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Projecteur à LED 002
Dernière mise à jour : 04/09/2011Présentation
Un second projecteur à LED blanches haute luminosité qui fait suite au premier (un second après un premier, en voilà une, bonne idée).
LED bleues sur l'image, plus joli que tout blanc ;-)
Celui-ci est tout de même plus perfectionné, puisqu'une régulation de courant est effectuée pour l'ensemble des LED, ce qui leur garantie une luminosité égale. A la demande de plusieurs personnes et faisant suite à la publication du premier schéma, je propose désormais trois schémas :
- Schéma 002(a) : 30 LED blanches 3,6 V / 20 mA, câblées en 6 branches de 5, alimentation requise 24 V / 150 mA (3,6 W).
- Schéma 002b : 12 LED blanches 3,4 V / 300 mA, câblées en 6 branches de 2, alimentation requise 12 V / 2 A (24 W).
- Schéma 002c : 120 LED blanches 3,6 V / 20 mA, câblées en 10 branches de 12, alimentation requise 48 V / 250 mA (12 W).
Attention, je n'ai pas réalisé pratiquement les deux derniers schémas en vue de les tester, les demandeurs le feront pour moi !
Un projecteur à leds UV basé exactement sur le même principe a également vu le jour à la suite du premier schéma.
Schéma 002(a)
Pour 30 LED blanches 3,6 V / 20 mA, câblées en 6 branches de 5, alimentation requise 24 V / 150 mA (3,6 W).Il n'est fait usage que de composants courants. On peut dire cela puisque même les LED haute luminosité sont désormais des composants courants.
Circuit testé (voir prototype)
Le schéma peut être décomposé en deux parties : celle de gauche avec les transistors Q1 et Q2 montés en générateur de courant constant, et celle de droite avec toutes les branches de LED et les transistors restants.
Générateur de courant constant
J'en parle à la page générateur de courant constant mais aussi un peu à la page Alimentation d'une LED, aussi je vous invite à vous reporter à cette dernière si vous souhaitez plus de détails. Disons pour simplifier que le courant qui circule dans la LED D1 dépend de la valeur de la résistance R1, résistance qui voit à ses bornes une tension constante voisine de 0,6 V à 0,7 V. Si la résistance R1 vaut 39 ohms, cela conduit à avoir un courant de quelques 18 à 20 mA dans cette résistance, dans la LED D1 et dans le transistor Q3. La LED D1 n'est pas indispensable, mais elle permet de s'assurer en un coup d'oeil qu'il circule un courant "normal" dans le générateur de courant constant. En l'absence de cette LED, la mesure du courant peut simplement se faire en mesurant la tension aux bornes de R1, et de diviser la tension mesurée par la valeur de R1 (I = U / R). Il est conseillé mais non obligatoire d'utiliser pour la LED D1 un modèle identique à ceux utilisés pour l'ensemble des six branches de LED. Ainsi une nette différence de luminosité montrera plus facilement qu'il y a forte inégalité de courant entre générateur et branches.Autres valeurs de courant
En changeant la valeur des résistances R1 et R3 à R8, il est possible d'établir d'autres valeurs de courant dans les leds.| Courant
désiré dans chaque branche (en mA) |
Valeur
de R1 (en ohms) |
Valeur
de R3 à R8 (en ohms) |
| 18 mA |
39 ohms |
100 ohms |
| 40 mA |
18 ohms |
100 ohms |
| 100 mA |
6.8 ohms |
10 ohms |
Panneau de LED
Le panneau de LED est constitué de plusieurs branches de LED montées en série. Toutes les branches sont montées en parallèle, mais au travers de transistors montés en miroir de courant : le courant qui circule dans le circuit collecteur de chacun est quasiment le même que celui qui circule dans le transistor Q3. Peut-être avez-vous déjà vu un montage similaire pour une entrée différentielle faisant usage de deux transistors montés comme le sont Q3 et Q4. La différence ici réside sur la mise en parallèle de plusieurs transistors au lieu de se contenter de Q4.Alimentation
L'alimentation est de 24 V, mais un valeur comprise entre 22 V et 26 V convient parfaitement. La valeur de cette tension a été déterminée par le type et le nombre de LED en série. Il s'agit ici de LED blanches haute luminosité présentant une chute de tension de 3,6 V chacune, la mise en série de cinq modèles identiques implique une tension minimale de 5 x 3,6 V, soit 18 V. L'usage d'une tension d'alimentation de 18 V n'est pas possible car aucune marge ne serait possible pour la régulation de courant par les transistors insérés dans chaque branche. J'imagine bien qu'une tension de 18 V est possible si l'on se contente de 4 LED en série au lieu de 5, mais je n'ai pas essayé (pas beaucoup d'excuses pour ça, vu ce que cela demande comme effort supplémentaire).Schéma 002b
Pour 12 LED blanches 3,4 V / 300 mA, câblées en 6 branches de 2, alimentation requise 12 V / 2 A (24 W).Le schéma précédent conviendrait presque si les transistors choisis étaient capables en même temps de passer le courant requis et de dissiper la puissance perdue. Comme ce n'est pas le cas, j'ai opté pour des transistors plus costaud, en boîtier TO126 (même forme que le boîtier TO220 mais en plus petit).
Circuit non testé (pas de prototype)
Si on excepte le cas des transistors plus costauds BD13x, le principe de fonctionnement reste rigoureusement le même que celui du premier schéma. Les transistors des branches de LED chauffent, nécessité de mettre un petit dissipateur thermique. Notez bien que la LED D1 doit être du même type que les autres car il y circule aussi un courant de 300 mA. Si votre besoin consiste à n'alimenter qu'une seule LED de puissance sous un courant constant (350 mA ou 700 mA par exemple), point besoin d'un montage aussi "compliqué" et je vous invite plutôt à essayer le montage suivant (commande PWM optionnelle) :
Description donnée en page Générateurs de courant constant.
Schéma 002c
Pour 120 LED blanches 3,6 V / 20 mA, câblées en 10 branches de 12, alimentation requise 48 V / 200 mA (environ 10 W).Adapté pour branchement sur la batterie 48 V d'un vélo électrique. Euh... 10 W de consommation, pensez-y un peu...
Circuit non testé (pas de prototype)
Pour cette application précise, il a fallu trouver pour Q1 un transistor capable de supporter en même temps une puissance de 1 W, un courant de 20 mA et une tension Vce de 50 V. Pour la puissance et le courant pas trop difficile à trouver, mais quand on commence à grimper un peu en tension, on se rend vite compte que les "premiers" transistors accèptent une tension émetteur-collecteur Vce voisine de 40 V. Bon, en cherchant un peu on finit par trouver, mais ça demande un peu de temps. J'avais souvenir d'un petit stock de BD136/137/139 que j'avais constitué à l'époque où je faisais de la disco-mobile avec un ampli BF... de salon (sic). L'étage de sortie était constitué de tels transistors, figurez-vous que j'ai rapidement appris à les connaître et à les remplacer...
Prototype schéma 002(a)
Je n'ai pas réalisé le montage dans son intégralité, mais comme j'ai testé la partie générateur de courant constant + miroir de courant Q3/Q4 avec deux branches de LED et que cela fonctionne, je me suis permis de mettre le schéma en ligne.
Circuit imprimé
Le dessin du circuit imprimé (typon, PCB, appelez ça comme vous voulez) est fait.
Typon aux formats BMP 600 dpi et PDF