Modifier Intensité Lumineuse des LED

[Emile59]

Bonjour,

Je n'y connais rien en électronique, et j'ai le problème suivant :

J'ai un ruban de 300 LED 2835 12 volts 24 watts.

Je vais faire des tronçons de 21 LED (comprenant donc 7 blocs de 3). Ces LED éclairent trop pour mon application, et je voudrais diviser l'intensité lumineuse par 2 ou 3. Pouvez-vous me dire quelles résistances acheter pour pouvoir faire quelques tests ?

La formule de calcul est-elle simple, pour que je puisse l'adapter à 1 seul groupe de 3 LED, par exemple ?

Merci d'avance pour votre aide.
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[JoshuaSign]

Bonjour,

Je viens de vérifier la référence de votre ruban : https://www.inovatlantic-led.fr/ruba...-2835-12w.html
S'il s'agit bien du même produit, il est indiqué qu'il possède 60 LED par mettre et consomme 12Watts par mettre, soit 0.2W par LED.

Les LED semblent être des SMD 2835 COB, j'ai pu trouver une pseudo datasheet ici qui confirme les 0.2W par led : https://shining-led.en.alibaba.com/p...sheet_PDF.html

Il faudrait connaître le principe de montage de ces leds dans ce type de ruban.
J'imagine mal un montage en série : si une LED venait à griller, plus aucune ne fonctionnerait et la tension d'alimentation devrait être proportionnelle au nbr de LED, sachant que la doc indique 3.4V par led, sur 12V on pourrait au mieux en éclairer 3....
Un montage en parallèle a certainement été fait car bien mieux coté tension, mais très consommateur de courant, et effectivement le constructeur du produit indique :
" Ce ruban LED consomme 12W/m, nous préconisons une alimentation 5A pour 5m. "
5A je trouve que c'est bcp.... mais on a pas le choix.

Pour baisser la luminosité des diodes il faut limiter le courant (I) qui les traversera.
Pour cela il faut simplement ajouter un résistance en série à l'entrée du ruban (ou à la sortie).
Le pb est de correctement calculer la puissance dissipée par cette résistance sinon elle va griller comme un fusible.
La puissance dissipée dépendra du nbr de diodes par tronçon.
Dans le pire des cas, si sur votre tronçon de 21 LED chacune est montée en parallèle et consomme 60mA sous 3.4V on a bien 0.204W par diode soit pour les 21 LED 1260mA au total.

Et c'est là que ça devient compliqué pour moi car en principe chaque diode devrait avoir sa propre résistance en série (on ne monte jamais une diode en parallèle avec une autre sans que chacune ait sa propre résistance en série)
Hors dans le cas de ce ruban je n'en vois pas et je ne sais pas comment cela fonctionne.

Donc, dans le pire des cas, si aux bornes de la résistance ajoutée en série à l'entrée du ruban on a une tension de : 12V - 3.4V soit 8.6V (que j'arrondis à 9V) et qu'elle est traversée par 1260mA elle devra dissiper 11,34 Watts (c'est bcp bcp pour une petite résistance de 0.25w)
Je doute que ce calcul soit correct, mais c'est sans doute le plus pessimiste.

Je suis un novice en la matière, il est essentiel d'avoir l'avis de personnes bcp plus averties que moi, et qui corrigerons mes dires.

Ne vous lancez pas dans des modification risquées, sans avoir eu d'autres avis.
Parfois j'entends dire que griller une résistance n'est pas grave et peu coûteux, hors il arrive qu'elles éclatent et projettent des petits morceaux incandescent qui peuvent provoquer un incendie domestique.
D'ailleurs quand une résistance est placée dans un endroit à risque et peut se trouver dans des conditions extrêmes on la recouvre d'une gaine thermorétractable afin d'éviter les projections en cas d'éclatement.


En espérant que d'autres viendront compléter mes dires.
Bon courage.

[PA5CAL]

Bonjour

Cette référence seule ne permet pas de déterminer les caractéristiques électriques des leds. En effet, le nombre 2835 indique seulement la dimension du boîtier (en l'occurrence 2,8 mm x 3,5 mm).


Une configuration où 300 leds recevraient 0,2W chacune ne paraît pas plausible, car la seule consommation des leds (sans compter celle du dispositif de limitation du courant) s'élèverait alors à 60W, au lieu des 24W indiqués.


Le plus souvent, les bandes de leds alimentées en 12V sont constituées par la mise en parallèle de branches de plusieurs leds mises en série avec une résistance de limitation.

Les leds blanches, dont la tension directe est de l'ordre de 3V, sont en principe mises en série par paire. Leur tension directe totale de 6V permet alors de faire fonctionner chaque branche en source de puissance (P=U.I≈constante). Dans ce cas de figure, une bande de 300 leds consommant 24W sous 12V, soit un courant total de 2A, devrait être constituée de 150 paires de leds consommant environ 13,3mA chacune. La valeur des résistances de limitation serait de l'ordre de 450Ω. Sur les 24W fournis, environ 12W serviraient à alimenter les leds et environ 12W seraient dissipés dans les résistances de limitation.

