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Calcul de l'intensité des leds



  1. #1
    vano084

    Calcul de l'intensité des leds


    ------

    bonjour,

    pour une installation, je souhaiterais remplacer les 2 tubes néons de 15w d'un caisson lumineux par des leds.
    Par exemple, si je décide d'utiliser des leds 10mm, 20ooo mcd , ou des leds 5mm 20000mcd...comment alors calculer le nombre de leds qu'il me faut pour avoir un éclairage similaire?
    merci

    -----

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  3. #2
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Bonjour

    La grandeur physique exprimée en mcd (millicandela) ou en cd (candela) est l'intensité lumineuse, qui caractérise l'éclat de la source observée directement, telle que perçu par l'œil humain. Elle ne permet pas de connaître la puissance lumineuse (ou flux lumineux) qui est diffusée, laquelle est exprimée en lumen (lm).

    Un candela (cd) équivaut à un lumen par stéradian (lm/sr).

    NB: Ces unités n'étant normalement définies que pour une longueur d'onde de 555 nm, de couleur vert-jaune (correspondant au maximum de sensibilité de l'oeil humain), il faut se méfier des conversions « commerciales » que les constructeurs sont être amenés à faire pour produire ces valeurs lorsque la couleur est différente (notamment pour le bleu et l'ultraviolet, car cela frise souvent l'escroquerie).

    La puissance lumineuse produite par un tube fluorescent blanc (improprement appelé « néon ») de 15W est de l'ordre de 900 ou 950 lm. Un tel tube rayonnant également vers l'arrière, la puissance lumineuse utile dépend aussi des caractéristiques du réflecteur de fond de caisson.

    La puissance lumineuse des leds est peu souvent communiquée par les constructeurs, mais peut être évaluée à partir de l'intensité lumineuse et de la répartition angulaire du faisceau produit (ou à partir de l' « angle de vue » du composant, mais alors de façon assez grossière).


    Les leds étant généralement très directives, pour remplacer un éclairage de technologie différente par son équivalent à leds il est le plus souvent préférable de considérer l'éclairement lumineux (mesuré en lux) effectivement réalisé sur les surfaces et les objets en vis-à-vis.

    Un lux (lx) correspond à un lumen par mètre carré (lm/m2).


    En bref, tu ne donnes pas assez d'éléments pour pouvoir déterminer le nombre de leds nécessaires.


    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 17/10/2009 à 15h02.

  4. #3
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    ben oui,
    le caisson lumineux fait 30cm par 40cm, et les caractéristiques des leds sont les suivantes :

    PProduct description:
    Colour : White
    Size (mm) : 5mm
    Lens Colour : Water Clear
    Peak Wave Length (nm) : N/A
    Forward Voltage (V) : 3.2 ~ 3.8
    Reverse Current (uA) : <=30
    Luminous Intensity Typ Iv (mcd) : Average in 20000
    Life Rating : 100,000 Hours
    Viewing Angle : 20 ~ 25 Degree
    Absolute Maximum Ratings (Ta=25°C)
    Max Power Dissipation : 80mw
    Max Continuous Forward Current : 30mA
    Max Peak Forward Current : 75mA
    Reverse Voltage : 5~6V
    Lead Soldering Temperature : 240°C (<5Sec)
    Operating Temperature Range : -25°C ~ +85°C
    Preservative Temperature Range : -30°C ~ +100°C


    merci pour ta réponse

  5. #4
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    oups
    le néon repose au fond du caisson (15cm de profondeur) sur une surface blanche pour favoriser la diffusion de la lumière

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. Comparatifs

    Gagnez du temps et de l'argent grâce à nos comparatifs de produits. Parmi nos sujets :
  8. #5
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    .....................

  9. #6
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    oups
    ce doit être une erreur sur la fiche produit constructeur.
    Elle provient de vendeurs asiatique sur ebay, qui proposent des tarifs très attractifs

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  11. #7
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Les courant nominal Iv de la led n'est pas spécifié, bizarrement (c'est pourtant une donnée essentielle), mais compte tenu de la puissance maximale dissipée et de la tension directe, on peut l'évaluer à 20 mA (≈80mW/3,8V).


    On peut considérer qu'une led avec un « angle de vue » de 25° émet grosso modo sa puissance lumineuse dans un angle solide de :
    ¨¨ 2π × (1 – cos(25°/2)) = 0,15 sr


    Avec les deux tubes fluorescents de 15, on obtient une puissance lumineuse émise de :
    ¨¨ 2 × 900 lm = 1800 lm

    Selon la pouvoir de réflexion du caisson, cela correspond à une puissance lumineuse finale très probablement comprise entre 900 et 1800 lm. Faisons l'hypothèse que les deux tubes montés dans leur caisson produisent aux environs de 1500 lm.

