Matrice de leds sur 230V...

[mweber]

Bonjour à tous,

Je voudrais savoir si il y a un risque de réaliser ce montage suivant,

Sachant que les 486 leds sont sous alimentés et correctement refroidies soudées sur un PCB en aluminium de 14 x 8 cm monté
sur un gros radiateur (plusieurs radiateurs de CPU collés cote à cote) le tout refroidis par un ventilo avec un fusible thermique de 45°C.

Le tout est enfermé dans un boitier bois isolé pour faire un vidéoprojecteur maison.



Datasheet des leds: http://fr.rs-online.com/web/p/led/8140967P/

Merci d'avance,

PS, il manque une parenthèse dans le calcul de U redressé...

Matthieu
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[Antoane]

Bonsoir,

Il y a deux risques principaux :
1. Pour l'utilisateur/ l'expérimentateur :
- tout le circuit (y compris le radiateur) est au potentiel de la phase, toucher n'importe lequel des composant équivaut à mettre un doigt dans la prise ; il faut en être conscient.
- 1mF @300V, c'est plus de 50J... Il ne s'agit plus de "chatouille" ou de picotements...
- pas simple de mettre au point un montage quand on ne peut toucher à rien.
2. Pour les leds : le montage LED+résistance sur source de tension ne fonctionne bien (dvs. le courant est raisonnablement constant) uniquement lorsque la tension perdue dans la résistance est suffisante. "Suffisant" dépend des led et de la source de tension, mais c'est en général entre 30 et 70% de la tension d'alimentation totale qui doit être perdue dans la résistance. Avec ce circuit, tu peux estimer qu'une augmentation de température des led de 1°C engendrera une augmentation du courant de 50mA (soit +50% !). Et c'est sans compter la dispersion initiale sur la tension de fonctionnement des leds et les aléas de la tension secteur...
Autant dire que l'ensemble des led cramera dès la mise sous tension.


La bonne solution pour répondre à ces deux problématiques est d'utiliser un driver de leds adéquat, isolé du secteur. Ça se trouve tout fait mais peut aussi se bricoler en low-cost à partir d'une alimentation fournissant une faible tension (e.g. 48V) et de deux ou trois composants.

Globalement, l'utilisation de résistances pour limiter le courant dans une branche de leds est limitée aux leds de faible puissance (3V/20mA). Avec les grosses leds se posent les problèmes de rendement (qui est < 50% avec une résistance) et de stabilité du courant (le courant doit être stabilisé de manière bien plus précise que pour une petite led, les marges (fabricant) comme les tolérances (de l'utilisateur) sont plus faibles).

[mweber]

Salut Antoine,

Merci de ta réponse!

Tout a fait d'accord avec toi, 50 joules ça fait mal, ommetre r3 serait suicidaire, mais ne t'inquiète pas je suis très prudent avec le 230v et j'utilise un stranso d'isolement pour les tests, et je peux utiliser une slim 24v pour tester des portions de Leds..

Par contre OK je connais l'emballement thermique de ces bestioles mais si tu maitrise le refroidissement ça ne pose pas de problèmes en fait j'ai déjà réalisé un panneau de 200w de Leds 100mA et chez moi mes Leds 10w qui éclairent les pièces sont montes sur radiateur avec une simple résistance sur du 12v... En plus F1 F2 empêche tout dérapage...

Non ?

Matthieu

[Antoane]

Bonjour,

Il y a trop de données à prendre en compte pour faire la démonstration sur un coin de table, mais dans le cas d'un emballement du thermique : F2 ne protégera rien dans cette situation : Le Imax de tes led semble d'être à 240mA (je n'ai pas regardé en détails) alors que si le circuit est bien calibré pour fournir 100mA à 25°C, il délivrera ~600mA à 35°C... Les leds seront mortes et F2 ne se sera pas déclenché (il n'en demeure pas moins utile, si ce n'est nécessaire). Par ailleurs, la montée en température des puces des leds (celle qui importe) sera tellement rapide que F2 sera, à mon avis, encore froid lorsque les leds seront déjà à 100°C.
Sans compter que rien que la dispersion initiale des tensions des led (l'une sera à 6.1V, l'autre à 6.3V...) et les variations de la tension secteur feront que le courant dans chaque branche sera assez loin de 100mA.

A la mise sous tension, le courant appelé par le montage pour charger C1 (un très gros condensateur) n'est limité que par la résistance dynamique du pont de diodes (<2Ohm), R1 et l'ESR de C1 (quelques ohm). Autant dire que si tu mets sous tension lorsque le secteur est à 300V... Ca fait beaucoup d'ampères, qui risque de détruire R1, F1 et P1 (à confirmer avec les datasheet).

