[jikko77]

Questa guida è un estrapolato di diversi link trovati sul web.
Tutti progetti di pannelli DIY per growing.
I crediti vanno a:

Gaius originale: diy-led-grow-lights-with-cree-cxa3070-cobs-and-cpu-coolers

Rives originale: The VolksLED - The People's DIY Fixture e originale: DIY Hybrid LED/PL-L Luminaire

REALSTYLES originale: REALSTYLES DIY CXB3590 TUTORIAL

Dion originale: LED FAQ) Building and DIY

OldGuyInOregon Parallel diode circuits and current limiting

Per primo seguiremo il lavoro di Gaius, per poi passare a quello di Rives.
I lavori di Rives sono particolarmente ben fatti, ben spiegati, ma hanno una compente di design che ne alza il grado di difficoltà.

le “info generiche” sono prese dal post di Dion, che reputo uno dei meglio spiegati.
le spiegazioni sui circuiti in parallelo e le limitazioni sono di OldGuyInOregon (ma devo dire grazie a Dion se ho trovato questa piacevole lettura) oltre tutto mi ha fatto scoprire una sezione che ignoravo: Growroom Designs & Equipment

Non ci saranno commenti in merito alle scelte di design o dei componenti. L’ evoluzione in questo campo è così frenetica che è quasi impossibile conoscere a menadito tutti possibili led usabili in campo growing.
In maniera generica si suggerisce l’ uso dei led della Cree serie cxa o cxb, con relativo adeguamento dei drivers e delle componenti di dissipazione, con degli holder appositi per tali chip.
Attualmente questi led sono considerati tra i migliori sia per efficacia che per rapporto prezzo/qualità.
Il motivo per cui vengono consigliati gli holder è per una maggior facilità di cablaggio e fissaggio, oltre che molti offrono un isolamento tra fili/led e agenti esterni, vi ricordo l’ alta umidità e possibili schizzi d’ acqua nella grow box.

questa guida non è assolutamente da intendere come un manuale o altro di questa natura, serve solo per darvi un idea di come fare il vostro pannello a led e di come assemblarlo.






qui sopra i due possibili metodi per assemblare un sistema luminoso, nei disegni è rappresentato un CXA2011.
Di tutta la famiglia CX è l' unico che ha due asole nella parte in ceramica alla base del chip.






Info generiche prima di iniziare:

Se decidete di farvi un pannello a led:
- Valutate quali sono i vostri bisogni.
- Valutate lo spazio che volete illuminare.
- Studiate come volete posizionare i led dentro la grow box.
- Studiate bene le temperature che avete sia nel box che nella stanza in cui tenete il box.
Quando avrete le idee ben chaire allora potrete partire con la lista della spesa.
prima decidete quali chip LED usare, poi valutate come li volete collegare (serie o parallelo) e quindi comprate il driver/s e poi un heatsink/s (dissipatore per CPU) adeguato al massimo valore di temperatura a cui quel chip può arrivare, non lesinate sul dissipatore può fare un buon o cattivo pannello.
i migliori dissipatori sono quelli in rame, ma sono molto costosi.
Quelli che vanno per la maggiore, ora, hanno un cuore in rame, che rimane in contatto con la cpu e delle “ali” in aluminio.
Esistono due tipologie di dissipatori, quelli attivi, cioè con ventola e quelli passivi, cioè senza componenti meccaniche mobili.

non mi sento di consigliarvi nessun dissipatore passivo per questo lavoro, anzi verificate che la ventola sia performante, sia in termini di rotazioni che di flussi d’ aria mossi, se siete dei pignoli del rumore verificate anche la rumorosità di questa.

Esistono tante ventole, più o meno rumorose e più o meno performanti, alcune hanno i classici due fili (positivo e negativo) e altre possono arrivare ad averne adirittura 4;
Le ventole a 3 fili sono le classiche, semplicemente gli dai tensione e loro girano. Il terzo filo è il segnale tachimetrico, serve a poter monitorare la velocità a cui gira la ventola.
come dicevo esistono anche quelle a 2 pin, che sono le stesse ventole di cui sopra, ma senza sensore tachimetrico.

