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Publié : 1er décembre 2013

Eclairages d’intérieur à led

Il existe actuellement sur le marché des led de bons produits, encore faut-il savoir les trouver. Voici quelques tests d’utilisation donnés ici.

Utilisation de lampe classique à led genre « lampe à incandescence »

On trouve maintenant des lampes à led qui sont capables de remplacer avantageusement les lampes à économie d’énergie ; elles produisent moins de pollution radioélectrique et ont un meilleur rendement. J’utilise dans une pièce de séjour une lampe avec culot à vis E27 de 4,5 watts achetée en novembre 2013 chez Lidl. Elle était vendue 7 Euros environ. Elle éclaire davantage que la lampe à économie d’énergie de 11 watts qui y était avant. On trouve ces types de lampes dans les rayons des supermarchés mais à des prix plus élevés : 10 Euros environ pour les lampes au nom du distributeur et 12,50 Euros environ pour les lampes Philips.
Les lampes Philips se trouvent ausi sur Ebay en importation au prix d’environ 6 Euros pour le modèle 5 watts.

On en trouve à toutes les puissances, je conseillerais néanmoins de ne pas les placer dans un globe mais dans un luminaire bien aéré et de ne pas dépasser une puissance de 5 watts, en effet je m’interroge sur le système de refroidissement qui a l’air minimal, or les led, comme l’électronique qui les accompagne, sont très sensibles à la chaleur. On trouve aussi ce type d’ampoule sur Ebay à des prix de l’ordre de 5 Euros.

Comparaison Ampoules Led E27

Sur cet essai on voit que la lampe Philips est plus lumineuse, la lumière est aussi mieux répartie sur les côtés grâce à une boule plus allongée ; la couleur de la lumière est plus agréable, un peu plus chaude. Par contre en terme de rendement les deux lampes sont à égalité car la lampe de marque Redton annoncée pour 5 watts est en réalité une 3 watts. Conclusion : Si on veut une lampe meilleur marché que la Philips et à éclairage équivalent, prendre une lampe marquée "7 watts" et on aura probablement une 5 watts (à essayer ! ).

L’utilisation de spots

Spots à led COB

Actuellement on trouve sur Ebay de bon spots à led entre 4 et 5 Euros. Les meilleurs spots à led utilisent un Cob, c’est une led très grande. Vérifier que le spot a un bon refroidisseur et monter le spot autant que possible dans un support bien aéré. En effet le rendement du spot et aussi la durée de vie de la led diminuent avec la chaleur. Le couleur « blanc chaud » est plus agréable. Il existe des spots à led jusqu’à une puissance de 9 watts, et plus si ce sont des plafonniers, dans ce cas le diamètre excédera les 5 cm qui sont le diamètre classique du spot GU 10, ou E14, E27 (modèles à vis).

Spot led Cob 3 watts http://stores.ebay.fr/MANGNOLIA-L

Certains spots à led SMD notamment les 6 et 8 watts ont une alimentation simpliste qui réduit le 220v par un simple condensateur en série, ce qui fait qu’ils ont un facteur de puissance (cosinus Phi) très mauvais. Ils se reconnaissent au fait qu’un petit fil rouge dépasse sur la surface.

Comparatif_5_Spots_Led

Sur cette image avec les données du test, on voit que tous les spots à led ne sont pas équivalents : différents branchements, différentes consommations et rendus en éclairage ; nous avons mesuré aussi leur température car ils chauffent beaucoup et nous voulions savoir si le refroidissement est adapté.
Les leds tolèrent en principe une température 80 degrés, sachant néanmoins qu’elles perdent alors 10 pour cent de rendement. Elles peuvent aller jusqu’ 100 degrés mais perdent alors 20 pour cent de rendement.
Conclusion en tout cas : Ne monter les spots à led que sur des supports très dégagés pour que l’air passe facilement. Sinon le rendement et la durée de vie des spots vont en pâtir. Si le spot est moyennemnt aréré il vaudrait mieux ne pas dépasser les modèles 3 watts.
Le spot Philips, bien qu’ayant une bonne luminosité, chauffe beaucoup. Il est de petite taille, on peut s’interroger aussi sur l’enrobage en plastique, mauvais conducteur, plutôt qu’en métal.
les spots "Cob" avec une led très large, ont un bon rendement ; l’un a une meilleure luminosité mais c’est dû en partie au fait que le faisceau est plus concentré par le réflecteur, donc moins large.
Nous avions acheté le spot Philips chez Lidl pour environ 7 Euros. Il est vendu dans les autres commerces à plus de 10 Euros, c’est un prix qui me semble excessif compte tenu du fait que les autres spots sont vendus sur Ebay à 4 Euros environ.

