[En cours]Spot blanc à base de LED[Alex.com]

[invite14532198711]

Bonjour,
je profite de la section projet plutot que de notre site (club éléctronique) pour la réalisation d'une lampe à LED digne de ce nom.
j'entreprend cette réa, en solo, et je pense que d'ici 15 jours, ça marchera !

éclairage à LED : fiable, mais guere efficace dans les formats proposés dans le commerce:

on est cantoné à un amas de LED 5mm sur un culot standard, souvent pas trop puissant et assez directif.

Dans le but de me faire une lampe de bureau à LED je reflechi aux différentes soluces existante.

d'abord exit les formats standard (E24/GU10....), incompatible avec une ampoule à LED efficace de par la place qu'elle necessite pour le refroidissement. de plus le poids interdit le systeme support-alim classique.

Ou j'en suis ?? :

j'ai defini les LED :

- 4 LUXEON K2 modele white ref LXK2-PW14-V00 - white - 140 Lumen
- associé pour de l'éclairage cible d'appoint (pour mes maquettes) à 23LED white 5mm SAMSUNG de 24000mcd pieces.

l'alimentation sera confié à un systeme à decoupage dont je suis en train de faire les schémas (en faite je sais pas trop quoi choisir).

ALIMENTATION :

La source énérgétique sera en +12Vcc (ou +24Vcc) pour rester dans la lignée des halogenes BT.

- LED LUXEON : je suis sur une solution à base de 2 circuits à decoupage LM5005 (parceque j'en ai un peu sous la main, et le rendement est pas trop pourri).

- LED 5mm : alim à decoupage discrete faite maison (je suis dessus).

la philosophie étant de faire un systeme au rendement le meilleur possible.

REFROIDISSEUR :

en alu industriel, composé de 2 parties :

une partie permettant de placer la semelle de la LED tout en ayant le PCB à coté.
Une partie refroidissement en tole de 4mm pour garder l'ensemble à moins de 55°C afin de garantir un rendement optimum des LED. (plus elle sont froide, plus elle donne de lumiere à courant égal).

en photo les parties en alu pour fixer/refroidir mon ensemble.
le carré au centre regroupera le PCB ou se trouvera les 23 "petites" LED et les branches de la croix recevront chacune une LED LUXEON.
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[invite14532198711]

Bon sa demande fignolage (retouche de la taille du PCB et rognage de l'épaisseur des branches) mais voila où j'en suis pour la position du PCB (en photo).

Cela offre l'avantage de modularité au niveau des LUXEON, pour les mettre en série, en parallele....ça fait un peu architecture pont de diode diront certains .

le carré du centre se verra recevoir les 23 LED blanches 24 candela.

Pour les alimentations je les fixerai au dos (logique). et la taille a été choisis pour accueillir un petit ventilo thermorégulé si besoin (si besoin je dis bien, parceque coté rendement l'ajout d'un tel appendice sera préjudiciable).

Fleme de decouper un autre bout de tole ? peut etre.

[invitee86228f3]

Salut,

très bonne initiative et je suis ca de pres

mais une question, les luxeon sont-elle vraiment interressante du point de vur du rapport conso/luminosité?
Quelle est la conso d'une telle LED? parce que le fait que ces LED chauffent enormément prouve bien qu'une (grande?) partie de l'énergie est perdue non?

En tous cas le principe : nouvelle solution d'éclairage = nouvelle etude complète me plait bien.
Les leds necessitent plus d'espace par exemple pour les multiplier, les orienter etc. des diffuseurs pourraient aussi etre étudiés, pour eviter d'avoir un point lumineux aggressif voire dangereux
parce que mettre une led dans un support classique avec reflecteur c'est un peu ridicule a mon avis.
on le voit souvent dans les balisages de jardin photovolcaiques. une led qui eclaire un reflecteur, des parois en verre clair.. efficacité : 0 on ne voir trien, meme pour un balisage ce'st limite.
J'ai vu par contre ce week-end des balisages en plastique depoli, je ne sais pas comment c'etait fait a l'interieur, mais la lumière (multicolore changeante) etait vraiment bien repartie sur toute la surface de la lanterne. bien plus efficace que l'adaptation citée juste avant Ca evolue doucement, et tant mieux (les performances des LED aussi evoluent bien)
Si vous êtes curieux, j'ai vu ces lanternes à "nature et decouverte" mais ca doit surement pouvoir se voir ailleurs aussi

