Culture et communication en Provence

Sur mon site vous pouvez consulter sur ce lien d’autres articles sur les Led
lampes à led plus économiques en 1 watt et 3 watts. et aussi
utilisation des alimentations à découpage pour les Led]

Réalisation : transformez une lampe de poche avec pile plate en lampe à led 10 watts.

Sur cette image l’interrupteur n’est pas encore placé.

Nous avons utilisé pour cela :

 Un support pour 2 piles R14 (chez Conrad par ex. sous la réf 615668) On aurait pu utiliser des piles plus classiques de type R6 ou AA mais les meilleures ont une capacité maximale de 2600 mAh ce qui aurait été un peu juste à la fois en débit et en durée ; si on avait pris des piles R6 il aurait fallu revenir à la forme classique de la lampe en effet la pile plate 4,5 volts d’origine contient effectivement 3 piles.

 Une led 10 watts qui est vendue sur ce magasin Ebay
http://stores.ebay.fr/LED-FloodLight ou bien http://stores.ebay.fr/eylane les deux leds sont de forme assez voisines la seconde est plus ronde et a des trous plus près du centre pour le visage sur un radiateur ; à noter que le deuxième vendeur vend la diode avec son refroidisseur si besoin. Il vend aussi d’autres led jusqu’à 100 watts et même toutes montées dans des projecteurs. Prix de la led 10 watts environ 5 Euros. A noter pour la led ronde 10 watts on trouve ici les caractéristiques détaillées ftp://ftp2.minineon.com/minineon/Datasheet/DatasheetLED10W.pdf On voit par exemple que la led conserve 87 pour cent de son éclairage à 10000 heures, un point intéressant si on fait un montage pour une installation fixe.

Autres led

La led Luminous devices SSCT50 est donnée pour une luminosité de 1250 lumen toutefois c’est la valeur donnée sous 3,5 volts à 5A soit à une puissance de 17 watts ! D’autre part la led existe en différents rendements, les meilleurs atteignent effectivement un rendement garanti de 100 lumen par watt jusqu’à une puissance de 5 watts, les moins bons n’en donnent guère plus de la moitié. Donc bien vérifier quel lot on achète les meilleurs sont les wj et les moins bons les wf. Voir notice. Prix environ 20 Euros.
http://www.nemasavesenergy.org/Assets/lxqJMua_ykeWN6EoVs7Fcw.pdf
On peut trouver une autre led avec un rendement élevé, c’est la Cree Xlamp T6 qui est donnée pour 100 lumen par watt à 2,5 watts. D’après le tableau de flux relatif on trouve qu’à 10 watts les flux est multplié par 3,1 soit une luminosité de 775 lumen à 10 xatts et non 100 lumen comme annoncé. Elle est vendue par leds.de , par dotlight.de et Led-tech.de au prix de 6,90 Euros. Le modèle de Cree ne possède pas de trous de vissage donc il faut le coller sur le radiateur par de la colle thermoconductrice. http://www.led-tech.de/en/High-Power-LEDs-Cree/CREE-XM-Serie/CREE-XM-L-T6-Emitter-LT-1731_120_170.html
http://www.dotlight.de/products/fr/LEDs/LED-High-Power/CREE-LEDs/CREE-XM-L/Set-10-x-CREE-XM-L-T6-Emitter-white.html
On trouvera les caractéristiques détaillées de cette lampe sur le site de Cree. D’après la notice technique le refroidisseur, s’il opère à une température ambiante inférieure à 40 degrés doit faire moins de 10° par watt ou moins de 7° par watt à une température ambiante de 70° Celsius. (dans le cas bien sûr d’un radiateur passif c’est à dire sans ventilateur pour le refroidir.) A noter que la led de Cree, selon les informations du constructeur, ne devrait pas fonctionner à plus de 1500 mA en conditions réelles, ce qui signifie à la puissance de 5 watts, dans ces conditions elle conserve un rendement de 90 pour cent jusqu’à 25000 heures de fonctionnement et elle a droit dans ce cas au label Energy star qui garantit une durée de vie de 35000 heures. Il doit en être de même pour l’autre, ceci dit pour une lampe de poche le temps d’utilisation est assez court donc on peut se permettre d’avoir une durée de vie plus courte par contre pour une fabrication de spot d’éclairage intérieur la durée est vraiment à prendre en compte. On trouve ces Led aussi toutes montées dans des lampes de poches à un prix autour de 30 Euros. Des testeurs sur des forums on montré qu’elles fonctionnent effectivement à 10 watts. On trouvera une autre réalisation pour être montée dans un boîtier rond sur ce lien :
http://laserpointerforums.com/f64/fs-1000-lumen-xm-l-t6-maglite-mod-voltage-monitor-parts-complete-light-59581.html
http://www.candlepowerforums.com/vb/showthread.php ?310685-FS-1000-Lumen-XM-L-T6-Maglite-Mod-With-Voltage-Monitor-Parts-or-Complete-Light !

