Calcul autonomie circuit LED & comparaison serie/parallele

[invite19ddd268]

Bonjour,

je cherche à optimiser l'autonomie d'éclairage de 6 leds identiques (tension min. 1.8v, 20mA)

• Le premier montage (A) est constitué de 3 Leds en série, 2 fois en parallèle
• Le second montage (B) est constitué de 6 Leds en parallèles, genre ruban de led classique.

schemeit_6Leds_series_parallele.png
schemeit_6Leds_paralleles.png

Dans les 2 cas l'alimentation est à base de 2 batteries 18650 (3.6V 12000mAh chacune). Pour (A) montées en série, pour atteindre 7.2V nécessaire pour chaque brin de Led en série. Pour (B) les 2 batteries sont montées en parallèles pour augmenter l'ampérage.

Autonomie théorique

• Pour le schéma (A), pour la batterie le circuit est vue comme 2 leds de 20mA; soit un ampérage totale de 2*20 = 40mA. La batterie peut délivrer 12000mAH théorique, du coup, l'autonomie théorique devrait être de 12000/40= 300h.
• Pour le schéma (B), pour la batterie le circuit est vue comme 6 leds de 20m1; soit un ampérage totale de 6*20mA = 120mA. La batterie peut délivrer 24000mAH théorique, du coup, l'autonomie théorique devrait être de 24000/120= 200h.

Ma question
il y a t-il des erreurs de ces raisonnements ? Si oui pouvez vous m'éclairer ?
Très cordialement.
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[PA5CAL]

Bonjour

Une fois le courant dans les leds imposée (I_F=20mA), la puissance consommée par ces composants est a priori fixée (P=N×I_F×V_F=6×20mA×1,8V=216mW).

Le reste de la consommation concerne les pertes dans le système de conversion tension-courant, en l'occurrence dans les résistances de limitation.

Si les pertes sont beaucoup plus faibles dans le cas (A), c'est parce que l'ensemble des résistances dissipe moins de puissance. Toutefois, si l'on fait le calcul, on obtient aux bornes des leds une tension indicative de 3×1,8V=5,4V, contre 7,2V aux bornes des batteries. Or, compte tenu des dispersions attendues sur les grandeurs électriques, la marge de 7,2V–5,4V=1,8V s'avère très insuffisante pour garantir le maintien de la valeur du courant aux alentours des 20mA escomptés. Non seulement la tension aux bornes des batteries peut évoluer dans des proportions notables au cours de la décharge, mais les tolérances généralement assez larges sur la tension directe V_F des leds laisse craindre des différences effectives importantes sur cette valeur. Les risques encourus sont une suralimentation ou une sous-alimentation des leds, qui peuvent se traduire respectivement par une réduction de leur durée de vie (voire leur destruction assez rapide), et un luminosité moins importante que celle attendue.

En principe, l'utilisation de deux batteries aurait dû conduire au choix d'un montage constitué de 3 branches en parallèle de 2 leds en série ... ce qui aurait abouti à un résultat similaire au cas (B).

[PA5CAL]

Pour optimiser la consommation, on pourrait garder la configuration (A), mais remplacer les résistances R1 et R2 par des sources de courant à transistor. On obtiendrait alors le résultat calculé dans le sujet.

On pourrait également faire mieux, en utilisant un convertisseur tension-courant à découpage et en branchant les six leds en série, sans résistance. Si le rendement du convertisseur est bon, on peut espérer approcher les 400 heures d'autonomie.

[invite19ddd268]

Bonjour Pascal,
d'abord en ce jour particulier du 31/12 merci d'avoir répondu. Ensuite merci pour le caractère très didactique, et très bien commentés de vos 2 messages.
Ma question est pour cet exemple avec les 6 leds alimentées en 2*18650 pouvez vous me conseiller sur le choix :

• des sources de courant à transistor
• du convertisseur tension-courant à découpage

Excellente journée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PA5CAL]

Bonne année !

La source de courant à transistors, dont on parle assez souvent sur ce forum, est un montage assez simple pour être calculé et réalisé par un débutant. J'en ai récemment redonné une explication par ici (les leds sont traversées par le courant I_C2, et connectées en série entre le collecteur de T2 et le + de l'alimentation).

Le convertisseur tension-courant à découpage (« step-up led driver ») nécessite quelques compétences et l'emploi de composants adaptés. Il est beaucoup plus simple d'acheter un module tout-fait, qu'on peut trouver dans le commerce en ligne. Il suffit de vérifier que le courant de sortie est fixé à 20mA (ou peut être réglé à cette valeur), que la tension d'entrée minimale est inférieure à la tension des batteries, et que le rendement reste intéressant (certains modèles permettent d'espérer plus de 90%). À ce niveau, les seuls problèmes sont la disponibilité du produit, et le sérieux du constructeur et du vendeur.