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LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie



  1. #1
    Rodrigue

    LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie


    ------

    Bonjour,

    Je dois piloter un grand nombre de LEDs de haute puissance (1W) pour un projet.
    La consommation est le nerf de la guerre!
    Je me demandais quelle était la manière la plus efficiente pour faire briller ces leds...
    Chaque LED est allumée indépendamment des autres.

    Si VDD est la d.d.p. aux bornes de la LED (Ex: 3.3V)
    et que le courant qui doit la traverser est de l'ordre de 200mA (je sais que ça ne fait pas 1W ).

    Si je prend une résistance pour régler le courant qui passe à travers la LED, j'aurais une perte égale à:
    R . I²
    Mon équilibre des puissances sera:
    VDC . I = R . I² + VDD . I

    Comme I est fixé, on ne peut toucher qu'à R. On en conclut donc que VDC doit être très proche de VDD pour que les pertes soient les plus petites possibles.

    Je suppose qu'il existe des moyens "encore" plus intelligents pour économiser mon énergie. Pourriez-vous me conseiller svp?

    Ma commande de LED sort d'une bascule D, il faudra donc que j'utilise un transistor.

    -----

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  3. #2
    vincent66

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Hello !
    Une alim à découpage me semblerait totalement indiquée, elle te permettrait de te passer de toute résistance de polarisation...
    A ton service !
    Vincent

  4. #3
    DAUDET78

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par Rodrigue Voir le message
    On en conclut donc que VDC doit être très proche de VDD pour que les pertes soient les plus petites possibles.
    et le plus instable possible ........
    Voir la réponse de Vincent
    J'aime pas le Grec

  5. #4
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Salut!

    Merci pour vos réponses .

    J'ai plus ou moins 80 leds à commander indépendemment l'une de l'autre. Je cherche donc un circuit facile àréaliser et pas trop cher ET surtout qui alimente la LED efficacement (90% de rendement).

    Tu pourrais m'en dire plus sur ton alim à découpage?

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    invite03481543

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Bonsoir,

    vouloir alimenter des leds de puissances avec une simple résistance est une hérésie.
    Le découpage s'impose naturellement, le but du jeu est d'obtenir un fort rendement tant électrique que lumineux.

    Sinon j'ai rien compris à tes 80 leds plus ou moins indépendantes l'une de l'autre.

    Ce qui serait bien pour une fois, ce serait de nous exposer les choses clairement et de manière complète.

    Si tu cherches un circuit pas trop cher, oublie les leds, prend des ampoules.
    @+

  8. #6
    vincent66

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Hello !
    Le principe du régulateur à découpage consiste à stocker de l'énergie dans une self, puis à la transférer à l'étage de sortie, ceci à une fréquence de l'ordre des 100KHz, ce qui permet une bonne stabilité avec un rendement supérieur à 85%.
    Beaucoup de fondeurs de silicium proposent des ICs qui réalisent ceci en simplifiant à l'extrême la besogne du designer.
    Une bonne datasheet vaut mieux qu'un long discours, je te suggère donc de jeter un coup d'oeil à celle du L296P de ST, qui devrait te convenir...
    Cordialement !
    Vincent

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  10. #7
    invite03481543

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Un L296P c'est déjà un gros bestiau pour une si petite consommation.

    Ne pas oublier de faire une régulation en courant, une régulation en tension n'est pas adéquate pour une led (on en a suffisamment parlé sur le forum)

  11. #8
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Sinon j'ai rien compris à tes 80 leds plus ou moins indépendantes l'une de l'autre.
    Je dois juste commander 80 Leds à l'aide d'un microcontrôleur... Led1 allumée, led2 éteinte, etc. Toute cette partie fonctionne déjà

    Le principe du régulateur à découpage consiste à stocker de l'énergie dans une self, puis à la transférer à l'étage de sortie, ceci à une fréquence de l'ordre des 100KHz, ce qui permet une bonne stabilité avec un rendement supérieur à 85%.
    Beaucoup de fondeurs de silicium proposent des ICs qui réalisent ceci en simplifiant à l'extrême la besogne du designer.
    Une bonne datasheet vaut mieux qu'un long discours, je te suggère donc de jeter un coup d'oeil à celle du L296P de ST, qui devrait te convenir...
    Merci pour les explications. J'ai regardé la datasheet. Je connaissais déjà un peu le fonctionnement d'un régulateur à découpage. Je vois que ce circuit sait sortir 4A. Son petit frère n'existerait pas?
    Mes leds consomment à peu près 180mA sous 3.3V.