Bref, bon courage pour la suite, j'espère que le resultat sera celui recherché

[invitee17aeca5]

salut !!

j'ais une question
As tu déja des idées précises quand a l'alimentation ?
si oui, pourrais tu m'éclairer sur le sujet ? (JDM inside )
merci

++ Tix.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite14532198711]

Salut,

bon alors dans l'ordre :

les LED utilisées permettent un courant de 20mA cc pièce, je vais piloter en regul de courant (normal ce sont des LED), courant continu donc.
Mais je vais essayer l'idée premiere de courant pulsé, vu qu'elles acceptent 80mA avec un duty cycle de 25%, a voir donc.

Pour les LUXEON le courant par LED en continu est donné à 1500mA max.

le diffuseur en plastique brossé est une bonne idée (ou verre dépoli) mais on perd un peu car la matiere diffusante absorbe une partie du flux.

Pour info dans une discotheque j'ai fabriqué il y a 2 ans des (demi)colonnes lumineuses, la matiere diffusante la mieux que j'ais trouvé fut du papier sulfurisé de cuisine !! et sa rend bien.

Pour en revenir à l'éclairage, les LUXEON sont suffisemment non-directive pour ne pas avoir à diffuser la lumiere avec un ajout optique.
l'aveuglement par la brillance du point existe bel et bien mais une ampoule fait de meme.

question rendement, de mémoire il est largement supérieur à l'ampoule filament mais inférieur au tube fluo. fais une recherche sur le forum, certains avaient fourni des comparatifs pertinents.

les pertent en chaleurs sont là et sont problematique sur les LED, d'où le radiateur pour se maintenir dans une bonne zone de la courbe " lux vs °C ".

en tout cas pour la meme sensation visuelle, un halogene sera bien plus chaud qu'une LED, le puissance consommée par l'halogene aussi, j'en conclu donc à un rendement plus interessant. En ce qui concerne le tube fluo, il necessite la plupart du temps une tension alternative assez elevée, alors que la LED s'accomode de basses tension continue : la cible étant les systemes autonomes ou nomade embarqués (vehicules) fonctionnant sur batteries/energie renouvelable localement. L'interet n'est pas encore quantifié sur une instal qui est reliée à EDF (le tube est mieux à mon avis) à moins que cela soit pour de l'eclairage ponctuel sur courte durée ou le néon n'a pas trop sa place (WC, lampe de bureau qui ne chauffe pas autant que l'halogene, débarat, placard...).

je joint mon bout de schéma griffoné sur le coin de mon cahier au bureau, les bons schémas sont toujours sur papier à la base !!

il s'agit d'une alim à decoupage discrete aux caracteristiques improbables car encore non définies. ça demande à etre fignolé.
baptisée THE BUTCHER pour la fonction de decoupage qu'elle rempli, comme un bon boucher le ferait avec une bonne piece de viande.

son architecture permettra de passer de la regul continue au courant pulsé, et la tension Vref permettra la gradation de luminosité.
Pour la fréquence, un vieux 555 avec un duty cycle de 90% fera bien l'affaire, mais je vais faire des essais pour la frequence, sachant que plus je serai bas, plus faudra une grosse self....et plus je serai haut, plus il y aura du ripple vu ma regul.

[invite14532198711]

Salut,

le projet est un peu ralenti par une trouvaille :

je voudrais essayé d'experimenté un decoupage fixe sans mesure du courant grace à un decoupage calibré avec la self de decoupage. en fonction du t_on/t_off de la conduction du switcher, on peut connaitre l'energie enmagasiné dans la self, et qui sera restitué lors du blocage.

par contre il faut utilisé un petit PIC et je reflechi à tous ça.