Les projecteurs de 10 watts moulés

3_Projecteurs_10watts

Il existe 2 types de projecteurs de ce type, le multicolore et le blanc, en blanc chaud ou blanc froid. Pour un éclairage d’intérieur, le blanc chaud est plus agréable et donne un meilleur rendu des couleurs.
Leur luminosité est équivalente à un spot halogène de 50 watts. Ils sont à employer quand on a besoin d’une lumière un peu directive. Le spot de couleur a un rendement environ 20 % inférieur au spot blanc, même quand on sélectionne la couleur blanche, car elle est obtenue par l’addition des couleurs des led rouge, verte et bleue et le rendement est moins bon que celui d’une led blanche. D’autre part le blanc tire sur le rose et il est légèrement irisé. On arrive à avoir une couleur plus homogène en tournant la lentille en sens opposé, au détriment de la directivité. A réserver plutôt pour des éclairages de scène.
Le spot 10 watts en éclairage blanc chaud est par contre excellent en éclairage d’intérieur. Il est plus performant que les spots vus précédemment car c’est le boitier lui-même qui fait refroidisseur. Il peut donc dissiper une plus grande puissance, jusqu’à 10 watts, sans surchauffe, ce qui est très intéressant. Attention je n’ai vu ce spot vendu que en modèle 12 volts, surtout ne pas brancher le fil extérieur, bien qu’il ressemble à un fil de secteur, sur du 220 volts car le circuit électronique grillerait.
Ce spot possède en effet à l’intérieur un circuit électronique qui limite le courant à 900 mA. Il possède aussi un redresseur en pont ce qui permet de brancher les 2 fils vers du 12 volts sans problème de polarité. L’autre avantage est qu’on peut le brancher sur des tensions non stabilisées, par exemple sur une batterie solaire ou une batterie de voiture qui peut monter jusqu’à 14 volts, ou encore se faire un éclairage portatif avec 3 piles lithium en série, sans que le niveau de l’éclairage ne varie.

Le circuit régulateur
Le circuit régule à 600 mA ce qui est un bon compromis, du coup on a une puissance effective de la lampe qui est de 5,4 watts.
Une observation du circuit « source de courant » ou régulateur d’intensité montre qu’il est basé sur un circuit intégré PT4115 qui est un circuit à découpage en boitier CMS SOT prévu pour réguler une intensité inférieure à 1,2 ampère et avec une tension d’entrée jusqu’à 30 volts. Pour ceux qui veulent réaliser des montages avec ce circuit il existe aussi en boitier SOP qui est sensiblement plus gros. Il possède une broche destinée si besoin à une commande externe de luminosité. L’inductance qui est sur le circuit a l’air plutôt petite. On se demande si elle tiendrait à l’usage. Il semble que ce soit un circuit prévu pour fonctionner en 300 mA qui a été modifié.
La led donne un éclairage qui tire légèrement sur le jaune. Peut-être un modèle de led assez bon marché ?

On peut sans problème faire fonctionner ce spot en 220 volts. 2 manières : brancher sur le 12 volts la sortie d’un petit transformateur 12 volts - 1 ampère. (voir photo)
Montage12v_220v_SpotNoir

Ici on a remplacé le régulateur d’intensité par une résistance 5 ohms- 5 watts.