Quelle a 4 pin, per funzionare necessitano di un circuito PWM.
hanno bisogno di una tensione costante, nel caso delle ventole per PC 12V, e la velocità è controllata, non variando la tensione, ma variando un segnale elettronico a impulsi (detto appunto PWM), che viene inviato alla ventola tramite il 4° filo.
Maggiore è il numero di impulsi, e maggiore è la velocità.

Queste ventole hanno il vantaggio di riuscire a girare a velocità molto basse avendo sempre 12V; ma hanno lo svantaggio che serve un circuito particolare per gestirle.

La capacità di regolare la velocità di queste ventole dipende dall'hardware. Devo avere un circuito che mi permetta di lavorare con il segnale PWM.
un modo veloce per verificare che il dissipatore sia piatto è quello di usare una lametta per rasoio.
Per andare a correggere questo difetto si andra ad applicare uno strato di pasta termica.
Attenzione: se abbondate troppo con la pasta termica otterete l’ effetto contrario, cioè andrete a cereare uno scudo termico tra il dissipatore e il led.
Il compito della pasta termica non sarà solo quello di favorire lo scambio di calore tra led e dissipatore, avrà anche il compito di aumentare la superficie di contattato tra dissipatore e led, quindi andare a riempire gli spazi vuoti che ci saranno per le imprecisioni del dissipatore:




Qui un esempio di dissipazione tra i led CX e delle superfici dei dissipatori.
Notate il variare del flusso di calore al variare della superficie di contatto e l'uso di pasta termica:




Per completezza di informazioni ecco un esempio di come installare il led con un holder, questo vuole essere un esempio e non raffigura nessun holder per i led della cree:






Se potete prendete un holder e usate quello per il cablaggio e il fissaggio del led al dissipatore, dal mio punto di vista rimane il lavoro più preciso e sicuro.
In caso avete problemi a reperire un holder per quel chip valutate il kapton, non le conosco, ma credo esistano delle alternative a quel nastro.

Come maneggiare i chip led, non usate viti sul chip e non toccate la superficie di emessione luminosa:

[jikko77]

Materiale (pannello di Gaius):

1) 6x CREE CXA3070 @ 3000K – led
2) 2x CREE CXA3070 @ 5000K – led
3) 8X Meanwell LPC-60-1400 Drivers – alimentazione per I led
4) 8 Arctic Cool CPU Coolers – dissipatori con ventole
5) Rhino 12v External HDD Power supply - alimentazione per le ventole
6) Pasta termica di buona qualità
7) 3'x1' White Shelving board
8) 4x Bottom Sliders for Drawers
9) 3x 2-way Switches 4 heavy-duty stainless eye bolts
10) 10 Pack In-sure easy wire connectors
11) 6-Pack Blue Mid-line connectors
Materiale vario:
1) Prolimatech PK3 or similar
2) Kapton tape
3) Zinc chain
4) 50V hookup wire for LED string 18ga (or use 600V wire from old xmas lights)
5) 600V wire for AC connections 18ga
6) slide connectors .25" (bare, crimp on)
7) heatshrink tubing .25
8) Solder 63/37 lead
9) Solder flux gel syringe - MG chemicals

Schema di cablaggio LED e FAN:



Il vantaggio di tenere i led con alimentatori separati è che i ncaso di rottura di un singolo led/alimentatore il resto della lampada continuerà a funzionare.
Se decidete di aumentare il numero di ventole, radoppairle, sarebbe consigliabile fare due serie, con due alimentatori separati, in modo da averne ridondanza.
Lo schema va replicato fino a che non avrete cablato tutti i componenti.


Qui sotto un immagine del pannello cablato visto da sopra:




in questo caso i led sono stati fissati con il kapton tape e i fili direttamente saldati sui contatti dei LED, poi isolati dal kapton, in questo modo non ci sarà contatto con umidità/liquidi :




Immaggine del pannello visto dal sotto:





Tasti per accendere/spegnere una porzione di led:

[jikko77]

Led accesi:




Materiale (pannello di Rives) :
- 2x Meanwell LPF-60D-54 units – alimentazione led
- 1x noctua NF-B9-1600 – ventola per pc
- LEDs:
o LedEngin 10 watt cad (questi led arrivano con una lente).
o 660nm red sono I LZ4-00R200 – hanno una lente da 95°
o I bianchi sono LZ4-00W00 – hanno una lente da 105°
- Arctic Silver thermal – pasta termica
- Chassi
- Disspipatore – in questo caso in alluminio
- 2x potenziometri
- 2x trimpot (non ho idea di come si chiamino in italiano)
- AC DC Converters 12V 1W
- Tasto on/off (2 posizioni)
- Un connettore elettrico a tre pin per power cord
Rives non ha usato holder o nastri adesivi, ha praticato dei buchi e avvitato i led aggiungendo la pasta termica.
Avverte che, secondo lui, questo è il metodo più pulito, ma che è anche molto “lavorioso” e tendenzialmente se fate errori potrete avere ripercussioni poi, tipo buchi del dissipatori che possono abbasarne l’ efficacia termica ecc ecc. (oltre che essere una rottura fare tutti i buchi che servono).

Qui lo chassi usato da Rives:




Preparazione dello chassi:




Qui come collegare tasto on/off alla presa a 3 poli per il cavo d’ alimentazione del pannello:



Come potete notare dalla foto sotto la ventola ha 3 fili (3pin) mentre I cavi connessi al connettore sono solo due, funziona lo stesso (a patto che venga alimentata in maniera corretta):

[jikko77]

Siccome useremo una ventola per PC, che si alimenta a 12V, servirà un alimentatore a 12v, la soluzione da lui adottata ha funzionato bene perché i due drive della Meanwell possono usare un segnale 0-10vdc (potreste usarlo per una resistenza oppure il Pulse Width Modulation) per controllarne la velocità di rotazione.
Usando tale opzione rende ancora più facile Il limitare la corrente massima che arriverà ai led. In questo caso usiamo i due trimpot monatati sulla piccola bread board.
Questi trimpot sono configurati come partitori di tensione (se viene applicata una tensione, essa si ripartirà sulle stesse componenti in base al loro valore), il loro output è stato connesso direttamente ai due potenzionetri accessibile da sopra lo chassi.
La ventola necessita di circa 1.3 watts, mentre il circuito solo un paio di milliampers.



I drives scelti sono dei Meanwell LPF-60D-54, capaci si fornire 60w a 54v.
Se decidete di usare questi driver sappaite che sono REALMENTE limitati a 54 volts.
Altri drivers possono andare oltre il loro voltaggio nominale, a patto che il wattaggio totale rimanga entro le specifiche del produttore.
Rives fa notare che i 4 led bianchi avrebbero avuto un consumo di 57v e 900ma a 57w. Quindi un solo drive non sarebbe bastato.



I LEDs usati sono LedEngin da 10w, queste unità vengono vendute montate su un MCPCBs. (una basetta per monatre i led).
I rossi a 660nm sono I LZ4-00R200, mentre I bianchi sono I LZ4-00W00. Questi vengono venduti con delle lenti in vetro, il rosso ha una lente da 95° mentre il bianco ha un angolo di 105°.
Piuttosto che incollarle Rives ha usato 4 viti “self-tapping” (non so come tradurlo) con testa Torx, insieme alla pasta termica della Arctic Silver, per aiutare il trasferimento di calore.
Attenzione che avvitare questi led può essere problematico, in primis per via di tutti i buchi che bisognerà fare e seconda cosa perchè non isola i contatti da agenti esterni.



Qui il pannello finito:

[jikko77]

note varie:

cree raccomanda di seguire le indicazioni del produttore, per ottenere le migliori performance in dissipazione termica.
prestate attenzione quando fissate i led della famiglia CX su TIM relativamente spessi, quali pad o nastri termici, evitate di toccare la fonte luminosa del led.
I led della famiglia CX NON sono disegnati per essere installati con dei "fermi" metallici, tipo: viti, pin, ganci/uncini, rivetti, direttamente a contatto con il corpo del led.



led cxa3070 + holder te connectivity 2-2154857-2


la famiglia CX ha un punto per la misurazione termica, vicino l' anodo o il pad del +. cree raccomanda di attaccare il cavo "thermocouple" (è un cavo particolare per le misurazioni termiche, composto da due fili di "metalli" diversi, la lettura della temperatura avviene li dove c'è la giunzione dei due fili) con una resina conduttiva, dal mio punto di vista una buona saldatura, veramente BUONA, potrebbe sostituire la resina.