[invite14532198711]

J'ai fait le PCB de la matrice de LED

on voit sur la photo PCB :

en jaune = la plaque d'alu carré de 80mm (j'ai oublié de me mettre en metrique avant de faire le snapshot!!)
en vert = la bride de liaison pour les LUXEON (ce systeme est deja opérationnel sur un de mes montage et son efficacité n'est plus à demontrer).

reste plus qu'à alimenter tout ça !!!! the butcher y participera, mais comme j'ai dit plus haut je reflechis à une alternative à PIC.

[invitee17aeca5]

ah ! je vois que ca reprend de la matérialité !

mais je ne vois pas la photo

bon courage ++ Tix.

[RISC]

par contre il faut utilisé un petit PIC et je reflechi à tous ça.

Salut,

Il existe plusieurs notes d'applications chez Microchip à base d'un tout petit PIC pour contrôler la luminosité des LEDs blanches de une à plusieurs y compris la possibilité de booster l'alimentation ;=).

Tu trouveras toutes les infos sur cette brochure :
http://www.microchip.com/stellent/gr...c/en027001.pdf

ou sur cette page :
www.microchip.com/lighting

pour les leds haute brillance :
http://www.microchip.com/stellent/id...param=en528236

a+

[polo974]

Salut, voili voiça mon point de vue de la chose:
Il vaut mieux attaquer les led en pulsé (meilleur rendement et rémanence de l'oeil).
Afin d'avoir le même courant dans les led, les mettre en série.

Donc le schéma genre step-up (boost) mais à la place de la diode de redressement et le condo de filtrage, juste la guirlande de leds (avec éventuellement une résistance série pour mesurer le courant).

[invite14532198711]

Salut, voili voiça mon point de vue de la chose:
Il vaut mieux attaquer les led en pulsé (meilleur rendement et rémanence de l'oeil).
Afin d'avoir le même courant dans les led, les mettre en série.

Donc le schéma genre step-up (boost) mais à la place de la diode de redressement et le condo de filtrage, juste la guirlande de leds (avec éventuellement une résistance série pour mesurer le courant).

impossible avec les LED que j'utilise, le DC continu est identique au pulsed current, le chip n'accepte pas le mode pulsé. Seule la PWM est possible pour le dimming. Le pulsé reduit la puissance moyenne éléctrique mais n'améliore pas de maniere très importante la sensation visuelle, l'oeil faisant une moyenne (persistance rétinienne). C'est plus vrai sur un backlight ou autre chose où on regarde la source de lumiere pulsée directement, mais pour la lumiere reflechie sur les objet (éclairage ambiant) , c'est un peu moin vrai.

les mettre en série, oui c'est ce que je fais.

mais si chaque LED est couplée à un convertisseur DC/DC, les mettre en unitaire ou en série n'impacte pas (trop) la consommation. avec des convertisseurs de rendement elevés (90-95%) ça vaut pas le coup de s'embeter, le controle unitaire est possible sans pertes notables.

Pour RISC, effectivement j'avais deja vu des choses semblables, je tatonne disons.

le projet faisant l'objet de ce topic avançant à la vitesse d'un escargot asthmatique.

le soucis avec les PIC (sur le sujet que je tate) , c'est pour la contre réaction en courant, une resistance faible s'impose, perdant en précision, et l'adjonction d'un ampli augmente les dispersions diverses et le temps de reponse...alors voilà je bug ! je vais deja finir le spot tel que je le présente ici avant de le bidouiller pour le faire évoluer.

[invitecf6b633d]

Bonjours a l'avenir tu pourras faire un system a led RGB, pour avoir une multitude couleurs dont un blanc pratiquement pure .

C'est un tres bon projet et c'est d'actualité, les LED ne consomme pas trop d'énergie.

[invite14532198711]

Salut,

ayant été muté sur toulouse dernierement, je piétine sur mes projets...
t'inquiete le RGB est deja fait.

pour l'éclairage, ça reste moyen comme je disais, surtout par rapport au fluo...

en ce qui concerne le blanc on a la sensation d'un blanc, c'est tout .

de meme que si on mélange du rouge et du vert on a un jaune, notre oeil donnant cette sensation, l'analyseur spectral revele bien d'autre chose (on voit bien les 3 raies RVB) !

pour obtenir un (effet) blanc, il faut soit des LED dont l'espacement spectral est rigoureusement identique, soit ruser par l'ajout d'une LED auxiliaire (jaune par exemple) qui vient compenser la perte dans le jaune (souvent l'écart B-V est plus faible que V-R). J'ai deja fait des essais avec pas mal de longueur d'onde différente, et c'est faisable.