Une manière plus élégante : Il n’est pas nécessaire d’avoir 2 circuits de régulation. Acheter un circuit convertisseur 220v/12 volts à limitation de courant (il s’appelle sur Ebay Led driver.) Choisir soit le modèle 900 mA si on veut bénéficier de la pleine puissance. Soit choisir, ce que je conseille, un convertisseur 600 mA. En effet avec 600 mA on aura déjà une puissance de 5,4 watts. A cette puissance la led a un rendement supérieur de 15 pour cent, par rapport à son rendement à 9 watts. A 5,4 watts, le spot atteint déjà 53 degrés, s’il chauffait davantage la led va s’altérer plus rapidement et l’augmentation de chaleur va induire une nouvelle baisse de rendement. Je pense que la puissance de 10 watts est plutôt à utiliser pour des éclairages ponctuels, par exemple : projecteur de spectacle, ou phare de voiture...

Le spot à led multicolore "flood"

Lampe Led_10w_RVB

Spot à led "10 watts" : une alimentation (enrobage de plastique jaune) plutôt insuffisante pour cette puissance.

Ici nous avons testé le spot multicolore avec télécommande de couleurs RVB (Rouge, vert, bleu, en anglais RGB) .
C’est un modèle 220 volts, plus rare, ce spot étant plus souvent vendu en version 12 volts. La led appelée Led 10 watts fonctionne sous une moyenne de 8 volts à 300 mA par couleur, soit une puissance effective de 7 watts. Le module de commande fonctionne en 12 volts et consomme lui toujours 900 mA au maxi soit une puissance de 11 watts. Au démontage on constate avec un peu de surprise que l’alimentation est une 12 v - 450 mA alors qu’il faut le double pour atteindre les 8 watts d’éclairage.
En conséquence pour les couleurs fondamentales la lampe a la bonne puissance puisqu’un seul canal fonctionne, soit 300 mA. Par contre les couleurs qui sont un mélange de 2 fondamentales, comme le jaune, mélange du rouge et du vert, auront une luminosité insuffisante. Encore pire pour le blanc. Une mesure au luxmètre donne pour le blanc une luminosité trois fois plus faible que celle d’une led 10 watts. Après remplacement de l’alimentation par une 12 v - 1 ampère l’éclairage sur le blanc devient normal et équivalent une led 10 watts blanche. (20 pour cent de moins seulement).
Nous avons utilisé pour l’alimentation un bloc secteur 12v . En effet il ne nous semble pas judicieux d’avoir intégré l’alimentation dans le bloc du spot ; en effet à 10 watts, le spot chauffe assez sérieusement, à plus de 50 degrés sur l’extérieur, il paraît inutile de rajouter une source supplémentaire de chauffage dans le spot même si les pertes de l’alimentation ne contribueront à l’augmentation du chauffage que pour 2 à 3 watts de plus.
Améliorations possibles en puissance.
Si on voulait mieux refroidir il faudrait utiliser aussi un spot noir. Dans ce cas peut être pourrait-on passer à une led 20 watts, à condition de revoir un peu la dissipation ; avec un ajout d’ailettes sur l’arrière, toujours l’alim à l’extérieur et de faire plutôt fonctionner la led à 15 watts.
On trouve des ensembles Led RVB 20 watts + driver pour une quinzaine d’Euros.

Les lampes halogènes version led : led flood

(vendues sous le nom Outdoor flood led light."

On trouve aussi des lampes projecteurs rectangulaires flood à led, de 10 à 100 watts principalement. notamment des 10 watts à partir de 10 Euros environ. Pour avoir l’équivalent d’une petite lampe halogène c’est à dire d’une 150 watts il faut un spot à led de 20 à 30 watts. Récemment sont apparus les spots à led à SMD, ils sont sensiblement moins chers que les autres, soit 13 Euros environ le spot de 20 watts. A tester pour voir s’ils sont aussi efficaces.

