann und die Lampe selbst nicht im Weg ist.

Über die weiteren gelungenen Dinge wie Mondlicht , Vermeidung von Blendwirkung und Magnetische Abdeckung wurde bereits oben berichtet, sollte an dieser Stelle jedoch nicht unbeachtet bleiben.

Moos im Aquarium 1

Verbessert werden kann…

Natürlich gibt es auch Sachen die beim nächsten Projekt verbessert werden können und sollten. Da ich demnächst eine nahezu identische Leuchte für das schwierigere Meerwasserumfeld mit von mir entwickelten Meerwasser-Modulen (Pssst) bauen werde, ist die kritische Auseinandersetzung unbedingt nötig.

Als erstes ist die Grundkonstruktion zu nennen. Hier werde ich das nächste Mal einen ähnlichen Weg gehen. D.h. eine Aluminium-Platte, diesmal jedoch ebenfalls wie die Seiten eloxiert, und etwas andere Profile im Unterbau werden verwendet. Ins Auge habe ich dabei die Profile von Alu Steck gefasst. Damit ist es ebenfalls möglich die Scheibe abzulegen und hin und wieder zu reinigen, das – wie oben beschrieben – beim MW-Aquarium besonders wichtig ist.

Auch wenn die Kühlleistung für das Süßwasseraquarium ausgereicht hat, kann diese noch verbessert werden. Bei einer Kantenlänge des Aquariums von 65 cm, hätte die Leuchte auch ohne Probleme 60cm Kantenlänge haben können, was im Vergleich zur verwendeten Kantenlänge der Leuchte von 50cm immerhin einen Flächenzuwachs von 44% bedeutet. Damit sollte die Kühlleistung für die neue MW-Lampe ebenfalls genügen, da hier etwas mehr Lichtleistung nötig wird.

Bei dem jetzigen Projekt wollte ich möglichst ohne Bohren auskommen, was größtenteils, bis auf den Kabeleinlass und die Seilabhängung, gut gelungen ist. Bei dem neuen Projekt werde ich jedoch auf das Ankleben des Unterbaus verzichten und die Löcher für die Seilabhängung durch den Unterbau ebenfalls durchbohren. Das hat den Vorteil, dass die Profile des Unterbaus jederzeit neu ausgerichtet werden können. Ein Ankleben entfällt somit und Gewindelöcher sind weiterhin nicht zwingend nötig.

Zudem würde ich bei der gleichen Lampe die Profile etwas höher kaufen, sodass der Kabeleinlass auch ohne Kleben befestigt werden kann. Die wahrscheinlichere Umsetzung ist jedoch das Einbringen von 2 kleineren, kompakten Kabeleinlässen mit zwei getrennten Stromkreisen. Damit kann die Leuchte auch weiterhin kompakt in der Höhe gebaut werden.

Zu guter Letzt ist die Verwendung von Magneten zu nennen. Auch wenn diese ihren Job wirklich toll erfüllen, so rutscht die Abdeckung stets 1-2 mm nach untern, womit sich dort ein kleiner Spalt bildet. Das Resultat ist, dass in diesem Spalt die LED’s leicht durchscheinen. Das habe ich dann mit einem dahinter geklebeten 5mm starken Moosgummi gelöst. Dieser Effekt sollte bei der erneuten Verwendung von Magneten als Befestigung der abnehmbaren Front berücksichtigt werden. Im neuen Projekt kommen diese jedoch wahrscheinlich nicht zum Einsatz, da die unteren Profile nur gesteckt werden brauchen, und somit ein seitliches Profil zur Reinigung abgezogen werden kann. Ansonsten kann ich jedem Bastler empfehlen mit Magneten herumzuspielen. Es macht wirklich wahnsinnig Spaß und ermöglicht kreative Ideen, gerade bei einer modernen LED-Leuchte.

Einkaufsliste zum Nachbauen

Da doch einige Teile zusammen gekommen sind, zeige ich dir meine Teileliste mit entsprechendem Link:

ArtBezeichnungAnzahlLink
StromversorgungMeanwell HVGC-150-700A1klick
Schukostecker (für Meanwell)1zum Produkt
Goobay 500mA Konstantstrom1zum Produkt
Stromstecker mit Schalter (für Goobay)1zum Produkt
Verteilerdose1zum Produkt
Wago Klemmen (in Verteilerdose)2zum Produkt
2x0,75mm2 Kabel (Goobay zur Verteilerdose)1zum Produkt
4x1,5mm2 Kabel (Verteilerdose zur Leuchte)1zum Produkt
Kabeldurchführung (Leuchtengehäuse)1zum Produkt
1,5 mm2 Litze (Verbindung LED-Module)1zum Produkt
GehäuseGrundplatte aus Aluminium1zum Produkt
U-Profile aus Aluminium2zum Produkt
Flachprofile aus Aluminium2zum Produkt
Würfelmagnet4zum Produkt
2-er-Seilaufhängungs-Set2zum Produkt
LichtNanoQB Natural LED8zum Produkt
Cree XTE Royal Blue1zum Produkt
90° Linsen48zum Produkt

Würfelaquarium Süßwasser 1

Fazit

Die neue LED-Leuchte hat wahnsinnig Spaß in der Planung auch Umsetzung gemacht. Der beste Moment war, als die Leuchte das erste mal eingeschaltet wurde und das Aquarium in einem buchstäblich anderen Licht erhellt hat. Insgesamt kann das Projekt als großer Erfolg verbucht werden, wenngleich es hier und da ein paar Änderungen sinnvoll sind.

Ich hoffe auch dir damit ein paar neue Ideen für dein nächstes Projekt gegeben zu haben. Bei Fragen, Anregungen, Kritik steht dir wie immer unsere Kommentarfunktion zur Verfügung. Ich würde mich freuen von dir zu hören!