- Un circuit électronique « step-up » qui va transformer les 2,4 volts produits par les piles, en 9 volts pour la Led. Ce circuit fonctionne de 0,9 volt jusqu’à 6 volts et produit une tension réglable entre 3,3 et 9 volts. Prix environ 4 Euros. Ce circuit peut s’acheter sur ce magasin http://shop.ebay.fr/tchwarehouse pour environ 4 Euros, il s’appelle « Solar Boost DC-DC 3V step up 5-9V 1A adjustable module » Voir ici également, cette fois c’est un circuit à sortie de courant constante à 1 A donc pas besoin d’ajuster le voltage. http://www.dealextreme.com/p/17mm-1000ma-5-mode-with-mode-memory-leddriver-circuit-board-for-cree-xr-e-emitters-0-9-4-5v-input-15880

On aurait pu faire fonctionner la lampe avec une seule pile, le problème est que pour produire 9 volts sous 1 ampère, soit 9 watts, compte tenu des 10 pour cent de pertes le circuit va consommer 10 watts ; sous 2,4 volts cela fait une consommation de 4 ampères donc comme la batterie est une 4000 mAh elle durera une heure ; sous 1,2 volt elle aurait débité 8 ampères ce qui est carrément impossible pour elle. Même avec une puissance réelle de 5 watts seulement avec ce convertisseur nos essais ne nous ont pas permis de faire fonctionner le montage avec une seule pile Nimh de 1,5 v. Une autre solution est de mettre un accumulateur li-ion de 3,6 volts mais il faudrait repenser alors la disposition dans le boîtier. Attention cependant ces accus se rechargent avec un chargeur spécial et ne supportent pas un excès de décharge. Ici le circuit possède une mini-diode led verte qui s’allume quand on se branche sur une batterie Li-ion et que la tension passe en dessous du seuil de décharge du Li-ion soit 2,7 v. On peut aussi brancher une led externe sur la sortie USB pour la placer dans un endroit mieux visible.

 De la pâte thermique pour placer entre la Led et son radiateur.

 Un boîtier de pile plate métallique. Ceci est très important car le métal transmet la chaleur et participe au refroidissement de l’ensemble.

Réalisation :
Nous avons du recouper légèrement le radiateur pour le faire rentrer dans la boîte. Nous avons dû enlever l’interrupteur d’origine pour gagner un peu de place pour le radiateur.
Branchement du circuit : il n’est pas nécessaire de récupérer le courant 9 volts en branchant une prise USB, on peut souder directement un fil sur le départ de la prise, le + 9 volts est du côté opposé à la masse. Au besoin on devrait pouvoir dessouder complètement la prise USB. Le circuit est préréglé pour donner du 5 volts. On branche l’entrée sur la pile, (sur la photo ci-dessous on voit sur la gauche du circuit les entrées +IN et -IN pour la pile)et la sortie sur un voltmètre ; tourner la vis du potentiomètre bleu jusqu’à obtenir 9 volts en sortie.
Pour monter la Led sur le refroidisseur la mettre au centre (vérifier qu’elle est positionnée au centre du réflecteur en refermant la porte du boîtier.) Ensuite faire des trous de 2,5 mm et monter des vis 2,5 mm avec l’écrou de l’autre côté.
Ensuite on peut brancher la Led lorsqu’elle est vissée sur son radiateur sinon elle brûlerait en quelques secondes.
J’ai utilisé une led "blanc chaud" pour se rapprocher de la couleur d’une lampe classique mais on peut aussi bien choisir une led de couleur blanc froid, on gagnerait peut être un peu en visibilité de la lumière car le blanc froid rayonne davantage dans les longueurs d’onde pour lesquelles l’oeil est plus sensible. Quand le radiateur est monté on fait des trous dans l’arrière du boîtier de pile pour maintenir le radiateur dans le boîtier par des vis métal.

Fermeture du boîtier Pour éviter tout court-circuit enrober le circuit convertisseur avec de l’isolant, ou du ruban adhésif pour fils électriques. Le circuit reste placé au-dessus du radiateur, il y a juste assez de place à cet endroit pour pouvoir refermer le boîtier. Il faudra mettre un nouvel interrupteur en trouant légèrement le côté droit du refroidisseur.