LampesFlood_10w

Le démontage de 2 lampes flood à led qui réserve des surprises !
Elles sont dans le même boitier. Il s’agit probablement d’un boitier produit en très grande série que chaque vendeur doit "garnir" à sa manière.
Sur le premier surprise, en démontant le cache du circuit on trouve une minuscule alimentation qui consomme à 5 watts environ, bien loin des 10 watts annoncés. Si on pense que l’alimentation a un rendement de 75 pour cent environ, il n’arrive la led pas plus de 4 watts !
Après changement de l’alimentation pour une alim 10 watts, l’éclairage est bien meilleur mais pas suffisant. (testé au luxmètre.) On est obligé de penser que la led est en cause. Effectivement après changement de la led l’éclairage augmente encore de 40 % et devient satisfaisant. Autrement dit sur ce projecteur tout a été changé sauf le boitier pour avoir un fonctionnement correct. Le vendeur de ce désastre s’appelle hkesupplier.

La deuxième lampe nous réserve une double surprise
Vendue pour 20 watts, elle n’en consomme que 10,7 il est vrai qu’elle est montée dans un boitier qui ne peut guère dissiper plus de 10 watts vu sa taille. Regardons l’alimentation. Il est marqué dessus 30 à 36 v - 20 watts. Après mesure elle ne donne que 8,5 watts vers la led. Donc l’étiquette collée sur l’alim ne correspond pas.
Je démonte à tout hasard le cache avant pour voir la led de plus près. Surprise ! La led n’est pas vissée, elle est maintenue par de joint souple genre "rubson". Ce qui veut dire qu’après un peu d’échauffement le plastique va fondre et la led va griller.

Le vendeur de la deuxième lampe "catastrophe" http://stores.ebay.fr/RFGN rubrique outdoor flood led light

Cette led possède une semelle trop étroite pour bien régulariser la diffusion de chaleur et pas assez de place pour mettre une vis. Je décide de l’enlever et de la remplacer par une led de 20 watts qui fonctionnera étant donné qu’on a un transfo avec une sortie 30 à 36 volts.
le montage de la led n’est pas difficile car le boitier se perce assez facilement. Les trous d’arrivée de l’électricité sont un peu trop proche du sabot de la led, je les évase d’un coup de perceuse. Le fond du boitier est assez rugueux et le contact thermique. L’avantage d’avoir une led 20 w qui fonctionne en 10 watts est qu’elle n’est pas à ses limites donc son rendement est meilleur et sa durée de vie sera plus longue.
Un raisonnement à avoir s’il s’agit d’une lampe qui sera souvent utilisée. par contre s’il s’agit d’un éclairage plus ponctuel comme un éclairage de scène il n’y a pas d’inconvénient faire travailler les led à leur maxi.

Quelques mesures de température à titre de vérification du fonctionnement
La lampe qui fonctionne en 10 watts après modifs a une température maxi sur l’arrière de 55 degrés environ. Cela représente une température sur la led d’environ 65 degrés.
On voit qu’on atteint les limites de dissipation de ce boitier ; à la rigueur si on voulait augmenter un peu la puissance dans le boitier sur lequel on a monté la led 20 watts, il faudrait repeindre le boitier en noir car le noir dissipe mieux la chaleur. il faudrait aussi enlever la vitre à l’avant et la remplacer par une grille pour que le boitier se refroidisse aussi vers l’intérieur. Enfin ajourer le boitier de l’alim en rajoutant des fentes pour éviter que l’alim ne chauffe trop.
Ave ces modifs on doit pouvoir pousser l’éclairage jusqu’à une quinzaine de watts.

RamplacementLampeFloodVraieAlim10w

Après remplacement de l’alim on est "dans les clous" !
L’alim débite 0,95 ampère sous 9 volts, la puissance dans la led est de 8,5 watts et la consommation secteur est de 11,5 watts à cause des pertes de transformation.

Les lampes à led pour voiture

Lampes_Navette_Festoon_Test

Sur beaucoup de voitures on trouve encore un éclairage de l’habitacle et un éclairage de coffre avec les lampes navettes, ce sont en général des ampoules de 42 mm. On trouve des équivalents en led qui ont l’avantage de consommer entre 1 et 1,3 watt en général alors que les originales consomment 5 watts, pour un éclairage plutôt meilleur en général. Préférer des lampes blanc chaud.

