circuit des ampoules DEL

Circuit typique d'une ampoule DEL

J'ai démonté une ampoule DEL défectueuse et analysé le circuit. Voici une explication du fonctionnement du circuit.

Le circuit était cellé dans la base.
J'ai endommagé BL2 (marqué BL1 par erreur sur la photo) lors de l'extraction forcée.
Les composants montés en trous passants sont sur cette face.

Le circuit imprimé est cuivré sur une seule face.
Les composants montés en surface sont de ce côté.

En amérique du nord l'alimentation domestique fonctionne à 120 volt alternatif noté 120VAC. Cependant les DELs sont des composants semi-conducteur fonctionnant en courant continue à bas voltage. Par exemple la tension aux bornes d'une DEL blanche se situe entre 3.2 et 3.6 Volt. Donc il faut convertir la tension 120VAC en voltage DC. dans l'ampoule que j'ai démonté il y a 12 DELs en série, il faut donc une alimentation de 38 à 43 VDC pour alimenter la chaîne de DELs.

L'alimentation 120VAC arrive sur RF1 et FR2 qui sont des résistances bobinées qui font 15 ohms en résistance et 8µH en inductance. J'ai représenté ces résistances comme 2 composants dans une boite alors qu'en fait il ne s'agit que d'un composant qui ressemble en tout point à une résistance ordinaire. C'est l'indication RF* au lieu de simplement R* qui indique qu'il s'agit d'une résitance bobinée sur une ferrite pour ajouter un effet inductif. Ces inductances bloquent le passage des radiofréquences qui sont présentent sur l'alimentation secteur.

Le composant RV1 est un varistor. Ce composant sert à écrêter les surtensions transitoires qui se superposent à l'alimentation 120VAC.BD1 est un pont redresseur de tension, il s'agit de 4 diodes dans un seul boitier. Le redresseur ne supprime pas les ondulations. Sans le filtreur qui suit le voltage aux bornes -|+ du pont ressemblerait à ceci.

Les condensateurs C1, C2, C3 ainsi que la résistance R3 et l'inductance L3 servent à supprimer ces ondulations. Le voltage de crête aux bornes de C3 doit être d'environ 120*√2=170VDC.

Puisqu'on ne peut appliquer 170VDC directement sur la chaîne de DELs sans provoquer une destruction rapide, il faut contrôler le courant qui passe à travers. C'est le rôle du circuit intégré marqué régulateur sur la deuxième photo. Même si je n'ai pu trouver le feuillet de spécifications pour ce circuit intégré le principe de fonctionnement est le même de façon générale. Il s'agit d'une régulation par largeur d'impulsion. Le régulateur génère un train d'impulsion de fréquence fixe, de l'ordre de 100 à 200KHertz, mais de rapport cyclique variable.

Je dois dire que ce circuit m'a laissé perplexe au point où j'ai vérifié le schéma à partir du circuit imprimé 3 fois plutôt qu'une. Ça ne ressemble pas à un convertisseur abaisseur de tension habituel (buck converter). La chaîne de DELs est branchée en parrallèle avec BL2 et la diode D1 de sorte que la cathode de la chaîne de DELs se retrouve sur le positif de l'alimentation et l'anode est connectée sur la cathode de D1. La chaîne de DELs n'est pas connectée directement au moins de l'alimentation.

Pour que ce circuit fonctionne il faut que le condensateur C5 se charge lorsque le flux magnétique de BL2 s'effondre car à ce moment le voltage aux bornes de BL2 s'inverve. Donc voici comment ça fonctionne. J'ai représenté dans un rectange séparé le transistor de puissance du 1S96-3GA pour montrer comment il est branché . Le drain doit-être sur la broche 8 et la source sur la broche 3. Lorsque le transistor conduit BL2 est branché entre le positif et le négatif de de l'alimentation. Le courant commence à circuler dans BL2 et l'énergie s'accumule dans le champ magnétique de l'inductance. Lorsque le transistor coupe la tension aux bornes de BL2 s'inverse en même temps que le champ magnétique s'effondre. Donc le point A devient négatif par rapport au point C. Donc D1 et la chaîne de DELs entre en conduction en même temps que le condensateur C5 se charge avec une tension suffisante pour alimenter les DELs. Les résistances R5 et R6 sont branchées en parrallèles et servent de capteur de courant que le contrôleur utilise pour réguler l'énergie fournie à la chaîne de DELs. Donc l'énergie qui alimente les DELs provient uniquement de l'énergie accumulée dans le champ magnétique de BL2 pendant la phase de conduction du MOSFET.

J'ai mesuré le courant d'une de ces DEL à une tension d'alimentation de 3.2 volt il est d'environ 250mA.