    Pourquoi je ne peux pas utiliser un driver de LED tel que le ZXLD1350?
    Je ne connais pas du tout cette marque, je l'ai trouvé via google.

    Est-ce que ça ne reviendrait pas moins cher de créer ma propre source de courant, style avec un générateur de Howland?
    Vous allez me dire 80x me circuit ...

    En fait, je voudrais une source de courant assez stable qu'on puisse allumer ou éteindre rapidement (1/50 sec) via la sortie d'un microcontrôleur .

  12. #9
    vincent66

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Hello !
    Il y a bien sûr des régulateurs délivrant un moindre courant, mais un régulateur par LED ça ferait beaucoup..! Un L296P pourrait fournir la tension et la puissance pour une dizaine de tes LEDs, commandées chacune par un transistor branchant la cathode à la masse, régler alors la tension de sortie du régulateur à Vled+Vsaturation_du_transistor ...
    Cordialement !
    Vincent

  13. #10
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Merci pour tous tes éclaircicements...

    Il y a une chose que, je pense, je n'ai pas bien compris. On doit piloter une LED en courant non? Et tu me dis, si je ne me trompe pas, de la piloter en tension...

    Peut-être que Hulk pourrait nous donner plus de précisions?

  14. #11
    invite03481543

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Il faut utiliser un circuit à 2 références, une de tension et une se chargeant de controler le courant dans la led.

    Un générateur de courant sans charge (en cas de débranchement des leds) va avoir une tension maximale en sortie, c'est le rôle du générateur de tension de limiter cette tension maximale.

    Un moyen plus simple est de faire un élévateur de tension régulé en courant où la tension de sortie est flottante par rapport à la tension d'entrée, on a Vs=Ve+Vled, dans ce cas la tension aux bornes de la led n'est plus référencée par rapport à la masse.
    On peut donc par ce principe chaîner plusieurs leds en série, le courant est toujours le même, la tension suit le nombre de leds.
    @+

  15. #12
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par HULK28 Voir le message
    Il faut utiliser un circuit à 2 références, une de tension et une se chargeant de controler le courant dans la led.
    Mwoui

    Un générateur de courant sans charge (en cas de débranchement des leds) va avoir une tension maximale en sortie, c'est le rôle du générateur de tension de limiter cette tension maximale.
    Ok, ça je comprends.

    Un moyen plus simple est de faire un élévateur de tension régulé en courantla tension de sortie est flottante par rapport à la tension d'entrée, on a Vs=Ve+Vled, dans ce cas la tension aux bornes de la led n'est plus référencée par rapport à la masse.
    Tu n'aurais pas une référence parce que là j'avoue que j'ai du mal à mettre la main sur un schéma...

    On peut donc par ce principe chaîner plusieurs leds en série, le courant est toujours le même, la tension suit le nombre de leds.
    D'accord ça ça va je comprends.

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  17. #13
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    élévateur de tension régulé en courant où la tension de sortie est flottante par rapport à la tension d'entrée. Ca va en relisant j'ai compris. Tu parles de ceci:


    Est-ce que ce genre de montage possède un bon rendement?