Il est également possible que les leds blanches soient mises en série trois par trois. Dans ce cas de figure, la bande de 300 leds devrait être constituée de 100 groupe de leds consommant environ 10mA chacune. La valeur des résistances de limitation serait alors de l'ordre de 300Ω. Sur les 24W fournis, environ 18W serviraient à alimenter les leds et environ 6W seraient dissipés dans les résistances de limitation.


Il faudrait donc regarder de plus près la constitution de la bande de leds (nombre ou valeur des résistances, par exemple) pour savoir quelle est sa configuration électrique.

Mais si la bande utilisée peut être tronçonnée par groupes de 3 leds, alors il est probable qu'on soit dans ce second cas de figure. Dans l'hypothèse :

Pour diviser par deux la puissance lumineuse produite, il faudrait diviser par deux le courant consommé sous 12V, c'est-à-dire passer de 2A à 1A pour la bande complète. Pour ce faire, la valeur de la résistance à rajouter en série devrait être d'environ :
(V_alim–3.V_F(led)).(1/I₁–1/I₀) = (12V–3×3V)×(1/1A–1/2A) = 1,5Ω
et sa puissance devrait être supérieure à P = R.I² = 1,5Ω×(1A)² = 1,5W (par exemple 2W).

On peut également utiliser une résistance indépendante pour chaque tronçon de 21 leds, afin de passer d'un courant de 7×10mA=70mA à la moitié, soit 35mA. Pour ce faire, la valeur de ces résistances devrait être d'environ :
(V_alim–3.V_F(led)).(1/I₁–1/I₀) = (12V–3×3V)×(1/35mA–1/70mA) = 43Ω
et sa puissance devrait être supérieure à P = R.I² = 43Ω×(35mA)² = 53mW (par exemple 1/4W).

[JoshuaSign]

Bonjour Pascal,

Exact, j'ai lu que souvent les led sont montées par groupe de 3 en série, et les groupes sont montés en parallèle entre eux.

Le plus simple pour Emile ne serait-il pas de brancher un amperemettre en série afin de voir réellement combien de courant le tronçon qu'il souhaite utiliser consomme pour finalement calculer la valeur de la résistance qui divisera le courant par 2 (et du même coup l'intensité lumineuse) ?

J'ai personnellement tendance à croire que les fabricants poussent un peu les led/alim à leurs limites pour les faire griller plus rapidement, celles-ci sont données pour 60mA.
Bien que le pb du coût de l'alimentation peut en être la raison, pensez vous réellement que seulement 10mA parcourent chacune de ces led ?

Car si il s'agit de 30mA ou même seulement 20mA, il faudra prévoir une résistance de 5W pour une bande complète au lieu des 1.5W que vous avez très justement calculé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PA5CAL]

Les indications fournies par Emile59 suggèrent qu'on ne peut avoir affaire à des leds poussées à 0,2W ni à des courants de 60 mA, mais plutôt à des leds dont la puissance est inférieure à celle des modèles classiques, avec des courant de 10 ou 15mA seulement. Bien évidemment, ces indications pourraient être fausses, mais pour l'instant ce sont les seules qui font foi dans cette discussion (puisque 2835 ne désigne que la taille des leds).

Quoi qu'il en soit, pour pouvoir calculer la ou les résistances nécessaires à l'abaissement de la luminosité, il faut connaître les caractéristiques électriques de la bandeau (courant consommé sous 12V, nombre de leds pas branche, valeur des résistances de limitation). Les valeurs que j'ai utilisées et les résultats qui en découlent correspondent à une hypothèse parmi les plus probables d'après les indications fournies, mais il faudrait refaire les calculs avec les données qu'on aura effectivement trouvées.

Généralement, il est possible de lire le marquage de la valeur R des résistances de limitation sur leur boîtier (par exemple on devrait lire « 331 » pour 330Ω = 33×10¹). Le nombre de résistances donne directement le nombre N_B de branches de leds en série, et on peut en déduire le nombre N_L de leds par branche d'après le nombre total N de leds sur la bande (N_L=N/N_B). Le courant total consommé I peut être mesuré à l'ampèremètre (brancher en série avec la bande). La tension directe V_F d'une led peut alors être déterminée par :

V_F = (12V–R×I/N_B)/N_L

(En principe, pour des leds blanches, on devrait trouver V_F proche de 3V.)


Ensuite, pour pouvoir réduire l'intensité du courant de I à I', il faudra rajouter une résistance R' en série, avec :

R' = (12V–N_L×V_F)×(1/I'–1/I)

dont la puissance devra être supérieure à P=R'×(I')².

[Emile59]

Bonjour,

Merci pour le temps passé à me répondre. La valeur inscrite sur les résistances est "241". Il y en a une toutes les 3 LED. Bonne journée.

[PA5CAL]

Les résistances feraient donc 240 Ω.

J'ai fait une petite erreur dans ce qui précède. J'ai parlé de 10 mA pour 100 groupes de 3 leds (300/3) pour un courant total de 2 A (24W/12V) . Il s'agit bien entendu de 20 mA, mais cela ne change rien au principe, ni à la méthode ni aux formules que j'ai donnés.