Les résultats sont inégaux, et la luminosité est loin d’être proportionnelle à la consommation. On voit que le meilleur modèle est celui à 30 SMD. On en trouvera en lançant une recherche sur 42mm 30-SMD Warm White LED Bulbs Car Interior Dome.

Lampe G4 1,5 w à haut rendement : Il s’agit d’une lampe qui équipe certains éclairages de voiture. Elles donnent aussi de bons résultats en éclairage.

http://myworld.ebay.fr/gogo.buy

Ces lampes navettes servent aussi souvent pour l’éclairage des plaques d’immatriculation, néanmoins pour l’éclairage extérieur on est tenu d’utiliser des produits agréés. Les voitures récentes sont équipées d’un test de continuité pour vérifier que les ampoules ne sont pas grillées, or compte tenu de la tension directe des leds il est nécessaire d’ajouter en série une résistance qui recréera cette continuité, par exemple une résistance de 4,7 kilo ohms ¼ de watt devrait suffire. Si la détection ne fonctionnait pas diminuer la valeur à 3,3 kilo ohms par exemple. Les lampes sous l’appellation Can bus (controller area network) ou Canbus sont déjà équipées de ce système et fonctionnent aussi avec les voitures récentes.
On trouvera la lampe navette 30 SMD chez ce vendeur :
http://stores.ebay.fr/MANGNOLIA-L
La lampe navette donnant le plus faible éclairement était vendue par : hkcrmshop186 ; elle est naturellement à déconseiller quoique meilleur marché.

Utilisation de led multicolore RGB 5 mm sur une lampe solaire

On peut utiliser une led multicolore avec les lampes solaires qui fonctionnent avec une batterie de 1,2 v ou mieux avec celles qui fonctionnent avec une batterie lithium de 3,7 volts. Par contre l’éclairage est insuffisant sur les lampes qui fonctionnent avec une batterie LiFePO4 car elle donne en fait une tension qui est au mieux de 3,3 volts et qui descend assez rapidement vers 3 volts. Après essais pour que la led reçoive une intensité suffisante c’est à dire environ 20 mA sur notre modèle il a fallu l’alimenter avec une tension de 4 volts. En effet cette led possède une électronique de commande qui a besoin d’une tension suffisante pour fonctionner. Par conséquent pour alimenter correctement une led multicolore il faut utiliser une pile lithium ion qui possède une tension en fin de charge de 4,2 volts. Cette tension descend ensuite en cours ’utilisation vers 3,7 volts mais cela reste une valeur acceptable. D’après les notices de led multicolores la tension d’alimentation doit être comprise entre 3 volts et 3,6 volts. En fait sous 3,6v du moins sur l’exemplaire que nous avons testé on peine à atteindre l’intensité prévue de 20 mA du moins sur le vert et le bleu.

Pour préserver toute la tension de la pile pour la led on peut utiliser note schéma de lampe solaire à batterie lithium et prendre la version dans laquelle l’éclairage est commandé avec un transistor CMOS qui ne crée pas de chute de tension supplémentaire. Ce montage fonctionnera bien pour un capteur solaire de 70 mA en effet la led consommera en moyenne la moitié soit 30 mA ce qui est un bon équilibre. Si on devait utiliser un capteur plus puissant il faudrait une pile lithium-ion « protected » c’est à dire munie d’une protection de charge-décharge car cette pile est très sensible à la surcharge.
Il est certain qu’on aurait pu créer des led multicolores avec une électronique interne plus perfectionnée qui n’occasionnerait pas de telles chutes de tension. Je les avais achetées sur http://myworld.ebay.fr/longxinelectronics
J’ai refait le test avec une led multicolore provenant d’une lampe à led solaire de marque Globo et cette fois la led a une consommation régulière de 20 mA pour les 3 couleurs avec une tension de 3,6 volts seulement, ce qui montre que les caractéristiques varient d’un modèle l’autre.
A tester peut être avec les led multicolores dites « ultrabright » comme celles de JeledHK. « 8Kmcd Slow Flashing MultiColor RGB LED »
http://stores.ebay.fr/HKJE-Led-Lamp-Center
sous le nom : 8Kmcd-Slow-Flashing-MultiColor-RGB-LED
NB : je ne peux pas donner les liens directs sur Ebay car ce sont des liens provisoires.