Le frecce rosse indicano il punto su cui saldare i fili per il rilevamento della temperatura.

viene raccomandato un saldatore con un controllo sulla temperatura della punta.
la dimensione, consigliata, di tale punta è di 1.8*mm (0.07*inch).
I led CXA1310, CXA1520, CXA1850, CXA2011 sono stati saldati a temperature di 300*°C (572*°F)
I led CXA2590 LEDs a 250*°C (482*°F)
Per gli altri led della famiglia CX sono stati usati saldatori lead-free.
Dopo le saldature si raccomanda di lasciare tempo, al chip, di tornare a temperatura ambiente prima di procedere con altre lavorazioni.
I led della famiglia CX non devo essere esposti a temperature più alte di 350 °C (662*°F).

In fase di test si è notato che:
- acqua
- alcol isopropilico (IPA)
NON HA IMPATTI DI ALCUNA NATURA sul led.

mentre queste sono da ritenere DANNOSE (li lascio in originale perche non ho competenze in chimica, sorry):

• Chemicals that might outgas aromatic hydrocarbons (e.g., toluene, benzene, xylene)
• Methyl acetate or ethyl acetate (i.e., nail polish remover)
• Cyanoacrylates (i.e., “Superglue”)
• Glycol ethers (including Radio Shack® Precision Electronics Cleaner - dipropylene glycol monomethyl ether)
• Formaldehyde or butadiene (including Ashland® PLIOBOND® adhesive)

considerate che la dannosità non è solo il liquido in se, ma anche i fumi prodotti da tali liquidi.

i CXA 2011 sono gli unici previsti con due fori per il fissaggio diretto sul dissipatore.

[Panztek]

Originally Posted by jikko77

riservato per future modifiche.

Grandissimo propio quello che mi serviva

[Brasilian]

Da ignorante in materia ,mi sembra,un ottimo lavoro di condivisione.

Aggiungo all'archivio Guide e Manuali.

[jikko77]

da completare.


come assemblare un led della famiglia CX in un sistema luminoso:
fonti:
- COB_Application_Notes
- CXA_design_guide



1. preparazione del dissipatore
- scegliere un dissipatore piatto, liscio, con delle proprietà termiche adeguate all' impiego.
- se decidi di usare un holder fora e chiudi tutti i buchi in accordo alla specifiche del fornitore.
- pulisci e strofina il dissipatore, rimuovi ogni materiale estraneo, che siano liquidi, impronte, particelle estranee rimasugli dei fori.

2. applicazione del TIM (Thermal Interface Material (TIM))
- selezionare un tipo di TIM dipendente dal tipo di applicazione e potenza.
- segui le raccomandazioni del fornitore per la stesura del TIM.
- Segui le raccomandazioni del fornitore per tagliare, precondizionare e la pressione da applicare dopo la stesura del materiale.



In questa immagine vediamo la rappresentazione della base del led e del dissipatore.
In grigio il led.
In nero il dissipatore
in verde il TIM.
Se il vostro dissipatore ha una piastra posteriore e applica un sacco di pressione, la pasta si diffonde ulteriormente. Come regola generale, minore è la viscosità della pasta, maggiore è la pressione di montaggio del dissipatore, e più il composto scelto si diffonderà.
Non applicatene troppa, altrimenti la pasta fuoriesce da tutti i lati. Se la vostra pasta è elettricamente conduttiva, potete danneggiare l'hardware.
se abbondate troppo nell' applicazione potreste creare uno strato isolante tra dissipatore e chip.
verifichiate che non ci siano intrusioni d' aria tra il chip e il dissipatore


3. applicazione dei led CX
- se il LED è stato esposto a impurità soffiate via il materiale estraneo, in maniera molto gentile cercate di rimuoverlo con un panno senza pelucchi prima di assemblarlo.
- se i fili saranno saldati a mano, si raccomanda di pre saldare i pad di contatto in modo da facilitare la saldatura prima dell' installazione sopra il dissipatore, se possibile.