[marsan09]

Une erreur à ne pas faire : j’ai fabriqué un spot d’éclairage pour mon camping car. J’ai utilisé 4 ensembles de 3 diodes en série (protégées) soit 12 leds de 24Cd chacune. J’ai laissé à coté un spot halogène de 10W (muni d’un réflecteur).
Les leds sont de 20mA, au total donc 80mA soit une puissance consommée de 1W.
Résultat : les intensités lumineuses sur une table à 1 mètre sont très semblables car les leds sont plus directives (au total lumière de l’halogène plus intense).
Mais les diodes sont inutilisables pour un éclairage prolongé, même avec la meilleure volonté :les couleurs sont très mal rendues et la température de couleur insupportable.
Voir sur les 2 photos rassemblées, mêmes expositions, même température de couleur (lumière du soleil).
Pour un éclairage très temporaire ça peut passer.

[invite5637435c]

Salut,

les leds de 20mA de 5mm de diamètre ne sont pas une solution viable pour remplacer un spot halogène de 10W.

Il faut 3 leds de 1W type Dragon ou Luxeon montées dans une embase métallique alu avec une optique individuelle type FRAEN.
Bon d'accord le prix n'est pas le même.

[marsan09]

C'est à cause du prix en effet que j'avais pris ces leds, mais c'est à refaire.
Ce que je voulais dire c'est qu'il faut faire très attention au rendu des couleurs.
Pour la photo ci dessus, j'ai mis un calque à 10cm des spots, photographié à 50cm de distance par transparence, en mode lumière du soleil, sans saturation.
On peut donc comparer les couleurs.
Température de surface du Soleil environ 5500K, de l'halogène environ 3200K, d'où le rendu rouge de l'halogène. Mais le plus important est le rendu bleu des leds, par rapport au Soleil.
Je compte donc mettre ne effet des luxéon ou équivalent, mais là aussi attention aux températures de couleur. Autant notre oeil s'adapte bien à la lumière du Soleil ou incandescente ordinaire ou halogène ou encore fluorescentes, autant la lumière des lesds testées est désagréable.
J'attends la suite avec impatience.

[invite5637435c]

Salut,

juste pour vous dire que je viens de recevoir un échantillon de la nouvelle OSTAR qui passe de 650lm à 1000lm (@4500°K) pour une même consommation (1A).
Ca doit faire un chouette spot ça hein Alex?

Bon c'est sûr il faut bien la refroidir.

[invite14532198711]

Salut !

1000 lumens ?? dis tu ? folie douce !!

c'est plus une LED !! en plus le rendement doit etre bon si elle ne requiert que 1A ?
sur la photo on voit 6 chips dedans...j'magine bien...

pour info, ça coute combien un bestiaud comme ça ?

[invitee17aeca5]

Wah

est-il possible qu'une led chauffe autant pour nécessiter un tel dissipateur O_o
tu l'as testée ? ca se commande comme une led normal ou ya des vissicitudes de construction ?

[invite5637435c]

La led consomme quasiment 20W, donc il faut dissiper les calories.
Certain diront que c'est beaucoup mais le calcul théorique dit que:

P=F/P (lm/W)

soit ici P=1000/20=50lm/W

ce qui le place à la hauteur d'un tube fluorescent de 34W.

Il faut que la puce n'excède pas 70° pour ne pas entrer dans la zone de derating et conserver sa durée de vie qui reste exceptionnelle.
Il faut la commander à courant constant comme ses petites cousines.
J'ai reçu l'échantillon hier donc pas encore testée mais je suis impatient de tester ce petit bijou technologique.

