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Conception sabre Laser décoration : Eclairage Led

Led Alimentation Resistance

5 réponses à ce sujet

#1 Romain83000

Romain83000

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Posté 19 janvier 2022 - 11:59

Bonjour,

J'ai besoin d'aide au niveau électronique sur un petit projet que j'ai commencé.

l'idée, c'est de créer un sabre laser pour faire une décoration chez moi.

Et pour ce faire, je dois réfléchir a placer un éclairage Led relativement puissant pour diffuser une lumière bleu dans un tube en acrylique.

Cependant, j'ai très peut de place, le tube (manche) a un diamètre intérieur de 20mm. Il faut donc que je place une batterie (pile lithium format 18650 ou pile cr2032), un interrupteur qui alimentera la ou les leds, placé dans le tube. Je n'ai pas spécialement de préférence pour la batterie, concernant le Voltage soit je pars sur une Lithium 18650 qui délivre 3500mA ou alors j'utilise une ou plusieurs pile CR2032 de 3V, je suis un peut dans une impasse ^^ 

J'ai trois type de led en ma possession pour concrétiser ce projet :

1° / La première qui s'intègre parfaitement a mon diamètre intérieur :
5W DC3.4V-3.6V 1500mA(MAX) 600lm

2° / Un ensemble de led Piranha, 5mm, que je vais devoir placer sur un support de 2cm de diamètre :
3.2->3.4V Courant: 20mA

3° / Led bleu de 3W, 3.0 --> 3.4V / 600 à 700mA.

Mon gros problème, définir un système simple, efficace et durable.

Si vous avez des suggestions je suis preneurs, je suis novice en électronique.

Par avance merci d'avance pour votre aide :)



#2 Mike118

Mike118

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Posté 19 janvier 2022 - 01:38

La 18650 me semble un bien meilleur plan que les piles CR2032...

Après pour le reste fais des essais et regarde ce qui rend le mieux ...


Si mon commentaire vous a plus laissez nous un avis  !  :thank_you:

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#3 Sandro

Sandro

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Posté 19 janvier 2022 - 01:52

Bonjour,

Les piles CR2032, je te déconseille vivement :

- elles ne sont pas rechargeables

- elles ne fournissent que 3V (un peu juste pour tes LEDs)

- elles ont une capacité assez faible (et souvent non spécifiée). Le premier modèle que j'ai trouvé avec spécification de capacité indique 210mAh : donc autonomie très faible

 

Pour une BATTERIE 18650 (si tu prends une pile, c'est non rechargeable, et les tensions risquent d'être différente).

Une batterie 18650 est à 4.2V quand chargée à bloc, 3.7V nominal, et il est conseillé d'arrêter de l'utiliser quand la tension descend à 3-3.3V, et tu endommages sérieusement la batterie si tu la décharge en dessous de 2.7V.

A mes yeux, c'est une solution raisonnable, à condition que tu soit vigilent qu'elle ne se décharge pas trop (un circuit de protection de décharge profonde risque d'être compliqué à trouver pour un diamètre de 20mm).

 

Sinon, tu peux partir sur 3 piles AA (ou accus NiMh format AA) que tu mets en série : c'est long, mais ça rentre sans problème dans ton tube.

 

 

 

Pour le choix de la LED, je dirais que la première question à se poser est la luminosité que tu veux. Pour info, pour la première LED, 600lm ça éclaire franchement bien (pour ma frontale de spéléo, l'éclairage grand angle fait 1000lm au max, le spot fait 400lm au max, et avec ça, on y voit vraiment bien). Après, rien n'oblige à utiliser une LED au maximum de sa puissance (au contraire, le rendement et la durée de vie sont optimisée en utilisant la LED à une puissance plus faible, sans compter qu'enfermée dans un tube, elle risque de surchauffer à puissance max). A savoir que plus ça éclaire, plus ça consomme, donc plus tu perds en autonomie.

 

Ensuite, pour limiter le courant (indispensable, sinon tu crame tes LEDs), il y a 3 approches :

- la plus simple : une résistance bien choisie. Par contre, une partie de l'énergie est dicipée en chaleur, et la luminosité baissera avec la tension de la batterie.