Limites de l’essai et refroidissement
Cette réalisation est expérimentale ; le problème principal est le refroidissement de la Led, il semble que la chaleur reste assez importante ; si la chaleur était trop forte redescendre la tension en tournant la vis du potentiomètre pour arriver en-dessous d’une puissance de 5 watts, à ce niveau il ne devrait plus y avoir de problème. Avec le ventilateur (voir version modifiée ci-dessous) le refroidissement pour 5 watts est excellent. On aurait pu essayer de visser la Led directement sur l’arrière du boîtier qui ferait directement refroidisseur mais dans ce cas la Led serait un peu loin du réflecteur, il faudrait carrément démonter le réflecteur et en faire un autre. Dans ce cas là en théorie le boîtier pourrait assurer la diffusion de la chaleur car la surface arrière est de 6 par 10 cm environ, ce qui donnerait une résistance thermique de 6 degrés par watts, un peu limite car ça signifierait une élévation de température du boîtier de 60 degrés en fonctionnement continu. D’autre part le métal est un peu fin et la tôle n’est pas une excellente conductrice de la chaleur.
Pour connaître la puissance réelle mettre un ampèremètre en parallèle sur l’interrupteur de marche lorsque l’interrupteur est ouvert, multiplier l’intensité par 2,4 et on a la puissance. Il faut utiliser un ampèremètre à faible résistance sinon la valeur sera faussée par sa résistance interne.

Mise à jour : amélioration du fonctionnement de la lampe 10 watts

J’ai constaté que l’échauffement est important, j’ai remplacé le radiateur passif par un radiateur de dimension 5 par 5 cm destiné au refroidissement de carte graphique. Il est vendu sous le nom de cooling fan heatsink for VGA card http://myworld.ebay.fr/dreambestbuyeu
Certains de ces refroidisseurs sont effectivement donnés pour une puissance de 10 watts. (sous le nom de 10w high power cooling fan heatsink) Le ventilateur est branché en parallèle sur la Led, il reçoit donc 9 v au lieu des 12 v prévus mais c’est suffisant pour assurer un refroidissement correct. http://stores.ebay.fr/led-world2007
Ce radiateur étant plus épais la Led se trouve plus proche du projecteur donc la focalisation est meilleure. On trouve ceci dit des lentilles toutes prêtes pour ce type de Led.
J’ai remplacé la Led blanc chaud par une Led blanche normale car malgré que les deux soient données pour 800 lumen j’ai constaté en pratique que la Led blanc chaud avait environ 20 pour cent de moins de rendement et d’autre part la lumière blanc chaud est légèrement poins visible que le blanc froid car elle a moins de spectre dans le vert.
En alimentant la led en 9 volts elle ne donne en réalité que 5 watts environ mais c’est déjà pas mal car à cette puissance son rendement est meilleur. Si on veut vraiment passer à 10 watts il faut modifier le module "step-up" pour le faire monter à 10 volts ; voir la modification à faire sur mon article Led 1 et 3 watts dont le lien est en haut de cette page.
J’ai fait des tests de rendement et le rendement de la led 10 watts décroit légèrement avec la puissance mais pas d’une façon importante.
J’ai fait deux trous sur l’avant de la lampe pour créer un circuit pour l’évacuation de chaleur (de l’arrière vers l’avant.) A l’usage je constate que les piles s’abîment assez rapidement, c’est du au fait que le circuit intégré coupe l’alimentation à 0,8 volt, il faudrait qu’il coupe à 2 volts pour éviter que les piles se déchargent à l’excès, ce qui compromet leur durée de vie. Ou alors faire fonctionner la lampe avec une seule pile, mais dans ce cas comme on l’a vu précédemment il faudrait faire fonctionner le montage à une puissance moins importante.

Un projecteur halogène modifié avec Led.

