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Édition du: 03/07/2022 |
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INDEX |
Types de Nombres – Motifs |
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LED – Alimentation & Consommation Question: un éclairage LED
est donné pour 5 watts, mais quelle est la consommation lorsque qu'utilisée
avec le secteur ? Il faut des dispositifs électroniques associés, et cela
consomme plus, n'est-ce-pas ? COMPOSANTS LED (les diodes lumineuses) Le
circuit le plus simple pour piloter une LED comporte une résistance en série. Ce montage est couramment
utilisé pour les indicateurs et les affichages numériques dans de nombreux
appareils grand public. Cependant, ce circuit n'est pas économe en énergie,
car l'énergie est dissipée dans la résistance sous forme de chaleur. LUMINAIRES à base de LED Dans le
cas général d'un liminaire, les LED sont alimentées par un pilote (dispositif électronique) qui fournit le
courant nécessaire et régule la tension. |
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Sommaire de cette page >>> En bref >>> Alimentation >>> Montages en série ou en parallèle >>> LED – Données techniques >>> Puissance consommée >>> En pratique >>> Pilote ou régulateur (ou driver) LED >>> Consommation >>> Durabilité et fiabilité |
Débutants Glossaire |
LED: light-emitting
diode ou DEL: diode électroluminescente
Tendances
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Loi de Haitz : les performances des LED doublent tous
les trois ans, pour des prix divisés par dix tous les dix ans. |
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Un éclairage à
base de LED nécessite:
soit complètement
intégré dans le culot le l'ampoule ou accompagné d'un dispositif
externe (cas de luminaires importants). La consommation est
principalement due à la présence indispensable de ce dispositif électronique.
Dans tous les
cas, elle est très inférieure à celle des ampoules classiques. |
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Créer un courant spécifié Nous disposons d'une pile électrique délivrant
une tension continue de 4,5 volts: la tension aux bornes de sorties est de
4,5 V. Nous désirons établir un courant de 20
milliampères. Quelle est la valeur de la résistance
qu'il faut placer dans le circuit pour y arriver ? Solution En utilisant la loi d'Ohm,
la réponse est immédiate: 225 ohms. Sans résistance, c'est le court-circuit. La
résistance est nulle et le courant infini. Ça crame ! |
Circuit délivrant un courant de 20
mA
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Alimenter une LED La fiche technique dit que cette LED fonctionne
sous 20 mA et 1,6 volt. Sa résistance propre (on dit: "résistance
interne") est négligeable. Entre la tension délivrée par la pile et la
tension "consommée" par la LED, il reste 2,9 V. L'ajustement de la tension est réalisé par une
résistance mise dans le circuit. Elle doit faire chuter la tension de 2,9 V
avec un courant de 20 mA. La valeur de la résistance est alors de 145 ohms. |
Circuit alimentant une LED 1,6 V
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Montage série – Alimentation en
courant Les diodes sont branchées l'une à la suite de
l'autre. Le courant qui les traverse a la même intensité
I. Du fait de la dispersion des composants, la tension
aux bornes de chaque LED n'est pas tout à fait la même. Le flux lumineux,
proportionnel au courant qui les traverse, sera le même. Montage en parallèle – Alimentation
en tension Les diodes sont branchées sur les mêmes bornes. La tension aux bornes des couples résistance-LED
est la même (V). Du fait de la dispersion des composants, le
courant dans chaque LED n'est pas tout à fait le même. Le flux lumineux,
proportionnel au courant qui les traverse, sera sensiblement différent. |
Deux types de montages
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La LED est un semi-conducteur (un composant passif).
C'est une diode qui a la propriété d'émettre de la
lumière quand un courant la parcourt de l'anode
vers la cathode:
Une LED fonctionne en courant continu. Elle ne conduit que dans un sens. Dans l'autre sens, elle est bloquée. Il faut
donc respecter la polarité sinon la diode est détruite. Une LED doit toujours être alimentée au travers
d'un système de limitation et de régulation du
courant, souvent une simple résistance. La tension aux bornes d'une diode est assez
indépendante du courant, c'est la tension de
seuil. La tension de seuil doit être respectée. Elle est
fonction de la couleur de la LED (du matériau utilisé pour sa fabrication).