- une résistance qui limite le courant au max autorisé, et un hachage (PWM) pour moduler la luminosité

- un driver de LED qui donne un courant constant

Les deux dernières solutions donnent de meilleurs rendements, mais sont plus compliqués. Et je ne suis pas sûr que tu puisses trouver des modules tout prêts qui répondent à tes contraintes de taille (et faire le circuit toi rajoute pas mal de complexité à ton projet). Je te conseillerais donc l'option de la résistance.

 

Pour l'option de la résistance R :

Prenons le pire des cas : la batterie est pleine (Ub_max=4.2V) et la tension de la diode est le minimum de la gamme (Ud = 3.4V pour la LED1, 3.2V pour la LED2 ou 3V pour la LED n°3). Appelaons Imax le courant max supporté par la LED

La tension aux bornes de la résistance est Ur=Ub_max - Ud, parcourue par Imax, donc Rmin=Ur/Imax=(Ub_max-Ud)/Imax

 

Il faut donc que tu prennes une résistance R qui soit plus grande que Rmin (je te conseilles au moins 50% de plus, tu peux monter encore plus haut pour consommer moins (mais éclairer moins).

 

Une fois que tu as choisi ta valeur de résistance, tu peux calculer le courant (pire des cas) : I=Ur/R, et la puissance dicipée par la résistance : P=Ur*I=Ur^2/R.Il faut que tu choisisse une résistance donnée pour une puissance au moins égale à P (prends un peu de marge)


Aidez-nous à vous aider : partagez toutes les informations pertinentes : description précise du problème, contexte, schéma de câblage, liens vers la documentation des composants, votre code (ou encore mieux un code minimal reproduisant le bug), ...

Vous recevrez ainsi plus de réponses, et elles seront plus pertinentes.


#4 Romain83000

Romain83000

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Posté 20 janvier 2022 - 09:34

Bonjour à tous et merci pour vos réponses :) 

 

Mike118, je vais rester sur mon idée principale qui est d'utiliser des accus lithium 18650 :) 

 

Sandra, tout d'abord, merci pour cette réponse bien précise et détaillé ! 

 

J'ai chargé mes accus 18650 et j'ai une tension de 3.7V, elles ont quelques années et il est vrai que j'ai dus les utiliser dans une frontale jusqu'à l'épuisement, se qui a certainement endommagé les batteries et je suppose la Tension de la charge max qui n'est pas ou plus 4.2V. 

 

J'avais pensé à l'option de mettre deux pile 18650 en série dans le tube, elles rentrent, et j'aurais une meilleur autonomie. 

 

Concernant la led, plus elle brille mieux le rendu final sera, j'ai donc besoin d'une led qui éclaire franchement bien :)  

Pour le moment, je ne sais pas encore quel type de led je vais utiliser, et je ferais des test en fonction de l'éclairage et du rendu. Concernant l'autonomie ce n'est pas trop ma priorité, mais en fonction de l'utilisation qui sera purement décorative et pour s'amuser, ce n'est pas a négliger non plus. Donc c'est mieux si l'autonomie est meilleur. 

Pour la chaleur qui sera dégagé par la led (si pleine puissance) je ne suis pas trop inquiet car le tube en acier fera office de radiateur et absorbera la chaleur. 

 

 

Vu comment je me creuse les méninges pour aboutir a ce petit projet, je n'ai pas trop envie de voir les led griller après quelques utilisation. Placer tous ca dans un petit espace est deja pas simple, si en plus je dois changer les leds heuuu j'abandonne  :dash2:

 

Je suis d'accord avec toi, l'option résistances sera le plus facile a placer à l'intérieur. Et un hachage (PWM) pour moduler la luminosité va me prendre de la place, j'en ai trouvé de 2cm de large, mais cela va me rajouter un bouton pour la variation... a choisir je préfère placer un port usb pour recharger directement les accus ;) Peut être plus tard sur d'autres projets, ce n'est pas d'actualité pour le sabre test. 

 

Le driver de led je ne connais pas, j'irai jeter un oeil ;) 

 

En regardant différents tableau de led, puissance en Watts et Lumens, je constate que les blanches ou jaune génère d'avantage de lumens que les leds de couleurs, donc je vais peut être partir la dessus et ajouter un petit film transparent bleu entre le tube plexi et la Led. 