[invite14532198711]

j'en ai trouvé une au hazard chez mon fournisseur habituel, la bete est chere tout de meme (54€).
mais vu l'efficacité, ce peut etre une bonne alternative au fluo dans les endroits où il n'y a pas de 220. (philosophie de mon projet sur ce post ci...).

tu dis 70°C avant d'atteindre la pente de derating ? la luxeon commence à decliner à 60 je crois.
c'est un beau produit en tout cas, le dissipateur fait penser à un produit informatique.

Héhé Tix, tu ne te souviens pas du dissipateur de l'ambilight ?? c'est pas de la petite led ronde 5mm qui prennent 20mA là...compte 3.5V de Vf sous 1A ça fait deja 3.5W, et tout n'est pas convertit en lumiere (malheureusement).


Hulk, dans la datasheet de ton modele, ils donnent une tension forward située entre 24 et 28V pour un If de 1A, je supose que les 6 chip qu'on voit dedans sont en série alors ? ce qui serait logique afin de garantir rigoureusement le meme courant dans chaque LED.

[invite5637435c]

Attention il faut que ce soit une LE UW3B, je doute que tu la trouve actuellement dans le circuit normal.

[invite5637435c]

Les dissipateurs du type que l'on trouve pour refroidir les processeurs de PC sont parfait pour ça, mais c'est bien pour le labo, pour les applis il faut penser le support métallique et le reste en fonction du refroidissement, c'est pour ça que la philosophie d'intégration est très différente des éclairages actuelles.

Je vais essayer de retrouver un exemple d'application qui va avec cette leds.

[invite14532198711]

tiens, voila le lien de celle que j'ai trouvé : ici

new highlight product, donc ça doit etre tout nouveau.
là par contre il n'y a pas le fameux radiateur, mais un bon cooler de CPU devrait aller !!!

[invite5637435c]

Voici la datasheet.

[invite5637435c]

Voici l'exemple d'un luminaire réalisé par OSRAM avec 3 leds 4 puces ancienne génération LE W.
Le disque est calculé pour assurer l'échange thermique nécessaire, les câbles de sustentation véhiculent les fils d'alimentation.

[invite14532198711]

oki oki, c'est bien ce que j'avais vu, impressionant comme systeme.

moi je me contente de mes K2 !!!

bon comme tu as pu le constater, mon spot est en standby, mais je me suis mis une IT dans le coin du crane pour quand je rentre !

j'ai hate de voir ce que ça donne.

en tout cas, sur mon ambilight, j'ai 3 K2, drivé chacune avec 640mA (à cause de la rouge qui ne va qu'à 700mA), et je peux te dire que quand les 3 sont allumées à fond (3x640mA), dans ma piece de 20m², tu peux prendre un magazine et lire sur le lit.
donc avec 4 K2 drivée à 1400mA....ça devrait égaler pas loin une ampoule de 60W.

[invite14532198711]

Hi everybody ,

mon spot à trouvé un circuit pour s'habiller.

j'abandonne mon "Butcher" au profis d'une technologie issue....de mon ambilight nouvelle génération .

nouveauté, je compte alimenter le tout au solaire, avec une pile d'une vingtaine de volt, et le spot pourra fonctionner de 13 à 34Vdc.

histoire d'optimiser le rendement (et reduire les echauffements par la meme occasion), j'avais reflechis sur l'ambilight à une alim asservie à la charge. l'alim à decoupage low cost montrent à mon gout de meilleurs resultats en tension qu'en courant, et les LED de puissances necessitent des tensions bien propre.

j'utilise donc une source de tension à decoupage, et une regulation des LED linéaires !!!!

oui j'ai bien dit régulation linéaire à partir d'une source de tension.

l'astuce est que la source de tension peut varier sur une plage que je suis encore en train de calculer pour cette appli là. (je defini de façon fixe la tension maxi que je veux, et une branche parallele peut venir abaisser cette tension jusqu'à une valeur mini paramétrable).

j'ai choisis un PWM à fort rendement de chez THOMSON (entre 85 et 92% dans le spot en 24V), la regulation se fait grace à un différentiel monté sur un shunt puis un AOP qui commande un darlington très étrange made in alex de façon à ce que les courants de commande des bipolaires ne soient pas perdus et servent donc aux LED.