    D'autre part, chaque led alimentée par un courant de 20 mA présenteraient un éclat de 20000 mcd, et produiraient donc :
    ¨¨ 0,15 sr × 20 cd = 3 lm

    En admettant que la surface éclairée reste inchangée après remplacement des tubes par des led, il faudrait donc aux environs de :
    ¨¨ 1500 lm / 3 lm = 500 leds
    pour remplacer les tubes.


    Ces 500 leds consommeraient une puissance électrique d'environ :
    ¨¨ 500 × 0,02 A × 3,5 V = 35 W
    (hors dispositif de limitation du courant) ce qui correspond bien à l'ordre de grandeur de ce qu'on pouvait attendre, compte tenu du rendement connu de ce type d'éclairage.

    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 17/10/2009 à 16h00.

  12. #8
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    un grand merci à toi pascal,
    500 leds, ça fait beaucoup, je vais m'armer de patience pour les monter...
    encore merci

  13. #9
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Je serais toi, j'étudierais plutôt la possibilité d'utiliser des leds de plus forte puissance.

    Cela permettrait, à un coût qui reste à déterminer (mais qui pourrait être inférieur ou pas significativement plus élevé que dans le cas présent, tout dépend du circuit d'achat et des conditions commerciales), de réduire énormément le nombre de composants.

    Par exemple, les leds Luxeon I blanches produisent environ 45 lm sous un courant de 350 mA en consommant 1,2 W. On les trouve souvent à moins de 3€ pièce dans la grande distribution. Il n'en faudrait qu'un peu plus d'une trentaine pour remplacer les deux tubes.

  14. #10
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    oui, c'est ce que je vais faire. j'ai déjà vu qu'il y a des leds à têtes plates "grand angle"
    par exemple contrairement à celles déjà citées qui ne font que 25° celles ci font entre 120° et 140°.
    Si je comprends bien, en reprenant tes calculs, la led 25° fait 0,15sr, j'en déduis que la led 125° admettons fait 0,75sr (??)
    ainsi 0,75 x (20000/1000) = 15 lm

    et 1500 /15 = *100 leds*
    il me faudra donc 100 leds pour remplacer les tubes.

    est ce faux? j'ai l'impression qu'il y a un truc qui ne va pas..
    merci


    fiche produit de la led grand angle:

    http://cgi.befr.ebay.be/ws/eBayISAPI...=STRK:MEWAX:IT

  15. #11
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Non pour moi 125° ça fait :
    ¨¨ 2π × ( 1 – cos (125°/2) ) ≈ 3,4 sr


    La fiche produit me paraît louche... Le prix, la quantité, l'éclat et l'angle (que tu indiques mais que je n'ai pas retrouvé) ne me paraissent pas cohérents.


    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 17/10/2009 à 17h15.

  16. #12
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Ok, j'ai vu...

    Non, décidément, avec 80 mW, je ne vois pas comment on peut arriver à 20000 mcd avec un angle de 120° ou plus.

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  18. #13
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    ok pascal
    merci encore j'ai beaucoup appris de tout ça

  19. #14
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Il faut savoir qu'en pratique, une led présente un rendement compris entre 20 et 130 lm/W, et que d'un point de vue théorique on ne pourra jamais dépasser 300 lm/W.

  20. #15
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Oups... 300 lm/W pour une led blanche (le maximum théorique pour une led vert-jaune est 683 lm/W)

  21. #16
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    ben oui, pour une led blanche, c'est noté, je vais donc continuer mes recherches...de leds. Car j'ai 10 caissons lumineux à fabriquer alors, ça va me coûter un bras...
    merci

  22. #17
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Citation Envoyé par vano084 Voir le message
    j'ai 10 caissons lumineux à fabriquer
    J'espère que le choix des leds se justifie réellement, parce que ça va coûter une petite fortune.

    Comme le calcul a été mené à l'emporte-pièce sur la base d'hypothèses très sujettes à caution, et que d'autre part le coût total sera proprement exorbitant, je te conseillerais de procéder par étapes (sur une led, puis sur un premier caisson) afin de réaliser des tests sur la luminosité réellement obtenue. Cela permettra peut-être de réajuster le nombre de leds nécessaires, à la baisse si on a de la chance.

  23. #18
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    ben, on m'a conseillé les leds car j'ai besoin d'un allumage immédiat. En fait ces caissons seront relié à une "table de contrôle", des boutons potentiomètre...avec un chenillard.
    j'ai bien regardé les néons à allumage électronique mais c'est horriblement cher aussi.

    je viens de voir ça:

    http://cgi.befr.ebay.be/30-Philips-L...item1e58776179

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  25. #19
    shawn3

    Re : calcule de l'intensité des leds

    oui, moi j'ai acheté ça pour voir et c'est très intense comme DEL, il doit sûrement y avoir un moyen de se faire faire un prix de gros
    De plus elle est montée sur un petit dissipateur de chaleur.

