Culture et communication en Provence

Comparatif de deux lampes de jardin

Lampe achetée à Super U :

Capteur 4cm x 4 cm, délivre une intensité de 35 mA en plein soleil à la verticale du capteur.
Batterie : Capacité annoncée 300 mAH, capacité mesurée : 150 mAH ( !)
Puissance d’alimentation fournie : 10 mA sous 1,2 volt, qui va donner environ 3 mA dans la led en 3,2v
Pas d’interrupteur

Lampe achetée à Bricomarché :

Capteur 3,5 x 3,5 cm, délivre une intensité de 35 mA en plein soleil à la verticale du capteur.
Batterie : capacité annoncée 400 mAH, capacité mesurée 100 mAH ( !!)
Puissance d’alimentation fournie : 6 mA sous 1,2 volt, qui va donner environ 2 mA dans la led en 3,2v
Avec interrupteur de mise en route.

Les photos

Sur la photo on voit que la deuxième lampe éclaire beaucoup moins, le fabricant a peut être fait le choix de brider la puissance compte tenu de la mauvaise qualité de la pile, car elle bénéficie d’une alimentation par panneau à une puissance égale à celle de la première.
On voit que dans la première lampe, la lumière est mal dirigée, une partie est envoyée dans le trou du bas sur lequel le tube va se loger !
Le boitier rainuré produit un éclairage en stries qui est un peu déroutant. Il me semble qu’une lumière uniforme serait plus agréable.

Test de l’éclairage avec luxmètre : l’éclairage fourni par la lampe "Bricomarché" est inférieur de 40 pour cent à celui de l’autre lampe par contre à l’inverse la durée d’éclairage devrait être supérieure de 40 pour cent puisque les deux capteurs ont la même puissance. (à condition qu’il n’y ait pas de faiblesse de la pile dont la capacité est quatre fois inférieure à celle annoncée.) Par contre l’éclairage extérieur produit par la lampe Bricomarché est mieux dirigé car elle possède un réflecteur assez correct qui renvoie la lumière à l’horizontale.
Dans la lampe Super U il n’y a pas de réflecteur en bas de la lampe ce qui fait que la lumière va vers le sol et se perd en grande partie.

Les améliorations possibles

La pile rechargeable

Si on veut un fonctionnement fiable il me paraît nécessaire de changer la pile qui est une AAA, par une à haute capacité (environ 900 mAh.) On trouve des packs de 4 batteries de ce type assez régulièrement chez les hard discounters, et elles sont de bonne qualité. Les meilleures piles rechargeables sont les piles hybrides car elles ont une durée de vie plus longue et aussi une tension de fonctionnement un peu plus haute:1,3 au lieu de 1,2v d’où un meilleur rendement. Les meilleures en terme de durée de vie semblent être les Sanyo Eneloop.

La led et la puissance

La led

D’autre part en changeant la led par une led à haute luminosité on multiplie d’office la luminosité par 6 ce qui n’est pas négligeable.
Des leds qui donnent de bons résultats