Pour rester sur un montage simple, j'utiliserais des sources de courant à transistor. Cela demande 2 transistor et une résistance de plus par branche de led.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mweber]

D'ac, ça peut marcher, mais c'est donc risqué...

En fait je dis ça "peut marcher" car un taré (sans mettre de protection et les leds ne sont pas refroidies) l'a fait :

http://www.sonelec-musique.com/elect...230v_leds.html (cf bas de la page : Prototype de Won L)

J'ai regardé du coté des liaisons capacitives, pour 16 € de condensateurs classe X2, je peux avoir de quoi fournir 100 mA / branche de LEDs en répliquant le montage du milieu de cette même page sur sonelec-musique.com.

Ça te parait honnête comme solution ou bien, y'a plus simple et / ou moins cher ?

Matthieu

[mweber]

En même temps ca prends un peu de place, même si j'en ai....

[mweber]

Pour info j'ai trouvé ceci :

http://www.soselectronic.com/?str=94...y-and-reliably

[DAUDET78]

Bof ... bof
http://diotec.com/tl_files/diotec/fi...sheets/cl20m45
90v max 1W ... à la limite de l'arnaque ce schéma
PS : et mettre deux diodes de limitation de courant en série , c'est du suicide !

[mweber]

Un truc peut être plus sérieux : http://fr.rs-online.com/web/p/driver...a-led/7378016/

http://www.low-powerdesign.com/PDF/AND8433-D.pdf

[Antoane]

Bonsoir,

D'ac, ça peut marcher, mais c'est donc risqué...

En fait je dis ça "peut marcher" car un taré (sans mettre de protection et les leds ne sont pas refroidies) l'a fait :

http://www.sonelec-musique.com/elect...230v_leds.html (cf bas de la page : Prototype de Won L)

Ouai... C'est pas le plus bel article de sonelec.
Je pense que le fait que cela "fonctionne" est du au fait que le gars utilise des led 20 mA, avec un bien plus grande résistance dynamique que des led de puissance. Sans doute a-t-il de la chance et le résultat ne doit pas être hyper fiable...

J'ai regardé du coté des liaisons capacitives, pour 16 € de condensateurs classe X2, je peux avoir de quoi fournir 100 mA / branche de LEDs en répliquant le montage du milieu de cette même page sur sonelec-musique.com.

Ça te parait honnête comme solution ou bien, y'a plus simple et / ou moins cher ?

Globalement, les alim à condensateurs sont utiles lorsque le courant consommé est faible, sans quoi on se retrouve à acheter des kg de condensateurs.
Détail : note que la formule "classique" Iled=(Vin-Vled)*C*w n'est valide que lorsque Vled << Vin.
Si tu tiens à rester en alimentation directe par le secteur (ce n'est, pour moi, pas une bonne idée), tu peux utiliser le schéma ci-dessous :


Général
- La zener D5 ne sert à rien, c'est une protection de U1.
- Le circuit est composé de plusieurs branches, une principale (Dn1... Q3, R4), assurant la "régulation" du courant dans toutes les autres branches.
- Toutes les branches peuvent, ou non, compter le même nombre de led.
- Le courant dans chaque branche est proche de 2,5/R (R étant la valeur de R4, R6, R8...).
- Tous les transistors devraient être identiques et montés sur le même radiateur (attention à l'isolement), avec le transistor de la branche de régulation (Q3) au milieu du radiateur. La puissance dissipée dans ceux-ci est de (Vcc-Vled-2.5)*Iled.
- La puissance dissipée dans les résistance R4, R6... de valeurs R est égale à 2.5²/R.
- Le composant U1 et les transistors ont besoin d'être alimentés, c'est le rôle des résistances R105, R106, je t'expliquerait comment les calculer plus tard.
- A priori, les NPN n'ont pas à tenir toute la tension d'alim du montage : tout au plus doivent-ils supporter Vcc-Vled. Cependant, il serait sans doute préférable d'utiliser des composants spécifiés pour un fonctionnement sous Vcc (dans ton cas : 400V).
- le montage peut-être alimenté sous à peu près n'importe quelle tension, entre environ 4V et beaucoup (cf le point prcdt).
- L'alimentation du montage doit être bien conçue :
* il faut limiter le courant d'appel du condensateur. Tu peux lire par exemple : . Dans ton cas, le mieux me semble d'utiliser une grosse résistance en série avec le montage et un relais la court-circuitant. Ou une PTC.
* bien filtrée (la régulation est bonne tant que la tension instantanée de Vcc est supérieure à Vled, en deçà, le courant dans les led devient ~0).
* bien filtrée (inductance en série avec le pont de diodes, zener correctement dimensionnée, pourquoi pas en plus une autre inductance et une varistance (avant le pont de diodes))
* bien sécurisée (fusible + résistance de décharge du condensateur primaire suffisamment faible (constante de temps ~300 ms par exemple))