Avec des groupes de 3 leds en série, le courant de 20 mA par branche sous 12V serait atteint pour une tension directe des leds de 2,4 V.

Cela représente une tension moyenne particulièrement basse pour des leds blanches. Mais je me rends compte qu'il n'a nulle part été clairement indiqué que les leds étaient blanches, et que cela m'a juste été suggéré par le produit trouvé sur le net par JoshuaSign.


Quoi qu'il en soit, on peut continuer les investigations en mesurant le courant effectivement consommé sous 12V, ou bien s'en remettre à la puissance annoncée de 24 W (correspondant à un courant de 2 A) qui, si elle n'est pas trop fausse, peut être suffisante pour dimensionner le nouveau circuit.


En se basant sur une alimentation de 12 V, une consommation de 24 W pour 100 groupes de 3 leds avec des résistances de limitation de 240 Ω :

• Pour diviser la luminosité par 2, il faudrait :
- mettre en série avec la bande de 300 leds une résistance de 2,4 Ω d'une puissance de 3 ou 5 W (>2,4W)
ou bien :
- mettre en série avec chaque segment de 21 leds une résistance de 34 Ω d'une puissance de 1/4 ou 1/2 W (>0,17W)

• Pour diviser la luminosité par 3, il faudrait :
- mettre en série avec la bande de 300 leds une résistance de 4,7 Ω d'une puissance de 3 ou 5 W (>2,15W)
ou bien :
- mettre en série avec chaque segment de 21 leds une résistance de 68 Ω d'une puissance de 1/4 ou 1/2 W (>0,15W)

Des résistances de valeur intermédiaire et de puissance équivalente donneront des rapports de division compris entre 2 et 3.

[PA5CAL]

En fait, la seule connaissance de la valeur R des résistances de limitation et de leur nombre N_B sur un segment de bande considéré permet de déterminer la valeur de la résistance extérieure.

La tension directe des leds V_F variant assez peu avec le courant lorsqu'elle sont allumée, on peut considérer que le segment de bande est équivalent à une source de tension de 3×V_F en série avec une résistance R/N_B. Alimenté directement sous 12 V, il consomme un courant d'intensité I=(12V–3×V_F)/(R/N_B) .

Si l'on ajoute une résistance extérieure R' en série avec le segment de bande, l'intensité du courant passe à environ I'≈(12V-3×V_F)/(R'+R/N_B), divisant la luminosité produite dans un rapport I/I'≈(R'+R/N_B)/(R/N_B) , soit I/I'≈1+N_B×R'/R . On a donc :

R' ≈ (I/I' – 1)×R/N_B

Par exemple, si l'on souhaite diviser par 2,5 la luminosité d'un segment de bandeau contenant N_B=7 groupes de 3 leds (soit 21 leds au total), alors on doit prendre :

R' ≈ (2,5–1)×240Ω/7 = 51,4 Ω

Donc la valeur de V_F n'intervient pas dans ce calcul, tant qu'on peut considérer qu'elle reste suffisamment constante (ce qui se vérifie en pratique tant que les leds restent allumées de façon raisonnable).


La connaissance de la valeur de V_F ou du courant I ou de la puissance P consommés par la bande de leds sous 12 V (ces trois valeurs étant liées) n'est finalement nécessaire que pour déterminer la puissance que devra pouvoir dissiper la résistance R'.

Pour une luminosité divisée par 2 ou plus (R'≥R/N_B) :
• avec N_B=100 (bande entière), l'utilisation d'une résistance de 3W suppose que V_F>2,74V correspondant à I<2,23A et P<26,8W sous 12V, et l'utilisation d'une résistance de 5W suppose que V_F>2,37V correspondant à I<2,88A et P<34,6W sous 12V ;
• avec N_B=7 (segment de 21 leds), l'utilisation d'une résistance de 1/4W suppose que V_F>2,62V correspondant à I<2,44A et P<29,3W pour la bande de 300 leds sous 12V, et l'utilisation d'une résistance de 1/2W suppose que V_F>2,05V correspondant à I<3,45A et P<41,4W pour la bande de 300 leds sous 12V.

S'il s'agit de leds blanches, on peut jouer la sécurité en choisissant une résistance de 5W pour la bande de 300 leds, ou bien une résistance de 1/2W pour chaque segment de 21 leds. Pour des leds d'autres couleurs (dont la valeur attendue de V_F est plus faible, notamment les rouges), il est préférable de faire des mesures si l'on n'a pas confiance dans les 24W annoncés.

Utiliser une résistance de puissance insuffisante expose à une augmentation trop importante de sa température, laquelle peut endommager le composant ou les éléments situés à proximité.
P_R' = (12V–3×V_F)²/(R'+R/N_B) --> V_F = (12V – √( P_R' × (R'+R/N_B) ) )/3
P_R' = R'×( I/(1+N_B×R'/R) )² --> I = (1+N_B×R'/R) × √ (P_R'/R' )
P_R' = R'×( (P/12V)/(1+N_B×R'/R) )² --> P = (1+N_B×R'/R) × 12V × √ (P_R'/R' )