Nessuna delle due saldature va bene.
Nella prima i cavi sporgono dal pad, nella seconda la saldatura è sporca, va pulita.
posiziona il led sopra il TIM applicato al dissipatore, allignalo in maniera tale che l' holder possa essere facilmente installato



4. uso degli Holder



il disegno qui sopra vuole illustrare le differenze di applicazione dei led con e senza holder
come riportato nel disegno di sinistra il cablaggio del filo sarà fatto direttamente sui pad del led.
Il corpo del led sarà esposto direttamente a possibili agenti esterni.
L' adozione di un holder facilita il cablaggio, non ci saranno saldature sul led direttamente, una protezione ulteriore tra led ed agenti esterni


- fare riferimento alle istruzioni fornite con l' holder, per la corretta installazione.
- quando l' holder sarà allineato con il led fissarlo con le viti.

5. Optic assembly
- If a secondary optic is being used, follow the supplier’s recommendations for attachment.

6. Electrical connection
a. Make a proper electrical connection from the LED driver to the CX family LED. Common methods to connect are to solder the wires, use quick‑connect terminal blocks, or directly connect the wire to the LED connector.

Observe the following practices to maximize the performance of CX family LEDs.
• Work with CX family LEDs in a clean environment, free from any foreign material that could come into contact with and damage the
LED.
• Do not touch the LES of a CX family LED.
• Wear clean, lint-free gloves when handling CX family LEDs.
• Use a connector to attach the CX family LED to a flat, smooth and clean heat sink.
• Apply a TIM, preferably thermal grease or thermal pad, between the CX family LED and the heat sink.
• Use optical grade plastics for lenses used with CX family LEDs.
• Operate a CX family LED within its operating limits, as shown in the LED’s data sheet, to maximize light output and LED lifetime.
• If multiple CX family LEDs are being used, connect them in series.
• Cree Solution Providers can provide components that work well with CX family LEDs and guidance on best practices to use the
components.


I led possono essere connessi in serie E IN PARALLELO, la cree sconsiglia l' installazione in parallelo di questi chip, anche se con le dovute accortezze è fattibile.

vi invito a verificare il post di OldGuyInOregon

[Craig1982]

ciao Jikko77,
bel post! In questi giorni sto cercando nei forum americani e ho trovato proprio gli stessi che menzioni tu.

Ho scoperto i che i CREE CXA, hanno avuto una evoluzione e sono usciti quest'anno i CXB che sulla carta leggendo i dati tecnici hanno piu' resa in lumen e meno consumo, e sono disponobili nelal stesse tonalita'.

Ho sempre avuto la passione per l'overclocking dei processori. Diciamo che il rame non e' che raffreda meglio, ma propaga la temperatura piu' velocemente. Se ben ricordo viene usato per i raffredamenti a liquidi della CPU, perche' e' a contatto con l'acqua o nei sistemi privi di ventola. Un processore per computer non va sempre al 100% come consumi, ha una temperatura incostante, perche' dipende che tipo programmi esegue. Con poco carico cioe' a riposo abbassa pure la frequenza di funzionamento.
In un utilizzo di lampade a led, che hanno temperatura praticamente costante, e pure la ventola, praticamente non fa differenza rame o alluminio. Molti fra i migliori dissipatori ad aria per overclocking dei processori sono tutti in alluminio, al massimo il rame lo usano nelle heat-pipe. Sono dei tubi colleganti al dissipatore riempiti di liquido speciale (non so dirti di che tipo) che circola per convezione al suo interno, muovendosi grazie allo scambio termico, portando il freddo in alto

Ovviamente al dissipatore gli colleghi il led, forando il dissi e mettendogli della pasta per processori e avvitandolo ad esso. Qui viene la nota dolente, cioe' alcune paste per overclocking lavorando al per 20 ore di fila a pieno regime, tendono a rilasciare sostanze non proprie carine. Sicuramente paste comuni sotto questo punto di vista sono le piu' sicure. Della pasta ce ne va un velo sottilissimo, perche' serve a riempiere le piccole microimpurita dell'alluminio fra il led e il dissipatore, in modo siano perfettemente aderenti a livello di micrometri e aumentare la superficie realmente a contatto.

Per quanto riguarda l'alimentatore e' molto importante di buona qualita, anche per i computer c'e' la stessa storia. Alimentatori/driver in fase di accensione possono dare over voltaggi o modulazioni di onda elettrica che a lungo andare non fanno bene ai led.

Non e' facile trovare questi led ad un buon prezzo e sicuri che siano originali...

Ohh finalmente ho detto la mia da novellino coltivatore

[Craig1982]

prrrr... le heat pipe portano il caldo in alto... ho scritto il freddo.. pardon