  18. #14
    yvan30

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par Rodrigue Voir le message
    élévateur de tension régulé en courant où la tension de sortie est flottante par rapport à la tension d'entrée. Ca va en relisant j'ai compris. Tu parles de ceci:


    Est-ce que ce genre de montage possède un bon rendement?
    Bonjour
    Ton montage se comporte comme une resistance il dissipe la tension excédentaire en chaleur.
    Il te faut un générateur de courant de 200mA de type hacheur.
    Les LED sont en série, aux bornes de chaque LED le contact NF d'un relais dont la bobine est commandé par le micro contrôleur.
    Pour allumer la LED il suffit d'alimenter la bobine du relais ad hoc le contact s'ouvre et la LED brille.
    Bien sur ton générateur de courant doit être capable de fournir 200mA sous la tension nécessaire pour alimenter le nombre de LED allumées en même temps.
    Images attachées Images attachées  

  19. #15
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Je ne sais toujours pas observer ton schéma car il est en attente de validation mais en fait je n'ai aucune led qui est en série: elles sont toutes indépendantes l'une de l'autre... c'est pour cela que je me dis qu'il va me falloir n sources de courants pour n leds. Ca fait beaucoup

  20. #16
    DAUDET78

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Attend la validation .... Ce schéma permet d'avoir un seul générateur pour 8 LEDs et de les mettre en marche (On/Off) individuellement
    J'aime pas le Grec

  21. #17
    vincent66

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Hello !
    Plus simplement si les specs de la LED précisent un courant de350mA pour une tension de 3,3VDC, en appliquant la sortie d'un régulateur de tension de 3,3VDC aux bornes de la LED, elle ne consommera ni plus ni moins que 350mA... c'est physique..! Inutile de beaucoup plus se casser la nénette...
    A mitiés à tous !
    Vincent

  22. #18
    DAUDET78

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par vincent66 Voir le message
    elle ne consommera ni plus ni moins que 350mA... c'est physique..! Inutile de beaucoup plus se casser la nénette...
    Pour une ânerie ..... il y avait un bout de temps que je n'en avais pas lu une de cette taille !!
    voir réponse #17 http://forums.futura-sciences.com/el...ributions.html
    Dernière modification par DAUDET78 ; 16/12/2008 à 16h23.
    J'aime pas le Grec

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  24. #19
    vincent66

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Ah bon..?
    La physique des semiconducteurs a probablement été complètement révolutionnée depuis la dernière foi que j'ai réalisé une telle alim pour LEDs...
    Cordialement quand-même !
    Vincent

  25. #20
    DAUDET78

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Errare humanum est, perseverare diabolicum
    no comment
    J'aime pas le Grec

  26. #21
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    On l'a fait toute au moins une fois cette erreur là!

    Regarde ici pour l'explication Vincent (FAQ #17):
    Bonjour
    Citation:
    Envoyé par mydarklife
    on n'alimente RIEN avec du courant! Bon sang le courant est TOUJOURS demandé par la charge!

    J’en ai moi aussi marre de voire des gens parler de générateur de courant. C’est vrai ! Le courant est dépendant de la charge. Et inévitablement de la tension un générateur de courant c’est théorique c’est pour expliquer un peu comment les choses fonctionnent. Une prise de courant 230V ne délivre pas une intensité, elle délivre une tension de 230V ! L’intensité est demandée par l’appareil que l’on raccorde.
    Erreur. S'il est vrai que la plupart des appareils sont fabriqués de manière à être alimentés par une source de tension, la grande majorité des composants discrets peuvent (et parfois doivent) être alimentés par une source de courant.

    Il s'agit bien d'une réalité technique, et pas seulement d'un concept à usage pédagogique. Dans ce cas, c'est le courant qu'on impose et la tension et la puissance absorbée qui résultent de la charge. Cette utilisation des composants est généralement rendue nécessaire à cause de caractéristiques conduisant à une grande variation du courant dans une faible plage de tension.

    Ainsi, les LED, diodes, transistors bipolaires, condensateurs et batteries rechargeables (la liste n'est pas exhaustive) doivent impérativement être alimentés par un courant contrôlé (éventuellement par une source de tension et une résistance), sous peine de dysfonctionnement ou de destruction. Les portes logiques I2L, les liaisons RS422, les miroirs de courant, les sources de courant, les convertisseurs courant-courant sont autant de circuits qui fonctionnent également sur la base de courants, et non pas de tensions.