Dans le même style on peut réaliser un réflecteur, à partir d’un projecteur halogène 220 volts.
Comme la led est plaquée sur le fond (au besoin donner un coup de papier verre pour être sûr que le fond est bien plat) on ne dispose plus du réflecteur d’origine donc il faut donner un coup de peinture argentée en bombe pour améliorer la réflexion.
Dans le boîtier plastique à l’arrière j’ai mis un circuit « Step down » pour faire redescendre la tension de 12 à 9 volts et brancher la led sur une batterie 12 volts. On peut utiliser une petite batterie de jouet ou moto par exemple car la consommation n’est que de 1 ampère.
Ce module réducteur de tension est à base de circuit intégré à découpage LM 2596 et il se vend sous la désignation "LM2596 DC-DC Step Down Adjustable Power Supply Module" chez le vendeur http://stores.ebay.fr/BestChoiceStores à environ 4 Euros.
Le circuit à découpage est très supérieur à un régulateur classique pour deux raisons : son rendement est très important, environ 90 pour cent, d’autre part la régulation est meilleure dans un cas comme celui-ci où les deux tensions sont proches (entrée 12 volts, sortie 9 volts.)
Attention régler la tension de sortie en faisant tourner la vis sur le potentiomètre bleu en commençant en dessous de 9 volts, vérifier avec un ampèremètre de qualité qu’on ne dépasse pas 900 mA dans la Led ; par sécurité on ne devrait pas dépasser 800 mA sachant que l’ampèremètre en série fausse la mesure et on risque d’avoir davantage une fois l’ampèremètre supprimé.
Si l’éclairage n’était pas suffisant on pourrait probablement mettre 2 leds en parallèle (à condition que leurs tensions de fonctionnement soient vraiment identiques) car le circuit supporte 2 Ampères. Ce serait une solution un peu moins onéreuse que de mettre une led de 20 watts, qui d’ailleurs fonctionne sur une tension différente. SI on préfère fonctionner sur le secteur on peut aussi mettre un circuit électronique transformateur de 220 v vers 9 volts vendu par le vendeur de la led, prix environ 7 Euros.

Bien sûr on peut acheter le projecteur tout fait pour moins de 20 Euros sur ce site http://stores.ebay.fr/yangxuecheng168 il en existe deux versions, blanc chaud ou blanc froid par contre la version "montée" fonctionne uniquement en 220 v.
Si on veut monter soi-même une version en 220 v il faut utiliser un circuit "Led driver" de 10 watt. Nous avons utilisé une version vendue par http://stores.ebay.fr/TopDiscountB2C et qui s’appelle "LED Driver Power Supply Transformer 220-240V to DC 12V" Nous nous sommes rendus compte que l’intensité de sortie était un peu importante : il donne 1,2 A alors que la led est prévue pour 0,9 A maxi. En démontant le circuit nous avons vue que la stabilisation est réalisée par un pont diviseur de 2 résistances qui alimente un optocoupleur. Nous avons rajouté une résistance de 220 KOhms en parallèle sur la résistance côté + du pont diviseur (37 KOhms) et la tension d’alimentation descend maintenant à 11 volts et le débit passe à 0,9 A. Avec une résistance de 150 KOhms la tension de sortie est de 10 volts et le débit est de 0,8 A.

On voit ici : le boîtier, le circuit imprimé côté composants avec la résistance à shunter, et côté pistes avec l’ajout de résistance entouré en rouge.
Bien sûr si on remplace la résistance par un potentiomètre qui fait varier la tension entre 7 et 11 volts on aura transformé l’alimentation en graduateur. Dans ce cas au lieu d’une résistance fixe utiliser un potentiomètre de 150 KOhms en série avec une résistance "butée" de 47 KOhms. (non testé, j’ignore la capacité du circuit à fournir une tension éloignée de celle d’origine.)
Il n’est pas besoin de faire descendre la tension en dessous de 6 volts car à ce niveau la Led ne s’allume plus.
Contrairement à un spot halogène et à incandescence dont le rendement diminue quand on diminue l’éclairage, le rendement d’une led est sensiblement égal à toutes les puissances, il augmente même légèrement à faible puissance.

Un projecteur à Led 10 w avec lentille directive

Pour l’éclairage en théâtre par exemple il est nécessaire de bien focaliser l’éclairage de la led ; pour cela des lentilles en verre sont vendues, par contre le système de fixation n’est pas fourni ; j’en ai fabriqué un en découpant des bandes de 5mm environ dans une feuille de cuivre. Le collier de cuivre est soudé sur lui-même pour bien garder la forme. L’ensemble est vissé sur le radiateur. La photo montre bien la disposition qui est très simple. La distance entre la lentille et la led a été définie à partir d’essais de façon à prévoir un angle de diffusion qui nous convenait.
L’ensemble a été monté dans un boîtier de spot ; le transformateur a été intercalé dans le fil secteur, la place était un peu juste pour le mettre dans le spot lui-même.
Pour obtenir l’équivalent d’un projecteur théâtre de 500 watts il faudrait utiliser de préférence une led d’au moins 50 watts.

Pour toutes remarques mon courriel : rameljl arobase aliceadsl.fr remplacer arobase par le @