alimentation 300 leds [pour carte du ciel lumineuse]

[invitef1cbba33]

Bonjour à tous,
Je suis novice en électricité mais souhaite cependant alimenter environ 300 leds (jaune, blanc chaud et blanc pur).
En fait mon projet est de faire un ciel étoilé en remplaçant les étoiles par des leds (carte du ciel).
Je compte faire une sorte de tableau noir rond (environ 40 cm de diamètre) avec des trous dans lesquels apparaissent les leds (287).
Mon problème est : comment alimenter ces leds ?
Est-ce qu'il faut que j'achète une alimentation continue ou il y a d'autres solutions?
Est-ce plusieurs branchements en parallèle de "circuits" en série est le plus adéquate?
Je compte utiliser 3 types de LEDs avec des tensions nominale de 2.0 et 3.2 V et essayer de jouer avec des résistances pour avoir des luminosités différentes suivant les leds pour représenter les différentes magnitudes d'étoiles.
J'ai identifié 3 ou 4 ordres de magnitude, mais les leds peuvent être soit blanc chaud/blanc pur (3.2 V) ou jaune (2.0 V).
Est-ce qu'il faut que je fasse 6-8 groupes en parallèle pour jaune/magnitude0, jaune/magnitude1, ..., blanc/magnitude3 ?
Comment dimensionner mon alimentation ?
Sa puissance max doit être de : 20 mA x 2.0 x nb de jaune + 20 mA x 3.2 x nb de blanc, donc en approximant : 20E-3*2.0*100+20E-3*3.2*200 = 16.8 W + les pertes de mes résistances.
Mais du coup, vu que les tension s'additionnent en série et sont identiques en //, comment je peux savoir la tension de sortie nécessaire de mon alimentation et comment équilibrer les branches?
Quid de l'intensité?
Bref comme vous le voyez, je suis un peu perdu pour le moment.
Merci à vous si vous avez lu jusqu'ici et encore plus si vous pouvez m'aiguiller!
Eleasias
-----

[HAYAC]

Bonjour,

C'est un vaste travail que ce projet, je procederais de la sorte,

Dans un premier temps plusieurs groupes sont à former, par caractéristiques technique du à la couleur (jaune, blanc chaud et blanc pur) chaque led doit avoir ses spécificités "Intensité et Tension", puis par intensité lumineuse.

Après avoir choisie la tension de l'alimentation (Exemple 12V DC ou encore 24V DC) il suffis de créer les sous groupes :
1° blanc chaud/blanc pur (Full) 3.2V / 12V => 3.75 soit 3 LED (en série) + une résistance.
1°(bis) blanc chaud/blanc pur (Full) 3.2V / 24 V => 7.5 soit 7 Led (en série) + une résistance.
2° jaune (Full) .....
Pour diminuer l'intensité lumineuse il suffit de diminuer la tension d'alimentation soit par l'ajout d'un Led supplémentaire (si l'intensité convient) soit augmenter la valeur de la résistance (Voir un cumule des deux).
Pour le reste une fois les groupes fait leurs montage ce fait en parallèle.

Petit rappel pour les calcules P=U.I et U= R.I.

Pour plus d'infos le site bien connue de sonelec-musique

Cordialement,

[Gérard]

Pour une question de sécurité, il faut rester en basse tension, je dirais 24V max, ne pas oublier le fusible, un court-circuit est vite arrivé.
Pour les branchement, faire des branches // (si 24V et 3V/LED, se limiter à 6 LED en série), en jouant sur la résistance, tu peux jouer sur la magnitude.
Je pense qu'il faut faire des essais, les LED n'étant pas toutes pareilles, pour que tu obtiennes le rendu voulu.
Quand tu auras décidé du nombre de branches et les différents courants dans les branches, tu pourras dimensionner l'alim générale.

Bonne LED.

[invitef1cbba33]

Merci beaucoup pour vos retours, C'est exactement ce que je cherche !