    Citation:
    Envoyé par mydarklife
    Bon pour revenir à nos moutons on ne fournis pas 20mA à une led zut, c’est la LED qui consomme 20mA mais quand elle reçoit une tension à ces bornes de 3V ici dans l’exemple.

    Donc dans notre cas le paramètre a vérifié est donc que la LED ne soit pas en présence dune tension supérieure à 3V.
    Dans le cas présent on se doit de fournir 20mA à la LED. Je m'explique.

    Pour un même modèle, la caractéristique tension-courant varie d'un composant à l'autre, et dépend également de la température.

    Quand la datasheet indique une tension de 3,0V à 3,4V pour un courant de 20mA à 25°C (température jonction), cela signifie :
    - que certaines de ces LED consommeront 20mA si on les alimente (peu de temps) sous 3,0V
    - que d'autres d'autres consommeront 20mA si on les alimente (peu de temps) sous 3,4V
    - que la majorité des LED ne consommeront 20mA que si on les alimente (peu de temps) sous une certaine tension qui sera comprise entre 3,0V et 3,4V

    Mais cela signifie également :
    - que la LED qui consomme 20mA sous 3,4V ne consomme que 8mA sous 3,0V et éclaire trois fois moins que prévu
    - que la LED qui commençait à consommer 20mA sous 3,0V peut, en chauffant naturellement, finir par consommer 20mA sous 2,8V mais aussi 30mA sous 3,0V avec un risque de destruction
    - qu'en alimentant un nombre important de ces LED sous 3,2V , certaines fonctionneront correctement, d'autres n'éclaireront que très peu, d'autres éclaireront très fort, et d'autres encore finiront par griller (instantanément, rapidement, ou à l'occasion d'une augmentation de la température ambiante ou d'une diminution de la ventilation).


    Ce n'est pas une vue de l'esprit, mais un fait confirmé par l'expérience.

  27. #22
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par yvan30 Voir le message
    Ton montage se comporte comme une resistance il dissipe la tension excédentaire en chaleur.
    Il te faut un générateur de courant de 200mA de type hacheur.
    Aurais-tu un schéma de ce genre de circuit, stp? Je pense qu'il faut une sorte de trigger de schmidth qui surveille la tension générée par un courant passant dans une résistance de référence.

    Note: je n'ai AUCUNE led en série. Je n'ai donc pas besoin de cette fonctionnalité. Ma source de courant doit juste être capable d'alimenter une LED 180mA 3.3V le plus économiquement (consommation électrique) possible.

  28. #23
    DAUDET78

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par Rodrigue Voir le message
    Note: je n'ai AUCUNE led en série. Je n'ai donc pas besoin de cette fonctionnalité. Ma source de courant doit juste être capable d'alimenter une LED 180mA 3.3V le plus économiquement (consommation électrique) possible.
    Tu as regardé le schéma de la réponse #14 ?????
    Tu alimentes 8 LEDs avec un seul générateur et tu allumes par soft celle(s) que tu veux.
    J'aime pas le Grec

  29. #24
    vincent66

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Hello Il n'y a actuellement plus tellement de dispertion entre les caractéristiques propres à chaque composant sortant d'une même ligne de production...
    Bonne mère à quoi ça sert que l'ingé il se décarcasse...
    Amicalement !
    Vincent

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  31. #25
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Magnifique, je n'avais pas vu
    Je peux me servir de MOSFET comme interrupteur...

    Bon ben je ré-itère quand même ma question qui portait sur le fameux module courant constant de 200mA sous 8 fois Uled qui si j'ai bien compris:
    - est un hacheur;
    - est électriquement économique;
    - fonctionne avec moins de 50 composants

    Merci tes réponses DAUDET78 . Cela correspond vraiment à ce que je cherche.