Les led à chip Osram, par exemple Golden Dragon plus, avec un rendement de 90 lumen par watt, ou encore la Osram Oslon lux SSL150, avec un rendement de 100 lumen par watt environ.
Chez Cree on a la XP-G type R3, R4 ou R5 (dans l’ordre de l’importance du rendement de 120 à139 lumen par watt). C’est une des meilleures led, dans ce domaine, actuellement sur le marché. Il existe des modèles voisins comme la XT-E R4. Bien sûr on trouve les plus hauts rendement sur ces leds de couleur blanc froid, ce n’est pas un handicap pour un éclairage extérieur dans lequel c’est la visibilité qui compte d’abord.
Ces deux leds n’étant pas directives, le système de diffusion à l’intérieur de la lampe ne fonctionnera pas bien, il ne faut donc pas les diriger vers le sol mais plutôt vers l’horizontale. Pour éviter d’avoir de la déperdition vers le sol et vers le ciel on peut monter dessus un petit réflecteur qui servira de refroidisseur, ou acheter une lentille prévue pour les led 1 watt avec un angle au choix : 15, 30, 45, 60, 90 degrés...
Il faut savoir que les leds de ce type ont un petit refroidisseur sur l’arrière, pour le fixer sur un dissipateur il suffit de le coller. On peut trouver de la colle thermoconductrice sur Ebay par exemple en tapant dans la recherche : "thermal glue."
Utiliser une simple led 20/30 mA de 5 mm
On peut utiliser une simple led de 20 à 30mA tant qu’on ne "booste" pas le circuit. En effet comme il n’y a pas de diode de redressement en sortie, la led est commandée par des impulsions séquentielles qui vont plusieurs fois au-delà de la valeur moyenne mesurée. Dans ce cas on peut utiliser une led à la fois bon marché (moins de 1 Euro) et de très bon rendement telle que la LED Nichia 5mm blanche 30000mcd 15° NSPW500GS-K1, elle est vendue en deux versions car elle existe en tout en 3 types de rendement, évidemment il faut préférer celles qui ont le plus haut rendement, ceci dit elle sont un peu chères à 70 ct d’Euro.
En luminosité 30k
http://www.lumitronix.fr/Standard-LEDs/LEDs-5mm/LED-blanches/LED-Nichia-5mm-blanche-30000mcd-15-NSPW500GS-K1.html
En luminosité 44K
http://www.led1.de/shop/lng/fr/nichia-nspw500gs-k1-led-5mm-blanche-44000mcd.html
Et ici un peu moins chères
http://www.ledrise.com/product_info.php ?info=p441_Nichia-5mm-NSPW500GS-K1-White-LED-44000mcd-15—176—20mA.html&XTCsid=lm6bvqbrd2io3551b5ov7sm9q1
Parmi les marchands d’ebay, le vendeur qui annonce les plus forts rendements en led 20 mA est Jeled HK, qui annonce des led de directivité 25° à 390K mcd. Sur un lot précédent la qualité de la couleur était mauvaise, avec du bleu au centre et du jaune sur le pourtour. Les tests qui ont été faits sur les forums à propos des led sont très anciens, donc j’ignore s’ils sont toujours valables. Par contre leurs leds 1watt sont bonnes.
http://stores.ebay.fr/HKJE-Led-Lamp-Center
A noter que la led a de sensiblement meilleurs rendements à 10 mA qu’à 20 mA. Si on veut vraiment faire fonctionner la led à 20 mA (soit dans le cas d’une alimentation qui consomme 60 mA) il faudra rajouter un redressement et un filtrage à la sortie du circuit, par exemple avec une diode schottky 1N5817 et un condensateur céramique 1 microfarad.
Mais je conseille vivement de remplacer la led par une led 0,5 watt ou un watt. Cela ne veut pas dire qu’on va la faire fonctionner à cette puissance mais la led a un rendement largement supérieur quand on l’utilise très en dessous de sa capacité.
J’ai constaté le plus souvent que le remplacement par une led de 0,5 à 1watt permet de doubler la production de lumière. On trouve des leds 1 watts appelées "light beads" de par leur forme ronde.
Aujourd’hui on trouve de plus en plus de "led SMD" les meilleures sont les "SMD 5730", (5,7mm x 3 mm) elles se trouvent en lançant une recherche sur Ebay et elles ont un rendement d’environ 50 lumen à 0,5w. On peut très bien en mettre deux en parallèle, l’une éclairant dans une direction, l’autre dans l’autre pour créer un effet qui se rapproche de l’ampoule classique.
On peut choisir la version "warm white" pour une lumière plus agréable. Du fait de la petite taille la soudure n’est pas très facile mais reste réalisable avec un peu de minutie.