Du coup ça me fera environ 48 groupes en parallèle (un peu moins car des leds sont à 2.0V ) ce qui ferait une alim proche de 1 A (à valider après suivant les essais).
Pour faire les tests (pour chaque branche ou du moins type de branche), est-ce envisageable d'utiliser des piles (16x1.5V en série ou des plus grosses en série) ?
Le courant serait ainsi OK pour les LED et la tension à 24V.

Pour calculer la résistance de la branche, il faut utiliser cette formule je pense : R = (n x Vcc - Vf) / I avec n le nombre de leds (par ex 6), Vcc la tension fournie 24V, Vf la tension aux bornes de la led (par ex 3.2).
Pour les branches où je veux une luminosité plus faible, il me suffira d'augmenter un peu cette résistance.
Pour l'intensité, ça va pomper ce qu'il faut dans le cas d'une pile et c'est après que je pourrai dimensionner mon alim c'est bien ça ?
Du coup pour mes résistances, je considère que l'intensité est de 20 mA comme c'est noté sur les spécifications des LEDs (notamment dans le lien Sonelec) ?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gérard]

Merci beaucoup pour vos retours, C'est exactement ce que je cherche !

Du coup ça me fera environ 48 groupes en parallèle (un peu moins car des leds sont à 2.0V ) ce qui ferait une alim proche de 1 A (à valider après suivant les essais).
Pour faire les tests (pour chaque branche ou du moins type de branche), est-ce envisageable d'utiliser des piles (16x1.5V en série ou des plus grosses en série) ?
Le courant serait ainsi OK pour les LED et la tension à 24V.

Oui tu peux mettre des piles en série pour les essais. Attention aux court-circuit, même une R6 pour débiter plusieurs ampères en CC.

Pour calculer la résistance de la branche, il faut utiliser cette formule je pense : R = (n x Vcc - Vf) / I avec n le nombre de leds (par ex 6), Vcc la tension fournie 24V, Vf la tension aux bornes de la led (par ex 3.2).

Tu as une erreur dans la formule, c'est R = (Vcc - n*Vf) / I

Pour les branches où je veux une luminosité plus faible, il me suffira d'augmenter un peu cette résistance.
Pour l'intensité, ça va pomper ce qu'il faut dans le cas d'une pile et c'est après que je pourrai dimensionner mon alim c'est bien ça ?
Du coup pour mes résistances, je considère que l'intensité est de 20 mA comme c'est noté sur les spécifications des LEDs (notamment dans le lien Sonelec) ?

Merci

Tu peux varier la résistance dans de grandes proportion (sans dépasser le courant limite). Même à 5mA, une LED éclaire.
Il faut aussi penser à la puissance des résistances de limitation, elle est égale à la tension aux bornes de R * I.
Quand tu auras valider toutes les branches, tu pourras choisir l'alim.

[alainav1]

bonjour,
on peut aussi alimenter le led par groupe (grande ours ...)
300 LED à 10 mA par led ça fait 3 amperes
ont peut imaginer plusieurs transfo (par type de LED , par type de constellatation ..)
c'est surtout le cablage qui ser fasstidieux
du cable pas cher pour des consommations faibles je propose du fil emaillé 0,2mm (recup de transfo par exemple )
cordialement
Alain

[HAYAC]

NB: Pour l'alimentation, pour une utilisation de 1A continue prévoir un coeff de 1.25 soit 125% de l'intensité nécessaire soit 1.25A mini.

Pour faire les tests (pour chaque branche ou du moins type de branche), est-ce envisageable d'utiliser des piles (16x1.5V en série ou des plus grosses en série) ?

.
Pour des test oui, ceci dit ce n'est pas très économique (ni écolo) comme solution.

Le courant serait ainsi OK pour les LED et la tension à 24V.

La tension oui mais pas forcément le courant si la résistance n'est pas bien calculé.

Pour calculer la résistance de la branche, il faut utiliser cette formule je pense : R = (n x Vcc - Vf) / I avec n le nombre de leds (par ex 6), Vcc la tension fournie 24V, Vf la tension aux bornes de la led (par ex 3.2).

La formule à appliquer est R=U/I il me semble que tu a oublier les ordres de priorités de calcule (6*24) ....