  26. #20
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    La datasheet des leds blanches Luxeon LXK2PW14V00 donne les indications suivantes :

    Pour Tj = 25°C et If = 1000 mA :
    ¨ flux lumineux Φv = 120 lm typ. (113,6 lm min.)
    ¨ tension directe Vf = 3,72 V typ. (3,03 V min. / 4,95 V max.)
    ¨ résistance dynamique R0 = 0,6 Ω
    ¨ coefficient de température ΔVf/ΔTj = -2,0 mV/°C
    ¨ résistance thermique jonction-boîtier RθJ-C = 9 °C/W

    Pour Tj = 25°C et If = 1500 mA :
    ¨ flux lumineux Φv = 140 lm
    ¨ tension directe Vf = 3,85 V typ.

    Courant direct maximum (continu/pic/moyen) If max = 1500 mA
    Température maxi de jonction Tj max = 150 °C

    Angle de vue 2θ½ = 140°
    Angle englobant θ0.90V = 160°


    Pour ton application, on peut réduire les leds à un nombre compris entre 13 et 15. Mais il faudra monter chaque led sur un radiateur parfaitement isolé électriquement.

    En effet, pour un courant If de 1000 mA et pour une température ambiante TA inférieure à 50°C, on doit utiliser un radiateur présentant (après montage) une résistance thermique RθC-A < 11 °C/W.

    NB: un courant If de 1500 mA n'est envisageable qu'avec un très bon système de refroidissement, soit RθC-A < 6 °C/W pour TA < 35°C.

  27. #21
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Je remarque qu'à un moment, le vendeur s'est trompé de tableau en recopiant la datasheet.

  28. #22
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    merci shawn, je vais essayer de trouver ça

  29. #23
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    c'est à dire (il s'est trompé)?
    et tu connais ce type de radiateur avec résistance thermique? je suis pas très au point...
    merci pascal

  30. #24
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Citation Envoyé par vano084 Voir le message
    c'est à dire (il s'est trompé)?
    Il a recopié les tensions directes correspondant à un courant de 350 mA au lieu de celles de 1000 mA.

    Citation Envoyé par vano084 Voir le message
    et tu connais ce type de radiateur avec résistance thermique? je suis pas très au point...
    La résistance thermique est une grandeur physique qui caractérise l'opposition que présente un objet à transmettre la chaleur.

    Sa valeur est le rapport entre la différence de température entre deux point de cet objet et la puissance thermique transmise qui crée cette différence.

    Elle s'exprime en °C/W.

    Elle dépend surtout du matériau, des dimensions et de la forme de l'objet.

    Par exemple le cuivre est un bon conducteur thermique, synonyme d'une faible résistance thermique. Malheureusement c'est un matériau qui est assez cher, surtout qu'il est nécessaire d'avoir une section suffisante, et donc un volume important de matière, pour réaliser un bon radiateur. On lui préfère donc assez souvent l'aluminum, qui présente de moins bonnes caractéristiques mais qui est moins cher.


    Comme la plupart des composants de forte puissance (transistors, diodes, résistances, triacs, etc.), une led Luxeon K2 doit dissiper une importante quantité de chaleur produite par le courant électrique qui la traverse.

    Si l'on néglige la puissance qui part de la led sous forme de lumière, on peut admettre que c'est la quasi-totalité de la puissance électrique fournie (soit ici P=Vf×If ≈ 3 à 5W) qui doit être dissipée sous forme de chaleur.

    Cette chaleur doit impérativement être évacuée, sous peine d'augmenter la température interne de la led jusqu'à finir par la griller (au-delà de 150°C dans le cas présent).

    C'est la raison pour laquelle on doit plaquer la led contre un radiateur, lequel n'est finalement qu'un simple bout de métal qui transmet la chaleur jusqu'à l'air ambiant. Plus la surface de ce radiateur est grande, plus il peut se crée d'échange de chaleur entre lui et l'air ambiant, et plus sa température (et par conséquent celle de de la led) reste faible.

    De même, plus la résistance thermique du radiateur est faible, plus la chaleur produite par la led s'évacuer facilement en traversant ce dernier, et plus la température de la led finit de se stabiliser à une valeur basse.

    En l'absence de radiateur, les échanges de chaleur entre la led et l'air sont insuffisants, ce qui mène à terme la puce contenue dans la led à atteindre une température trop élevée qui lui sera fatale.


    Il existe une résistance thermique (notée RθJ-C) entre la puce de la led (notée J="jonction") et son boîtier (noté C="case").