 

Calcul de la résistance, en fonction de tes explications et du schéma de montage envisagé : 

 

 

Batterie 18650 de 3.7V en série : 7.4V

Led n°1 : Ud = 3.4V  (je prend toujours la valeurs la plus basse ok ;) )

 

Tension aux bornes de la résistance est Ur=Ub_max - Ud --> Ur = 7.4 - 3.4 = 4 

Donc Rmin=Ur/Imax=(Ub_max-Ud)/Imax

         Rmin=4/1.5A =(7.4-3.4)/1.5   Cela me donne une résistance de 2.6 Ohms. Tu confirme le calcul ? dans l'hypothèse ou je souhaite utiliser la led avec son Imax. 

 

Et vraiment merci de m'aider a concrétiser ce petit projet ;) 



#5 Romain83000

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Posté 20 janvier 2022 - 09:39

sjp0.jpg

 

z7me.jpg

 

dsa1.jpg

 

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J'ai testé avec une lampe led de poche, mais je ne connais pas la puissance de la led :( 



#6 Sandro

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Posté 20 janvier 2022 - 11:21

Bonjour,

 

Pour la question LED blanche ou bleu, n'oublie pas que si tu ajoutes un filtre bleu, tu "supprime" les autres couleurs, donc tu perds en lumens. Donc je doute que l'efficacité soit meilleur pour une LED blanche avec filtre bleu que pour une LED bleu (sinon, on ne fabriquerait plus que des LEDs blanches avec filtres colorés).

 

Sinon, pour ton calcul, il faut impérativement être conservateur, sinon tu encours un gros risque de cramer ta LED (sauf si tu en a 20 en stock dont tu ne sais pas quoi faire et que ça te dérange pas d'en cramer quelques unes).

Donc utilises impérativement 4.2V par batterie (et pas 3.7V).

 

L'idée d'utiliser 2 batteries n'est pas mauvaise, ça augmentera l'autonomie un peu, et surtout ça aidera à stabiliser la luminosité (avec une batterie, la luminosité baisserait bien plus vite au début).

 

Donc

Ur=Ub_max - Ud --> Ur = 8.4 - 3.4 = 5

Donc Rmin=Ur/Imax=(Ub_max-Ud)/Imax=5/1.5=3.33

Sachant qu'une résistance de puissance a en général environ 10% de tolérance, donc il nous faut au moins Rmin=3.33+10%=3.33*1.1=3.7 ohms. La valeur standard de résistance la plus proche qui soit au dessus est 3.9 ohms.

Je penses donc que R=3.9 ohms est la plus petite valeur "raisonnable".

 

Donc le plus gros courant réel sera I_max_réel=(Ub_max-Ud)/R=(8.4-3.4)/3.9 =5/3.9= 1.28A

La puissance dissipée par la résistance sera P=R*I²=6.4W

Vu qu'elle sera enfermée dans ton tube, donc que l'air circulera pas, donc le refroidissement sera bien moins efficace qu'en temps normal. Je penses que tu devrais donc soit prendre une résistance 10W et remplir tout l'espace entre la résistance et le tube en acier de pâte thermique (comme ça, tu évacue la chaleur directement par le tube), soit prendre une résistance d'au moins 20W.

 

NB : même avec les valeurs que je te donne, je ne suis pas certains que tu ne crames pas tes composants en les surchauffant.

 

 

Si tu pars sur une seule batterie (ou deux batteries en parallèle (attention, la mise en parallèle de batteries lithium est dangereuse si on ne sait pas ce qu'on fait, si tu pars sur cette option, redemande moi avant de t'y essayer par toi même, je te donnerais quelques mesures de sécurité)), alors il y aura beaucoup moins d'énergie dissipée par la résistance :

Ub_max=4.2V

Ud=3.4V

Imax=1.5A

Ur=4.2-3.4=0.8V

Rmin=Ur/Imax=0.8/1.5=0.53 ohms

+5% -> 0.557 ohms

+10% -> 0.585 ohms

Donc tu peux prendre R=0.56 ohms si tu as une résistance avec une tolérence de 5%, ou 0.62 ohms si tu prends une résistance avec une tolérence de 10%

 

Donc le plus gros courant réel sera I_max_réel=(Ub_max-Ud)/R=(4.2-3.4)/0.56 =0.8/0.56= 1.43A    (si 0.62 ohms, alors 1.29A)

La puissance dissipée par la résistance sera P=R*I²=1.2W    (si 0.62 ohms, alors 1.1W)

Donc je dirrais une résistance donnée pour au moins 3W


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