Test de consommation de la led multicolore :
Sous 3,3 v : Blanc 30mA Pourpre25mA Rouge 18mA Vert 5mA Bleu 8mA
Sous 4,05v : Blanc 55mA Pourpre 44mA Rouge 28mA Vert 16mA Bleu 21mA
On voit donc que sous 4 volts les disparités d’éclairage diminuent nettement. Dans certaines couleurs la consommation dépasse 20 mA mais c’est normal car la led multicolore contient en fait 3 led et dans ces cas de 2 à 3 led sont allumées simultanément.
Si on voulait un éclairage multicolore plus puissant il faudrait pouvoir utiliser une led de 1 watt de types 2 broches, c’est dire possédant à l’intérieur son propre circuit de commande. Malheureusement ce type de led n’existe pas au détail, il est vendu pour de moyennes quantités sous le nom de « High Power 2 pin rgb led » par http://xygd.en.alibaba.com/product/1517218677-220354425/620nm_520nm_460nm_High_Power_2_pin_rgb_led.html
Le site www.led1.de vend des led multicolores à 40 mA mais elles sont données pour fonctionner sous 4,5 volts dans elles ne fonctionneraient pas bien avec notre montage à pile.

Utilisation de la led dans une guirlande genre guirlande de Noël

Ce type de led pouvant être alimenté par une tension fixe on peut alimenter toutes les led sur le même fil sans résistance série. Il faudra une alimentation qui donne environ 3,5 volts, ou même 4 volts dans notre cas.
Si on dispose d’une alimentation chargeur de batterie de portable inutilisée qui donne 5 volts, il suffira pour obtenir 4 volts, de mettre en série 2 diodes silicium, par exemple des diodes 1N4001 ou même des diodes plus petites si elle n’alimentent qu’une led, genre 1N4148. On peut aussi utiliser une résistance série néanmoins on aura une perte d’éclairage sur les couleurs composées qui mettent en jeu 2 led et même 3 led pour le blanc. Pour obtenir 3,5 volts on mettra 3 diodes en série. Bien vérifier que la led ne consomme pas plus de 20 mA sur les éclairages vert et bleu.

Quelques liens de fournisseurs que j’ai utilisés pour des montages

Leds

Leds 1 watt (le rendement est un peu exagéré ce sont probablement des 70 et 100 lumen)
110 lumen http://myworld.ebay.fr/witopower
140 lumen http://myworld.ebay.fr/indeedstore01
Led haut rendement environ 130 lumen par watt Cree http://myworld.ebay.fr/led-dna

Mosfet

Mosfet SIS2302 canal N pour lampe solaire / AO3401 canal P (attention, très petit SMD)
FDD8847 Mosfet http://myworld.ebay.fr/polida2008

Piles rechargeables

piles lifepo4 1200 mA http://myworld.ebay.fr/sz_ohmygod

petites batteries Lifepo4 http://myworld.ebay.fr/greenforcecells

Accu lithium polymère 14,8v http://myworld.ebay.fr/longxinelectronics

Piles lithium CR 2032 http://myworld.ebay.fr/universpc2011

Beaucoup de contrefaçons sur les piles lithium-ion rondes 18650
http://myworld.ebay.fr/universpc2011/&_trksid=p3984.m1439.l2754
Composants

condensateur 1 microfarad http://myworld.ebay.fr/chip_partner

inductances 22 uH http://myworld.ebay.fr/cn-resource

diode zener programmable TL431 http://myworld.ebay.fr/czb6721960

Cellules solaires pour lampes de jardin

panneau solaire 2v 150 mA (en réalité 120 mA) http://myworld.ebay.fr/sure-display

panneau solaire 2v 50 mA http://myworld.ebay.fr/geiliable-store

Documents joints