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Calcul de la puissance dissipée La résistance a permis d'ajuster la tension et de créer le courant nécessaire. Son défaut: "dépenser" de l'énergie en
chaleur, donc en pure perte ! Combien ? |
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Besoin d'une résistance ? Et si on avait la tension juste nécessaire pour alimenter la LED, on
n'aurait pas besoin de résistance, non ? La résistance interne de la LED que nous avons
imaginé négligeable, est, en fait, de l'ordre de 0,1 ohm. Calcul de l'intensité du courant: 160 A, loin de
l'intensité requise 20 mA. C'est un quasi court-circuit et ça crame ! |
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Pourquoi pas la résistance minimum
? En pratique la tension varie, la pile s'use et la
tension décroit; ou alors, alimenter à partir du secteur via un redresseur
(comme votre téléphone), la tension du réseau fluctue énormément. La
température peut également modifier la tension. Alors, les consignes de fonctionnement de la LED
ne sont plus respectées. Et ce peut être fatal ou, pour le moins, un facteur de
vieillissement. Exemple Prenons une tension ajustée à 1,7 volt, soit une
résistance de 5 ohm pour obtenir les 20 mA nécessaire (et à ne pas dépasser). Le graphe montre la variation de l'intensité pour
une fluctuation de 10 % de la tension de l'alimentation. L'intensité varie de -10 mA à 50 mA, une plage
loin des 20 mA préconisés. |
Intensité pour une variation de
tension de 10%
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Pourquoi une résistance plus élevée
? Surveillons la puissance dissipée pour ne pas
chauffer inutilement et surtout réduire la consommation. |
On préconise une tension supplémentaire (la
tension aux bornes de la résistance) de 0,25 à 0,5 fois la tension de seuil
de la diode. S'il faut alimenter plusieurs LED en même temps,
le montage en série est préconisé jusqu'à quatre ou cinq diodes. |
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Avec une LED bleue, valeur de la
résistance selon le voltage:
Sur le marché, on trouve des LED avec des
résistances en série intégrées. Avantage: économiser de
la place si elles sont montées sur un circuit imprimé. Inconvénient: la valeur de
la résistance est fixée définitivement par le constructeur, ce qui supprime
l'une des principales méthodes de réglage de l'intensité de la LED. Sur le secteur ? Les LED sont des dispositifs à basse tension. Pour les brancher sur le secteur, un redresseur
est nécessaire pour disposer d'un courant continu à basse tension. De nombreux produits LED sur le marché sont
équipés de pilotes intégrés et peuvent donc être directement connectés à la
tension secteur. |
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Contrairement à l’éclairage traditionnel,
l’éclairage LED n’est pas branché directement au secteur, mais via un redresseur qui transforme le courant alternatif
du secteur et l’adapte aux besoins en courant continu du luminaire LED. Un pilote (driver)
de LED est un appareil électrique qui régule l'alimentation d'une LED ou
d'une chaîne de LED. En général, il résiste aux transitoires sans
nécessité de protection
supplémentaires. Sans lui, on risque des défaillances graves. |
Exemple Tension: 24 V Intensité: 100 mA Puissance: 2,4 W Coût: 2 euros |
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Principe d'une alimentation complète
pour luminaires LED et
exemple de circuit (220V – 300 mA pour éclairage LED de 5 à 50 W)
CA: Courant
Alternatif CC: Courant Continu Source
image: grandado.com |
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Deux types de pilote:
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Les pilotes CC en basse tension sont recommandés
car ils sont extrêmement efficaces et fiables. Pour le branchement sur le secteur, un redresseur alimente le pilote en courant
continu. |
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Anglais: LED driver, control gear, ballast
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Même les pilotes les plus efficients engendrent une
perte d’énergie sous forme de chaleur. Le facteur de
puissance du pilote permet de calculer la consommation totale dans le
cas d'un pilote externe. Si le pilote est interne (cas des ampoules à
pilote intégré) la consommation totale est celle indiquée sur l'ampoule. |
Facteur de puissance de 0,95 (95% de rendement) Luminaire de 50 W. Consommation de l'ensemble: 50 / 0,95 = 52,63… Soit environ 2,6 W de plus que la consommation
annoncée. |
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La consommation se calcule simplement avec la puissance
en watts du dispositif LED et le temps d'utilisation. Pour une utilisation assez intensive toute
l'année, le prix à payez pour cet éclairage est inférieur à 3 euros. |
Ampoule: 6 watts Durée: heures par jour toute l'année. Consommation: Coût à raison de 0,16 euros/kWh: Contre: 35 euros pour une ampoule 75 watts. |
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En général, un bon pilote LED offre:
NB. Le pilote LED représente 80% de la fiabilité
d’un luminaire LED. |
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Que
sont les drivers LED et comment fonctionnent-ils – Ledkia – 2022 ·
LED
et calcul de la résistance série – Astuces pratiques ·
LED – zpag.net – Explications pratiques ·
Drivers
LED – e+nergie ·
LED Circuit – Wikipedia ·
Understanding
LED Drivers and How To Choose the Right One – LED Supply |
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