Pour les branches où je veux une luminosité plus faible, il me suffira d'augmenter un peu cette résistance.

Oui, à déterminer par le test afin d’approcher le rendu visuel souhaité.

[alainav1]

complement d'info
pour noel j'ai mis quelques led dans un ciel étoilé (une dizaine )
Je ne les ai pas alimenté en continu mais de la façon suivante
allumage 2ms extinction 50ms
ce qui m'a permis de faire un scintillement des étoiles sympa
300 ça fait beaucoup mais on peut l'imaginer pour quelques étoiles avec des temps allumage extinction variable
cordialement
Alain

[invitef1cbba33]

Tu as une erreur dans la formule, c'est R = (Vcc - n*Vf) / I

: Gérard
Oui effectivement je me suis planté dans la formule, erreur de saisie.

300 LED à 10 mA par led ça fait 3 amperes

: alainav1
C'est pour ça que, si je ne me trompe pas, on peut mettre environ 6 led par branche, chaque branche étant alimentée en 20 mA, ce qui fait en gros 48 branches x 20 mA soit 960 mA.
A part si je me trompe, mais il me semble que c'est ça.

Pour des test oui, ceci dit ce n'est pas très économique (ni écolo) comme solution.

: HAYAC
Tu as une autre solution pour des tests?

on peut aussi alimenter le led par groupe (grande ours ...)
on peut imaginer plusieurs transfo (par type de LED , par type de constellatation ..)

: alainav1
Justement, je souhaitais éviter ce regroupement, car dans une constellation comme la grande ourse, par exemple, les étoiles ont des magnitudes et des températures de couleur différentes.
Cela deviendrait alors très compliqué pour gérer tout ça et puis j'ai identifié environ 35 constellations ce qui ne réduit pas beaucoup les groupes.

du cable pas cher pour des consommations faibles je propose du fil emaillé 0,2mm

: alainav1
Ok merci, je me posais justement la question de la taille des fils!
Le fil émaillé est isolé quand même non? Je ne connais pas, mais en aspect extérieur ça semble métallique.
S'il n'est pas isolé, cela me semble compromis au vu de mon utilisation.

ce qui m'a permis de faire un scintillement des étoiles sympa

: alainav1
Je me suis posé la question d'utiliser des leds "à clignotement", comme celles des bougies électroniques, mais au final je pense que ça ferait bizarre avec tant de leds surtout que dans le ciel elles ne "clignotent" que très rarement.

[HAYAC]

Re,

Pour ce qui est des tests, oui, à defaut d'alimentation secteur tu à la solution de petite batterie au plomb type onduleur pas très cher, rechargeable et réutilisable par la suite à d'autres fin.

Pour ce qui est de la proposition d'alainav1, c'est une bonne idée (alimentation type PWM) mais ça complique beaucoup la réalisation pour un but originellement simple.

[invite01fb7c33]

Grouper les leds par constellation n'interdit pas d'ajuster les magnitudes avec une résistance de dérivation aux bornes des différentes leds. Même si on s'amuse à faire varier la luminosité générale, on conserve les magnitudes relatives. Ça va également permettre de mixer les couleurs de leds dans une même constellation, en effet les rendements lumineux varient avec les différentes couleur.

[Gérard]

Un peu moins d'1A devrait suffire pour alimenter ton ciel. Tu n'auras pas 20mA dans toutes les branches si tu veux jouer sur la brillance (magnitude).
Pour les essais, une alim de labo serait bien, mais c'est plus cher que quelques piles.
Le fil émaillé est isolé, l'isolant est transparent, d'où ton interrogation. Tu débobines un vieux transfo pour récupérer le fil. (suggestion d'Alain)
Il serait toujours possible de faire clignoter l'une ou l'autre LED, histoire de faire (un peu) plus réaliste.

[HAYAC]

Pour ce qui est du câblage,
Effectivement, vue les consommations de chaque groupe il n'y à pas vraiment d'inquiétude sur le choix des fils dans la limite de l'influence de la distance entre les leds et l'alimentation (Exemple Fil de cuivre (Fils émaillés) d'un diamètre de 0.2 mm dont la résistance est de 0.544 Ω/mètr).