La puissance d’origine et comment l’augmenter

La puissance donnée par le circuit intégré dépend de la valeur de l’inductance qui lui est soudée. Bien sûr si par exemple on double la puissance on va avoir un éclairage qui durera deux fois moins longtemps. Donc si on veut accroitre la puissance il faut accroitre la puissance du capteur dans les mêmes proportions.
Sur le circuit de la lampe Super U, la puissance est linéaire en fonction de l’inductance. D’origine on a une inductance de 150 microHenrys qui consomme une puissance de 1,2 volt x 10 milliampères soit 0,012 watt. Si on veut passer à 20 milliampères ou 0,024 watt, il faut la remplacer par une inductance de 68 microhenrys (la valeur 75 n’existe pas). On peut booster le circuit jusqu’à une inductance de 33 microhenrys qui donnera une puissance de 60 milliampères x 1,2 volt soit 0,072 watt. Pour cela il faut alimenter avec un panneau de 150 milliampères. La pile 900 mAh devient limite, il vaudrait mieux une pile AA" de 2500 mAh pour être confortable. De toutes façons les deux sont au même prix, il peut juste se poser un problème de place.
En ce qui concerne la lampe de Bricomarché elle possède une inductance de 100 microhenrys qui donne une intensité de 6 mA. Cette intensité est trop faible et risque de conduire à une surcharge puis une usure prématurée de la pile quelle que soit sa qualité. Il faut impérativement augmenter l’intensité à 10 mA au moins ; Pour cela, on peut remplacer l’inductance de 100 microhenrys par une inductance de 68 microhenrys, soit mettre en parallèle avec la première inductance une seconde de 100 à 150 microhenrys. Là aussi l’intensité augmente proportionnellement à la valeur de l’inductance, on a 8 mA avec 82 uH, 15 mA avec 33 uh, 20 mA avec 25 uH.

On peut augmenter la puissance à condition que l’alimentation par le panneau solaire soit augmentée en conséquence. Penser également à changer la led pour un meilleur rendement.

Une puissance de 0,07 watt ne semble pas extraordinaire mais avec une led de bonne qualité on obtient un éclairage de 7 lumen ce qui est très honorable. Une lampe de jardin de qualité moyenne donne 2 lumen. A 7 lumen on a dû multiplier l’éclairage d’origine par 36, on avait au départ 0,2 lumen environ !
Le capteur

Le capteur est orienté à l’horizontale ce qui ne donne pas une bonne efficacité dans les pays tempérés. Pour une meilleure efficacité il faudrait que le capteur soit orienté au moins à 30 degrés. Ainsi le rendement du capteur dans l’intersaison va augmenter . On gagne encore plus en hiver avec un capteur à 60 degrés, car le soleil est très bas à l’horizon, et aussi la pente permet d’éliminer la neige éventuelle. En été le capteur incliné ne fait rien gagner par rapport au capteur horizontal.
Les calculs donnés par les fabricants de panneaux solaires donnent 30 degrés. Ce sont des calculs réalisés pour le rendement électrique maximum car dans le cas d’une lumière diffuse sans soleil, l’inclinaison horizontale ou à faible pente continue à donner un bon rendement.
Par contre la position à 45 degrés permet de mieux équilibrer la charge entre l’été et l’hiver, et d’autre part c’est la position la plus efficace par une journée ensoleillée, donc elle convient bien aux pays méditerranéens.
Sur mes tests par un milieu de journée ensoleillée de début de printemps, le passage de l’horizontale vers l’inclinaison à 45 degrés fait gagner 40 pour cent de puissance.
Si on ne peut pas modifier la position du capteur on peut mettre un petit réflecteur sur l’arrière qui fait gagner de 20 à 30% de charge.

La durabilité des lampes et l’étanchéité

Ce sont des capteurs de silicium amorphe montés sur verre, donc pas de risque de résine qui se voile, par contre il faut bien veiller à l’étanchéité, car si jamais l’eau parvient à se glisser sous le panneau elle va le détruire peu à peu.
L’étanchéité de la lampe : dans les deux lampes il y a un double raccordement au niveau du chapeau : le raccordement du bâti noir qui supporte la pile, le circuit et la led, et le raccordement du plastique transparent du réflecteur. Si le raccordement du plastique noir semble relativement étanche, celui du réflecteur transparent l’est moins, il tourne dans une encoche. L’idéal serait de mettre un peu de mastic acrylique transparent en seringue à la jonction des deux. Sur la lampe de Bricomarché on perd l’accès au bouton d’allumage mais ce n’est pas un bouton qui sert couramment, on peut toujours y accéder en démontant le chapeau, ce qui se fait en dévissant 3 vis. Sur la lampe de Super U on ne peut pas mettre de mastic car on perd alors l’accès aux vis de démontage qui se trouvent dans le corps du réflecteur.
Il n’est pas nécessaire d’avoir une étanchéité parfaite du compartiment de la pile, les constructeurs le déconseillent d’ailleurs car la pile peut avoir besoin de faire des échanges gazeux avec l’extérieur.

