Driver courant LED bleu pulsé à 10W

[ATdevice]

Bonjour,

Depuis un certain temps j'utilise une *source lumineuse bleue de 1,6W* (pour ne pas faire apparaître le mot en "L", je peux seulement dire que ça va sur mon imprimante 3D ).
J'ai récemment vu des produits vendus avec la même source lumineuse que moi (facile à déduire, il y a au mieux 2 voire 3 fabricants pour cette source lumineuse), mais avec un driver pulsé pour la faire monter jusqu'à 10W (puissance ajustable) pour *éclairer un peu plus fort*
Étant donné la nature de la source, je ne peux pas simplement multiplier le nombre d'émetteurs/drivers

Le côté rédhibitoire c'est le prix du module tout fait en sachant que j'ai déjà la base (source lumineuse, adaptation mécanique, régulation de la température avec un TEC) et qu'il me manque juste un driver adapté qu'ils ne vendent pas séparément...

L'émetteur que j'utilise est donné pour 1,2A Typ. et 1,5A max. Je le régule à une température de 30°C (j'ai choisi cette valeur à la louche, ça sert à rien de forcer sur les TEC pour descendre à 22°C, j'imagine que 27°C à 32°C ça va pas changer grand chose à sa durée de vie)

J'utilise actuellement un driver à courant constant Buck/Step-down pour commander une seule LED avec une entrée dimmable et un courant max > 1,5A (j'ai plus la référence en tête mais d'un point de vue structurel c'est comme le LM3410 et autre petit driver en SOT23). J'utilise la sortie PWM d'un µC pour faire varier le courant de ~200mA à 1,2A (comme son nom l'indique, le courant en sortie est linéaire, aucun découpage lié au signal PWM)

Ma question est de savoir comment faire exactement, car autant en faible puissance/RF il suffirait d'un Té de pola et d'un générateur de fonction RF, mais pour de la puissance, quelle architecture? quelle fréquence? quelle largeur d'impulsion? J'imagine que le tout réside dans le fait que le courant moyen ne doit pas dépasser 1,2A, mais quelle limite imposer, car j'ai vu des drivers de labo qui montent à 50A en sub-nanosecond, je veux dire que entre le sub-nanosecond d'un transo à avalanche ou ampli RF et la grosse µs en sortie PWM d'un microcontrôleur il y a un univers, et je doute que le module vendu 500€ intègre des amplis RF au GHz
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[Antoane]

Bonjour,

1. Tu veux donc alimenter continuellement la led sous 10 W (ou autre) avec un signal rectangulaire, tout en maintenant la puissance moyenne à 1.6 W.
2. Tu comptes sur la persistance retinienne pour que l'observateur, humain, ait l'impression que l'objet est mieux éclairé qu'il le serait sous une puissance continue de 1.6 W.
3. Tu nous demandes de déterminer la fréquence, la puissance à l'état ON, et le rapport cyclique du signal de control, ainsi que de fournir un schéma.

J'ai bon ?


As-tu validé que le jeu en vaut la chandelle ? La plus grande sensibilité de l'oeil aux alimentations pulsées est démontrée, mais entre le rendement réduit de la led à ces courants, au fait que même à rendement indépendant du courant la puissance lumineuse moyenne serait plus faible (du fait de la contribution du courant RMS aux pertes), et de lacomplexité du montage... Ce n'est pas évident pour moi.

En revanche, en améliorant le refroidissement, on peut augmenter la puissance moyenne dissipée.

j'imagine que 27°C à 32°C ça va pas changer grand chose à sa durée de vie)

Ces 5 K au nivau du TEC se retrouvent au niveau de la puce. Je ne connais pas les chiffres exactes pour une LED, mais pour une puce de puissance, on considère une dimition par deux de la durée de vie pour chaque augmentation de Tj de 10 K (entre ~60 et 90 °C). Soit une diminution de durée de vie de 30% pour 5 K.

[doudou911]

Bonjour,

je n'ai pas compris la même chose qu' Antoane, que je salue, je pense que c'est pour augmenter la puissance de découpe de l'imprimante 3D.