[alainav1]

pour l'utilisation des fils emaillé

j'ai collé de la toile abrasif sur une pince brucelle large quand j'ai un ou deux fils a gratter
j'utilise aussi le briquet pour brûler le verni

voila voila si cela peu t’être utile
cordialement
Alain

[invite01fb7c33]

Si on aime pas le câblage, on peut utiliser Stellarium et un pico projecteur. Bon c'est pas encore donné, mais on trouve des tablettes androïd (Stellarium tourne aussi sur androïd) avec pico projecteur intégré, ou même des pico projecteurs sous androïd (Ça devient subtile).

[HAYAC]

Fabang,

Tu abuse, ou est le plaisir de faire une vrai réa soit même
Je blague, ceci dit hors sujet le projo.

[PA5CAL]

Bonjour

Après avoir choisie la tension de l'alimentation (Exemple 12V DC ou encore 24V DC) il suffis de créer les sous groupes :
1° blanc chaud/blanc pur (Full) 3.2V / 12V => 3.75 soit 3 LED (en série) + une résistance.
1°(bis) blanc chaud/blanc pur (Full) 3.2V / 24 V => 7.5 soit 7 Led (en série) + une résistance.
2° jaune (Full) .....

Pour que la limitation de courant soit efficace, il est important de laisser une tension suffisante aux bornes de la résistance. Cela conduit à limiter le nombre de leds en série.

Dans le principe :

• Pour avoir plutôt un contrôle du courant consommé, la tension aux bornes des leds doit être négligeable devant la tension d'alimentation.
C'est par exemple le cas lorsqu'on met une seule led de 3,2V sur une alimentation de 12V. Pour I_F≈20mA on prend R=470Ω. Si l'on se trompe de ±5% sur la valeur de la résistance et de l'alimentation, et de ±10% sur la tension directe de la led, le courant reste compris entre ((12V-5%)-1x(3,2V+10%))/(470Ω+5%)≈16mA et ((12V+5%)-1x(3,2V-10%))/(470Ω-5%)≈22mA.

• Pour avoir plutôt un contrôle de la puissance électrique fournie, la tension aux bornes des leds doit être proche de la moitié la tension d'alimentation.
C'est par exemple le cas lorsqu'on met deux leds de 3,2V sur une alimentation de 12V. Pour I_F≈20mA on prend R=330Ω. Si l'on se trompe de ±5% sur la valeur de la résistance et de l'alimentation, et de ±10% sur la tension directe de la led, le courant varie entre ((12V-5%)-2x(3,2V+10%))/(330Ω+5%)≈13mA et ((12V+5%)-2x(3,2V-10%))/(330Ω-5%)≈22mA.

• Si on ne laisse qu'une tension très faible aux bornes de la résistance, la valeur de cette dernière doit être choisie assez petite pour produire le courant escompté. Il en résulte qu'une petite incertitude sur la valeur des composants et des grandeurs électriques mène à faire varier dans de grandes proportions le courant et la puissance à dissiper, avec un risque élevé de suralimentation ou de sous-alimentation des leds.
C'est par exemple le cas lorsqu'on met trois leds de 3,2V sur une alimentation de 12V. Pour I_F≈20mA on prend R=150Ω. Si l'on se trompe de ±5% sur la valeur de la résistance et de l'alimentation, et de ±10% sur la tension directe de la led, le courant varie entre ((12V-5%)-3x(3,2V+10%))/(150Ω+5%)≈5mA (les leds éclairent très faiblement) et ((12V+5%)-3x(3,2V-10%))/(150Ω-5%)≈28mA. Et si l'on prend pour R la valeur donnée par la formule, soit R=120Ω, le courant risque de monter jusqu'à ((12V+5%)-3x(3,2V-10%))/(150Ω-5%)≈35mA et de griller les leds !

