samedi 9 novembre 2013

LED blanche sur 3 volt

Voulant remplacé l'ampoule à incandescence par une LED blanche dans une lampe de poche fonctionnant sur 2 piles 1,5 volt il fallait pour obtenir l'intensité maximale de la LED rehaussé le voltage car une LED blanche donne son intensité maximale à 3,6 volt. La LED que j'ai utilisé consomme 120mA à 3,6 volt mais le courant tombe à 60ma à 3 volt donc seulement 50% de l'intensité et lorsque les piles faiblissent la chute de courant est encore plus rapide.

J'ai donc conçu le circuit suivant.


note: erreur sur le schéma, L1 est 27µH et non 270µH

Le code source pour faire fonctionner ça n'a que 13 instructions.

Fonctionnement

Il il s'agit d'un boost converter. Lorsque le transistor Q1 conduit le courant dans L1 augmente exponentiellement et avec le courant un champ magnétique est créé. Ce champ magnétique accumule l'énergie. Lorsque Q1 est bloqué le champ magnétique s'effondre ce qui a pour effet de créer un potentiel électrique aux bornes de L1 de polarité inverse à celui lorsque Q1 conduit. Ce voltage s'additionne donc à celui de l'alimentation et à travers la diode D1 charge le condensateur à un voltage supérieur à celui de l'alimentation. Il s'agit d'un transfert d'énergie du champ magnétique de l'inductance au champ électrique du condensateur.

Dans le premier circuit que j'ai fait je n'avais pas mis de contrôle du courant et j'ai brûlé une LED. J'ai donc modifié le circuit pour m'assurer que le courant qui circule dans la LED est limité. la résistance R3 en série avec la LED permet une rétroaction grossière mais néanmoins efficace. Le booster n'est activé que si GP1 est a 0 logique, alors le programme charge l'inductance et envoie une impulsion de boost au condensateur en bloquant Q1 après avoir chargé le champ magnétique de l'inductance. Ensuite le programme attend que le voltage sur GP1 retombe à 0 volt avant d'envoyer une autre impulsion de boost. Ça produit des pics de courant dans la LED mais ça ce fait à environ 50Khz trop rapide pour être perçu par l’œil et de plus R3 a été calculé pour que le courant moyen dans la LED ne dépasse pas les spécifications. Voici de quoi à l'air le voltage aux bornes de R3.

Alimentation à 3 volt. Courant moyen = 0,8v/6,8ohm = 117ma. Cette LED peut tolérée 120ma.
alimentation à 2,5 volt. Courant moyen = 0,66v/6,8ohm = 97ma.

montage

J'ai utilisé un petit morceau de protoboard et un MCU en format SOT23-6. Après avoir cassé le verre de l'ampoule à incandescence, j'ai collé le morceau de protoboard sur la base.

conclusion

L'ampoule à incandescence consommait plus de 500ma alors que la LED en consomme 120mA mettons 130mA pour le circuit au complet. La LED produit une lumière plus intense et sa durée de vie et plusieurs fois supérieure. Au coût actuel des piles je crois que ça valais la peine de faire cette modification. Cependant comme la LED est au bout du circuit imprimée et que la lampe de poche en question a une lentille au centre de la fenêtre la lampe produit maintenant un faisceau large au lieu d'un faisceau étroit. En effet la distance focale de la lentille a été calculé en tenant compte de la distance du filament hors le LED est beaucoup plus prêt de la lentille parce qu'elle est au bout du circuit imprimé et que ce dernier est plus long que l'ampoule originale. Je m'en doutais bien mais il m'était impossible de faire ce montage sur un circuit plus petit et en largeur il fallait que ça passe dans le trou de l'ampoule car la face avant est scellée.

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