    Il existe également une résistance thermique au niveau de la semelle d'isolement électrique et de la graisse thermique qu'on doit placer entre le boîtier et le radiateur, et une autre au niveau de l'interface entre le radiateur et l'air ambiant (noté A="ambiant"). Mais pour simplifier, on inclut habituellement ces deux résistances thermiques dans celle du radiateur monté et placé en situation, qu'on note alors RθC-A.


    Le principe de calcul est le suivant. En notant :
    - TJ la température de la puce de la led (en °C)
    - TA la température ambiante (en °C)
    - RθJ-C la résistance thermique entre la puce et le boîtier de la led (en °C/W)
    - RθC-A la résistance thermique entre le boîtier de la led et l'air ambiant, c'est-à-dire pour l'essentiel celle du radiateur (en °C/W)
    - P la puissance dissipée par la puce de la led (en W)
    les conditions de température évoluent jusqu'à obtenir :
    ¨¨ (TA – TJ)/(RθJ-C + RθC-A) = P
    soit encore :
    ¨¨ TJ = TA – P×(RθJ-C + RθC-A)

    On doit donc choisir RθC-A (c'est-à-dire en somme le radiateur) de manière à ce que TJ ne dépasse jamais la valeur limite TJmax, soit :
    ¨¨ C-A < (TJmax – TAmax)/P – RθJ-C

    Dans notre cas, on a :
    - TJmax = 150 °C
    - Pmax ≈ 5 W
    - RθJ-C = 9 °C/W
    En admettant que la température ambiante à l'endroit où se trouve la led puisse monter jusqu'à TAmax = 50 °C/W, alors on doit choisir un radiateur tel que :
    ¨¨ C-A < ( 150°C – 50°C ) / 5W – 9°C/W
    soit encore :
    ¨¨ C-A < 11 °C/W

    Pour ce faire, on pourra prendre par exemple une plaque d'aluminium de 3 mm d'épaisseur ayant une surface de 35 cm2. La surface pourra être réduite si la plaque est noircie ou qu'une partie est montée verticalement de manière à faciliter la convection.

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  32. #25
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    trop fort pascal! encore encore merci pour ton aide dans ce projet...

  33. #26
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Oups... J'ai mal lu mon abaque (il se fait tard). Il semblerait que la surface de la plaque d'aluminium doive plutôt être de 60 cm2.

    Il existe par ailleurs dans le commerce des radiateurs tout fait, avec des formes (ailettes) et des dimensions adaptées, qui seront plus efficaces et donc moins encombrants que cette plaque.

    Bon, sur ce, bonne nuit
    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 18/10/2009 à 02h09.

  34. #27
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Voici à quoi peut ressembler par exemple un radiateur du commerce, optimisé.



    Pour la led de gauche (3 à 5W, comme dans le cas présent), le radiateur fait 5,4 cm de côté, soit une base de 30 cm2, et pour la led de droite (1W), le radiateur fait 3,2 cm de côté, soit une base de 10 cm2. La différence de surface avec la plaque d'aluminium que j'ai indiquée plus haut s'explique par la présence des nombreuses ailettes montées verticalement et par la couleur noire qui favorise l'émission infrarouge.

    Ici les leds sont seulement posée afin de se faire une idée de l'échelle.

    Une led doit être montée en rajoutant des éléments de fixation afin de la maintenir fermement plaquée contre le radiateur d'une part, et d'attacher solidement le radiateur au caisson d'autre part, ainsi qu'un kit d'isolation électrique (graisse thermique et feuille de mica ou équivalent) entre la led et le radiateur.

    Il va sans dire qu'il faut tenir compte dans le budget d'un tel dispositif (radiateur accompagné des éléments de fixation et d'isolation électrique) qui a un prix loin d'être négligeable. Il faut également prendre en considération, lors de la conception de l'ensemble, la surface et le volume importants qu'il représente, ainsi que les contraintes liées à la nécessité de l'isoler électriquement.

    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 18/10/2009 à 09h41.

  35. #28
    vano084

    Re : calcule de l'intensité des leds

    je vais tout de suite voir ça...

  36. #29
    zohraeet

    Re : calcule de l'intensité des leds

    bnsr
    je suis une etudiente en 3eme année electronique et mon projet de fin etude c'est la realisation d'une insoleuse a base d'un arduino uno avec des LED ultrat violet mais le problem que j'ai pas trouvé ces LED
    esq je peut travaille avec les LED blanche c a d esq les LED blanches peut faire l insolation??
    merci

  37. #30
    PA5CAL

    Re : calcule de l'intensité des leds

    Bonjour zohraeet,

    S'il s'agit d'une insoleuse UV pour tirer des circuits imprimés, alors les leds blanches ne conviennent pas.

    Les plus faibles longueurs d'ondes émises pas les leds blanches (λ > 450 nm) sont trop grandes pour les résines photosensibles, lesquelles réclament des longueurs d'ondes comprises entre 325 et 425 nm.

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