Pour mettre trois leds de 3,2V en série sous 12V sans courir de risque, il est nécessaire de réduire fortement les incertitudes sur la valeur des composants utilisés (leds, résistances, alimentation). Cela est possible, par exemple en prenant les composants un par un et en mesurant leur valeur effective afin de les apparier. Pour les résistances, on peut aussi se contenter d'utiliser des modèles à 1%, qui sont assez bon marché aujourd'hui. Mais le choix d'une alimentation correctement régulée reste obligatoire.

[Gérard]

Un petit coup d'ampèremètre est très efficace pour être sûr que le courant est bien celui calculé.
Quant à la tension, derrière un régulateur, elle ne varie pas tellement.

Ceci dit, toutes les recommandations de PA5CAL sont fondées.

[invitef1cbba33]

Merci pour ces précisions.
Cela signifie qu'il va falloir que je mesure les tensions de toutes les LED (287) et de toutes les résistances (soit 96 si je fais 96 "circuits en //).
Par contre pour l'alimentation, il faut forcément que j'achète quelque chose comme ça : "alim indus" et je ne peux pas prendre une alimentation d'appareils électriques classiques moulée et prête à l'emploi comme celle-ci : "alim moulée".
Du coup au niveau tarif ça monte un peu l'affaire... ou sinon il faut que je mette 2 leds par branche + 1 résistance ce qui m'amène à une intensité d'alimentation d'environ 5.8 A .
Qu'en pensez-vous?

[invitef1cbba33]

Gérard :

Quant à la tension, derrière un régulateur, elle ne varie pas tellement.

Quand tu parles de régulation, c'est la régulation intégrée à l'alimentation ou bien il faut ajouter d'autres organes?

[Gérard]

Tu branches quelques LED en série avec une résistance (calculée), tu mesures le courant et suivant si ça convient ou pas, tu modifie la résistance pour obtenir l'éclairement souhaité. Sans dépasser la valeur limite du courant.

La 2e alim (ou un modèle plus puissant) fera l'affaire.
Vérifie aussi si la tension chute quand elle débite.

[Gérard]

Gérard :
Quand tu parles de régulation, c'est la régulation intégrée à l'alimentation ou bien il faut ajouter d'autres organes?

Ca dépend des alim.

Je viens de penser à une ancienne alim d'ordi portable, la tension est dans les 19V et le courant sera suffisant.

[PA5CAL]

Si l'on ne mesure pas soi-même les caractéristiques des leds utilisées, il est impératif de se reporter aux documents de spécifications fournies par leur constructeur.

À titre d'information, voici l'extrait d'une datasheet d'une led blanche de 3,2V @ 20mA :



Les caractéristiques électriques importantes à y repérer sont :

• Le courant direct maximum (30 mA), situé dans la rubrique "Absolute Maximum Ratings". Si le courant de fonctionnement dépasse cette valeur, la durée de vie de la led s'en trouve réduite. Et si l'amplitude et/ou la durée du dépassement sont notables, la led peut être détruite.

• Le courant direct nominal (20 mA), auquel il est conseillé de faire fonctionner la led pour profiter pleinement de ses performances (compromis entre une grande luminosité et une longue durée de vie).

• La tension directe typique (3,2 V), qui est la valeur "commerciale" donnée les vendeurs, correspondant à un fonctionnement sous un courant nominal spécifié (ici 20 mA) et à 25°C. C'est juste la valeur moyenne constatée sur l'ensemble des leds produites et vendues, et ne correspond pas forcément à la valeur effectivement obtenue pour chaque led prise individuellement.

• La tension directe minimale (2,9 V) est la valeur la plus faible, garantie par le constructeur, qu'on risque d'obtenir en alimentant la led sous le courant nominal spécifié (20 mA) et à 25°C. Cette valeur permet d'évaluer le pire cas pouvant entraîner une suralimentation de la led (risquant de griller la led).

Si l'on souhaite assurer une bonne durée de vie à son montage, il est préférable d'utiliser cette valeur-ci dans la formule du calcul la résistance de limitation. Les leds seront alors le plus souvent sous-alimentées, mais leur longévité sera garantie.