Nombre de led par branche
Le nombre de led N_l max par branche pour avoir un courant correctement régulé (i.e. ne s'annulant jamais) est d'environ :

Avec :
* N_b le nombre de branches
* I_led le courant dans chaque led
* V₀=3,5V, la tension nécessaire au fonctionnement du régulateur
* t ~= 8 ms, le temps entre deux charges du condensateur d'entrée
* C le condensateur d'entrée
* V_max la tension max de charge du condensateur (i.e. 230*sqrt(2))
* V_f la tension de seuil d'une led.

Résistances R105 et Cie.
Concernant le calcul des résistances R105, R106... : ces résistances n'ont pas forcément besoin d'être câblées sur chaque branche de led, mais uniquement sur certaines (dans mon schéma, je n'en ai par exemple mis que 2). Le problème, c'est que ces résistances dévient une partie du courant circulant dans la branche auxquelles elles sont accrochées, ce qui résulte dans des éclairements variants d'une led à l'autre : D6 et D7 brilleront moins que Dn2 (mais Dn2 brillera autant que les autre Dn, ainsi que D3, D4, D8 et D9).
Il semble raisonnable d'utiliser une résistance du type R105 ou R106 pour N_sR=4 ou N_sR=5 branches de led.
De là, la bonne formule pour calculer ces résistances est la suivante :

où β est le gain des transistors utilisés.
Ex. : Dans mon schéma, il y a N_b=6, N_sR=6/2=3 (6 branches de led pour deux résistances).

En espérant ne pas m'être trompé dans les formules ou dans Latex
Bonsoir.

[Antoane]

Bonsoir,

Pour info j'ai trouvé ceci :

http://www.soselectronic.com/?str=94...y-and-reliably

Ces "diodes" sont des JFET dont le drain et la grille sont reliées, pas formidable question stabilité et en général cher (srtt pour ce que c'est/ce que ça fait).

[DAUDET78]

tu peux utiliser le schéma ci-dessous :

Sur le schéma, il manque un machin en courant pour alimenter les bases des NPN (sachant que le régulateur shunt TL431 va dériver le courant sen trop)

[Antoane]

Bonsoir,

R105, R106...

[DAUDET78]

R105, R106...

Elles étaient bien planquées !

[Antoane]

Bonsoir,

Sinon tu t'ennuies

[mweber]

Salut les gars,

Merci pour cette explication on ne peu plus hexaustive!

Ouais ...

Finalement faire joujoux direct avec le secteur pour alimenter les Leds... on va laisser tomber, je laisse ça aux chinois qui adorent vendre des lampes qui durent 100heures

Je vais donc utiliser ton shema de régulation et recycler un transfo torique 2 X 35v. Je ferais 19 rangées de 13 Leds ce qui évitera de devoir charger une grosse barrique à 360v direct sur le secteur...

Merci pour tout

Matt

[mweber]

Peux tu stp m'envoyer le fichier spice de ton régulateur ?
Merci

[Antoane]

Bonjour,

Je ne l'ai plus

Si tu utilises une tension d'alimentation plus basse, il est préférable de diminuer la tension perdue dans le shunt. Tu peux ainsi remplacer la 431 par une référence de tension de (par exemple) 1,2V. Il en existe beaucoup, par exemple la lt1004 (de mémoire). le compasant coûtera plus cher qu'une tl431 mais tu gagneras en rendement (et sur le coût du condensateur de filtrages.

[mweber]

Ok, c'est pas grave je peux le refaire

Merci pour ces conseils en tout ca.

Pour info le transfo sera utilisé avec les 2 secondaires 35V montés en série, je l'utilisais avant en 35 V (secondaires en //) pour piloter deux LEDs de 150 W pour faire ce vidéoprojecteur, j'avais utilisé un pic qui asservissait en courant les LEDs avec une PWM attaquant un FEET.

Ça marchait bien, mais difficile de collimater ces deux leds, et donc je bouffais 300W pour un éclairement plutôt moyen

La matrice de led sera beaucoup plus efficace optiquement et même électroniquement car à l'époque mes deux LEDs était du matos chinois...

A bientôt,

Matthieu