Les lampes papillon et lampes à éclairage multicolore, vendues entre autres chez Lidl et Aldi.

Le fonctionnement de ces lampes est toujours le même à la différence que le courant à la sortie du circuit est obligatoirement redressé par une dode schottky et un condensateur. En effet la led multicolore contient un minuscule circuit intégré qui éclaire successivement trois "chips" qui sont rouge, vert et bleu.
La lampe que nous avons acheté chez Lidl est bien étanche ce qui lui garantit un fonctionnement d’environ 3 ans. Note : C’est vrai maintenant elle a trois ans et marche toujours. Au-delà l’usure provient de la cellule dont la résine supporte mal les UV. ON pourrait essayer de coller devant la cellule une petite vitre, ceci dit le verre ne filtre pas tous les UV.
La lampe que nous avons achetée chez Aldi par contre n’est pas du tout étanche, on peut s’attendre à une oxydation des contacts par temps pluvieux et une durée de vie qui ne devrait guère dépasser un an.
Il faudrait carrément remonter le circuit dans un autre boitier.

Questions du forum

La led ne s’éteint plus après changement de la pile.

Bonjour, J’ai lu avec grand interet votre article sur les améliorations du fonctionnement du papillon led de chez Lidl, je possde exactement le meme systeme pour des boules qui ont en leur centre une led qui change de couleur, acheté aussi chez Lidl, meme capteur solaire meme boitier que j’ai ouvert ce matin. Je l’ai ouvert car la lampe ne s’allumait plus, j’ai remplacé la pile rechargeable et apres une courte exposition au soleil la led s’est mise en route... mais en permanence...
Même de jour elle est allumée... je cherche je cherche mais je ne vois pas ou est le capteur jour nuit !! Sali ? oxydé... je suis sur que ce n’est pas grand chose... Si vous pouviez m’aider... Merci d’avance ! Pascal

Réponse :

Il n’y a pas de capteur jour nuit. C’est le courant produit par la cellule solaire qui bloque un transistor et empêche l’éclairage le jour. Si la led reste toujours éclairée c’est que le capteur est "mort" ou que les fils du capteur sont coupés. Bien sûr comme le capteur est en panne la led s’éteindra lorsque la pile sera déchargée !
En général la cellule dure 2 à 3 ans après elle ne fonctionne plus parce que la résine s’obscurcit.
Il faut changer la cellule. Une cellule 2 volts 50 mA coute environ 1 Euro sur Ebay. Vous pouvez commander aussi une cellule 2 volts 120 mA au même prix par contre dans ce cas il faut augmenter la puissance (voir mes articles ) sinon vous allez surcharger la batterie.

Jean-Louis Ramel

Ma lampe melinera lidl ronde multicolore achetée il y a trois ans reste sur la couleur fixe ROUGE et elle se décharge fréquemment. Que faire ? merci

Au bout de trois ans le panneau perd beaucoup de sa puissance à cause de sa dégradation, il faut changer le panneau avec un autre modèle. Dans les lampes à une seule pile il faut choisir un panneau de 2 volts qui charge à 50 mA environ. Le fait que la lampe reste sur le rouge peut venir soit du fait que la pile a perdu de sa capacité, si le problème continue avec une nouvelle pile rechargée cela signifie que c’est une panne de la led multicolore, il faut la changer.
Au niveau des piles on peut mettre à la place une pile de marque Sanyo Eneloop, vendue sur Amazon, c’est la pile qui a le plus grand nombre de cycles de charge et décharge. Sinon chez les discounters, choisir une pile Nimh de préférence en technologie "hybride".

Jean-Louis Ramel

Disponibilité des composants

Si certains ne trouvent pas certains des composants pour réaliser ces modifications ils peuvent m’envoyer un mail, il me reste quelques uns de ceux que j’avais commandés pour mes tests.
Nous afficherons sur le site uniquement les questions sur des réparations qui peuvent intéresser d’autres personnes.
Pour certains articles j’ai désactivé la fonction répondre à cause de spams mais vous pouvez me contacter par mail :
jeanlouis.ramel (a) free.fr
remplacer (a) par arobase