  32. #26
    DAUDET78

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par vincent66 Voir le message
    les caractéristiques propres à chaque composant sortant d'une même ligne de production..
    Et qui te dit que ton sachet vient d'un même lot de fabrication ? que ton revendeur n'a pas mélangé deux sources? Que la LED que tu changeras dans deux mois n'est pas différente?
    Que tu fasses chez toi des bidouilles à 2 balles, c'est ton problème. Mais que tu annonces des énormités sur un forum sérieux lu par des millions de visiteurs (le million, c'est pour faire plaisir aux gentils modos), c'est inacceptable !
    J'aime pas le Grec

  33. #27
    invite03481543

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Bon voici un schéma de type boost qui s'affranchit de la valeur de la tension d'entrée pour fournir un courant constant à une charge, ici c'est un accu mais cela pourrait être une ou des leds chaînées.
    La seule limite est liée au transistor et à la diode de roue libre.

    La tension d'entrée peut varier de 6V à 36V sans altérer la valeur du courant de sortie.
    Il y a une petite erreur sur la tension des condos d'entrée, il faut bien sûr mettre des 40Vmin.

    OV/FB limite la tension si la chaîne est ouverte (ou si la tension batterie est atteinte comme dans cet exemple), FBP est l'entrée de mesure du courant.
    Les astérisques indiquent les composants qui seront dépendants de la charge, la self également.
    Les intérêts de ce circuit sont multiples, excellent rendement, possibilité de graduation par PWM, ou par un simple potard.

    Il suffit de l'adapter pour ton application en reprenant le schéma d'Yvan par exemple.
    @+
    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par HULK28 ; 17/12/2008 à 07h00.

  34. #28
    yvan30

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Citation Envoyé par Rodrigue Voir le message
    Magnifique, je n'avais pas vu
    Je peux me servir de MOSFET comme interrupteur...
    Je ne pense pas car si ce montage (bricolage) permet de limiter le nombre de géné de courant, pour éteindre une led il faut la court circuiter, et il faut une séparation galvanique entre les commandes et les inter.
    J'ai mis 8 led au hasard, si ton géné et capable de fournir 200mA sous 360 Volt tu peux alimenter 100 led en série (en théorie). Sous 360V on voit mieux le rôle de la séparation galvanique .
    Pour l'histoire dans une vallée proche de Grenoble une des premières distribution électrique était sur ce principe est en courant continue, mais c'était bien avant 1946.
    Dernière modification par yvan30 ; 17/12/2008 à 15h44.

  35. #29
    louloute/Qc

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Petite inquiétude sur les schémas du post #14. Sur le papier c’est super, mais à bien y regarder, tout switching se termine par une diode qui charge un condensateur avec la charge aux fesse, ici, la série de LEDs, et ce que la régulation se fasse par une mesure de la tension de sortie (switching courant), en mesurant le courant pour le renvoyer dans la boucle de réaction ou par le limiteur de courant dont sont équipés certains ICs de switching.

    Si donc l’asservissement en fait un générateur de courant, instantanément, du fait du ‘redressement’ final d’une alim à découpage, il s’agit bien d’un générateur de tension, ou dit autrement, un vrai générateur de courant avec un condensateur en parallèle sur la charge.

    Et donc si on commande en même temps tous les relais sauf un du #14, la dernière LED va se trouver à ce moment connectée à un condensateur chargé à une tension capable de fournir à 8 LEDs: Je ne donne pas cher de sa peau.
    男人不坏,女人不爱

  36. #30
    Rodrigue

    Re : LED haute puissance, polarisation, économie d'énergie

    Lol. Je m'étais posé la question justement de ces déconnexions... Tout explication confirme mes craintes.

    Donc si je résume bien, il me faudrait une source de courant constant par LED pouvant être stoppée ou non (led off/on)?
    Pour ça je suis parti sur la piste de Hulk: le LTC3783. N'existe-t-il pas un circuit intégré avec moins de composants externes (je pense à la self) ayant les mêmes fonctions?

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