[ATdevice]

Bonjour,

Le but est en effet d'augmenter la puissance de gravure/découpe, j'ai parlé de "LED" pour éviter la clôture de mon post comme les sujets à base de lumière amplifiée par stimulation de radiation sont assez mal vus ici
En gros j'ai tout un bloc émetteur + collimateur, asservissement en température, ventilation du radiateur (côté chaud du TEC), et un autre petit ventilo pour aspirer les fumées/particules/vapeur...

Pour le moment mon driver ne permet qu'un contrôle en CW à 1,5W (je ne pousse pas la diode au max) mais même en admettant que je la pousse à 1,6W, au mieux je découpe 2mm de contreplaqué avec un long temps d'exposition, donc grosse trace de brulure, bref pas très esthétique.

Il y a peu je suis tombé sur une machine de découpe 10W, mais qui en fait utilise la même diode que moi (possiblement Nychia ou Osram qui sont à ma connaissance les deux fabricants de ce type de diode 450nm 1,6W TO-36) donc c'est uniquement la façon de piloter la diode qui change.

Donc oui il y a une nette différence entre un PCB à 50€ et un bloc complet (et plus encombrant que le mien) à 400€ ^^

Seulement je ne connais personne qui en ait un, ni trouvé de videos "disassembly / teardown) pour tenter un reverse engineering du driver ou au moins avoir la tronche du signal nécessaire pour piloter la diode...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Effectivement, j'avais compris de travers

Les diodes laser ne sont pas des LED, il ne faut pas en réguler le courant, mais directement la puissance lumineuse émise à partir de la sortie d'un capteur optique intégré au composant (exactement de même qu'on alimente pas une led en tension, on n'alimente pas une diode laser en courant).
Sans en savoir plus sur le circuit actuel, je doute qu'on puisse aller beaucoup plus loin. Ensuite, la durée des pulses serait A déterminer expérimentalement, et leur fréquence choisie pour ne pas dépasser les limites thermiques.

[ATdevice]

Du coup tu m'apprends un truc, les quelques diodes Telecom que j'ai utilisé avant étaient soit en APC (Auto Power Control) avec photodiode de feedback, soit en ACC (Auto Current Control) avec justement une source de courant, et éventuellement un Té de polarisation pour la modulation quand elles n'avaient pas de connecteur SMA pour la modulation directe.

Dans mon cas la diode est dans un boîtier TO 3 broches donc pas de photodiode (Anode, Cathode et Boîtier). Pour la commande en tension du coup ça m'arrange, parce que les sources de courant pour de la puissance c'est toujours un peu tricky

De mon côté j'ai peut-être trouvé une info intéressante, dans la datasheet d'une autre diode laser de chez Osram, cette fois-ci dans la bande 900 nm pour du LIDAR, ils parlent d'une largeur d'impulsion de 100 ns et d'un duty de 0,01% pour un pic de 20A afin d'obtenir une puissance de 65W. Certes la puissance n'est pas la même mais l'information temporelle/fréquentielle me semble intéressante.

[Antoane]

Bonjour,

Du coup tu m'apprends un truc, les quelques diodes Telecom que j'ai utilisé avant étaient soit en APC (Auto Power Control) avec photodiode de feedback, soit en ACC (Auto Current Control) avec justement une source de courant, et éventuellement un Té de polarisation pour la modulation quand elles n'avaient pas de connecteur SMA pour la modulation directe.

Dans mon cas la diode est dans un boîtier TO 3 broches donc pas de photodiode (Anode, Cathode et Boîtier).

Ok... J'aurais pas cru, mais soit Peut-être que j'avais en tête des applicaions CW ou labo.
Tant mieux si tu peux la commander en courant.

Pour la commande en tension du coup ça m'arrange, parce que les sources de courant pour de la puissance c'est toujours un peu tricky

J'étais pas clair, désolé : ni LED ni diode laser ne s'alimente en tension.

100 ns... ca fait très court, effectivement les circuits pour application type LIDAR, éventuellement résonnant, mais semble une bonne piste de départ. Probablement passer sur du HEMT GaN sera utile/nécessaire... Ce qui n'est as aisé à mettre en oeuvre.