• La tension directe maximale (3,5 V) est la valeur la plus élevée, garantie par le constructeur, qu'on risque d'obtenir en alimentant la led sous le courant nominal spécifié (20 mA) et à 25°C. Cette valeur permet d'évaluer le pire cas pouvant entraîner une sous-alimentation de la led (produisant une luminosité minimale).

L'écart entre ces deux dernières tensions (2,9 V—3,5 V) donne l'intervalle de tolérance (i.e. l'incertitude garantie) sur la tension directe. On voit donc qu'on a ici affaire à une led de 3,2 V ±9,4% @ 20 mA.


.

[PA5CAL]

Cela signifie qu'il va falloir que je mesure les tensions de toutes les LED (287) et de toutes les résistances (soit 96 si je fais 96 "circuits en //).

Pas forcément. Si une réalisation par appairage semble trop fastidieuse, il suffit de ne mettre que deux leds en série par résistance pour limiter les risques (en contrepartie ça augmente le courant global consommé et le nombre de résistances), et allumer le circuit terminé pour vérifier l'aspect visuel, puis ne retoucher que les circuits des leds qui apparaissent trop ou pas assez lumineuses.

[PA5CAL]

ou sinon il faut que je mette 2 leds par branche + 1 résistance ce qui m'amène à une intensité d'alimentation d'environ 5.8 A .

Heu... si l'on passe de 3 à 2 leds, on devrait en toute logique multiplier le courant par 3/2=1,5. Il y a forcément une erreur quelque part.

En groupant les leds par trois : 287/3 -> 96 branches de 20 mA -> courant total de 1,92 A -> alimentation de 2Ax12V

En groupant les leds par deux : 287/2 -> 144 branches de 20 mA -> courant total de 2,88 A -> alimentation de 3Ax12V

[HAYAC]

Re tous,

PA4CAL et Gérard, je suis d'accord avec vous sur le principe, mais sur mon exemple

1° blanc chaud/blanc pur (Full) 3.2V / 12V => 3.75 soit 3 LED (en série) + une résistance.
1°(bis) blanc chaud/blanc pur (Full) 3.2V / 24 V => 7.5 soit 7 Led (en série) + une résistance.
2° jaune (Full) .....

Les alim 12V DC sont plus souvent à 13V ou 12.8 V ce qui laisse une marge suffisante d'autant que l'idée est un peut d'optimiser le montage tant en cout qu'en matériel.
La marge de manœuvre d'une LED est tout de même suffisante pour ce type de montage.

Je reste d'accord avec vous biensur mais il n e faut pas trop compliquer les choses.

[PA5CAL]

Si l'alimentation 12V risque de faire 13V, alors ça signifie que l'incertitude est encore plus grande, et donc que la marge de manœuvre pour la conception est encore plus réduite.

Pour optimiser le montage et réduire le coût en matériel, comme je l'ai suggéré plus haut il faut réduire les incertitudes sur les grandeurs électriques. L'idée de prendre une tension d'alimentation plus élevée est bonne (car ça réduit le nombre de résistances), à condition d'avoir toujours une bonne régulation (si possible <±5%).

[Gérard]

Pour être sûr de la régulation, une alim d'ordi portable suivi d'un 7812 avec radiateur.

[PA5CAL]

Les 7812 sont limités à 1A. Si l'on en met, il en faut plusieurs. Et quitte à utiliser une alim de 19V et des 78xx, il vaudrait mieux passer à des circuits de leds alimentés sous 15V pour réduire les pertes.

Sinon, on trouve assez facilement des alimentations à découpage de 19V bien régulées (<±5%, voire <±1%) qui ne nécessitent pas d'ajouter de régulateur statique derrière. Mais pour en connaître les caractéristiques, bien souvent il faut se procurer la datasheet du constructeur, parce que la précision de la tension de sortie n'est pas indiquée dans la doc commerciale.

[Antoane]

Bonsoir,

Pourquoi ne pas conseiller des sources de courant à transistors en parallèle ?
Avec une TL431 (à peine nécessaire), une série de transistors identiques, on fait une alim à 10~15% de précision, pour ~3V de drop-out.