grace au différentiel un petit shunt de faible valeur suffit (pas beaucoup de perte là dedans non plus) et on peut faire la mesure en flottant par rapport aux alims.

et le clou du spectacle sur ce spot, je mesure la tension Vce du transistor de regulation, et fait varier la source de tension de maniere à garder le Vce du regulateur à 500mV, largement suffisant, donc au final selon les resultat peut etre moins. (le PNP utilisé a un Vce sat de 200mV à 1A...)

la regulation est intégrée à 2Hz pour eviter que tout ce bordel se mette en oscillation.

cela permet de suivre la tension de seuil des LED qui varie selon la température de jonction et du courant Iforward.

ainsi on obtient une belle alim à decoupage à bon rendement qui s'adapte à sa charge.

je suis toujours en train de calculer des valeurs de composants qui trainent ça et là et je met le schéma en ligne et sa description dès qu'il est achevé.

[invite14532198711]

je viens donc déposer la premiere mouture du schéma en version source de tension.

la tension est donc par defaut fixée à 18V, puis peut decroitre jusqu'à 12V, en fonction du besoin des LED par le tas de transistors sur la droite du schéma.

La régulation quand à elle se fait par, j'ai pas pu m'en empecher, un LM324 dont 1 des AOP est utilisé en AOP et un autre en différentiel-amplificateur.
(il reste 2 orphelins, mais ils seront utilisés pour l'autre groupe de LED).

noter également la presence d'une CTN un peu speciale (mais pas chere, moins de 1€) insérée dans le courant de consigne: si la temperature de la CTN depasse 60°C, elle vient chuter la consigne pour reduire le courant dans les LED,e t donc reduire l'echauffement. le processus est linéaire et reversible

je me penche à present sur le meme systeme regulé en courant par le PWM directement, alimenté en 12V.

[invite14532198711]

voila la version piloté en courant sous 12V.

dommage l'asservissement de tension me plaisait bien (consolation il marche très bien sur l'ambilight V3, mais les raisons qui le justifie ne sont pas tout à fait les memes).

j'utilise deux decoupeurs synchronisés pour travailler en opposition (reduction des courants d'appels conjoints sur l'alim).

visiblement cette methode d'après THOMSON conduit à de meilleurs rendements le circuit se trouvant dans une des configurations pour laquelle le constructeur a optimisé le composant PWM.
Bien que placer les LED comme ceci ne me plaise guere, mais bon, passons, après tout structurellement c'est fonctionnel.
il faudra que j'ajoute une securité en tension de sortie pour la sureté de fonctionnement...voire un gros transil en paralelle sur les LED.

alimenté en 12V, la tension de sortie devrait etre autour de 6 à 8V selon le courant et la temperature des LED. soit un rendement de 92% avec un courant de 1A.
les pertes devraient etre minimes (150mW maxi pour le shunt !) et limitées au transistor de decoupage et aux pertes dans la self de decoupage.

ce qui est parfait et ramenne la possibilité là de travailler en 12V (9 à 30V en faite), ce qui est pas mal pour une utilisation sur pile (vieille batterie de perceuse par exemple) et un petit panneau solaire de 15Wh serait pile poil parfait.

à la maison j'ai un 5Wh que m'a legué Michel (le maitre en la matière) qui fera très bien l'affaire pour recharger mes piles et alimenter le spot la nuit.

en comptant 7h de soleil, panneau fixé dans mon dos pendant que je marche ou suis en vélo, ça fait 35Wh accumulés, de quoi faire tourner à plein regime mon spot pendant presque 3h.

pour rappel, il y a 4 LED LUXEON K2 soit 4x140lumens auquels s'ajoute une vingtaine de petite LED 5mm 25 candela.

la prochaine étape donc, régul du panneau solaire et de la charge de la batterie, et pourquoi pas pilotage des alims à decoupage, histoire de préserver l'accu des decharges profondes....contrairement au drouille de lampe de jardin solaire dont la durée de vie des accus ne depasse guere l'été...

Si d'autres ont des idées : bienvenu à vous.