Ampoule à LED : montage à capa chutrice

Les alimentations capacitives, dites à capa chutrice, permettent d'obtenir une basse tension sans transformateur. Cette basse tension n'est pas isolée du secteur et ne doit jamais être touchée. Elle est donc obtenue facilement à partir d'un condensateur et d'un redresseur (diode ou pont de diodes). Le principe consiste à utiliser un condensateur comme impédance en alternatif, à 50Hz. De nombreuses ampoules à LED utilisent ce principe d'alimentation capacitive (capa chutrice).

Les ampoules à LED sont très répandues et consomment très peu d'électricité. Mais comment les LED sont-elles connectées ? Ci-dessous, on voit le schéma typique d'une ampoule à LED. Il est facile de réaliser soi même ce circuit.

Schéma d'alimentation à capa chutrice

Voici un schéma classique, avec des LED en série. L'alimentation à capa chutrice se comporte comme un générateur de courant pour les LED. La tension s'établit aux bornes des LED en fonction des LED. Le générateur de courant est en fait un limiteur de courant, par analogie à un goulot d'étranglement. Lorsqu'on dit "générateur", le terme prête à confusion étant donné qu'il n'existe que des générateurs de tensions limités en courant.

ampoule a led montage a capa chutrice 0

Condensateur de 330nF 250VAC monté en "capacité chutrice" dans une ampoule à LED

La tension 230V secteur traverse tout d'abord le condensateur de 330nF (type X2 qui supporte au moins 250V alternatifs). Ce condensateur fonctionne en résistance qui limite le courant. On l'appelle parfois "capacité chutrice" ou "capa chutrice". En effet, c'est lui qui encaisse la chute de tension entre le secteur et le pont redresseur. L'impédance d'un condensateur vaut :

Z = 1 / (2.Pi.C.f)

Z : impédance en Ohms

C : capacité en F

f : fréquence en Hz

Pour 50Hz et 330nF, l'impédance vaut environ 9650 Ohms. Sous une tension de 230V alternatifs, ce condensateur laisse passer un courant de 230/9650 = 23.8mA. Si la tension aux bornes du pont n'est pas négligeable, la tension aux bornes du condensateur sera réduite d'autant et le courant le traversant aussi. La résistance de 470kOhm en parallèle avec la capa de 330nF sert à la décharger lorsqu'on a débranché l'ampoule à LED.

Redressement de l'alimentation à capa chutrice

Le redressement est assuré par 4 diodes 1N4007. C'est classique et d'autres diodes équivalentes font bien l'affaire.

Le condensateur de 100uF lisse la tension. Attention, il est polarisé. Sa tension de service est fonction du nombre de LED insérées en série. Si on met 20 LED bleues, vertes ou blanches en série, la tension s'établit autour de 62V (3.1V par LED). Avec des LED jaunes, oranges ou rouges, la tension s'établit autour de 38V (1.9V par LED). Cela dépend de la tension directe Vf aux bornes de chaque LED (pour un courant de 20mA).

On peut placer autant de LED qu'on veut en série, avec un maximum d'environ 50. Au delà, il faut recalculer la capacité chutrice pour augmenter le courant dans les LED jusqu'à 20mA.

Ampoule LED à capa chutrice

Une ampoule à LED de 1W possède souvent 18 ou 20 LED de 5mm transparentes ("waterclear") et consomme environ 1W.

ampoule a led montage a capa chutrice 1

Exemple d'ampoule LED avec alimentation capacitive

Attention, avec les 20mA alternatifs appelés sur la prise, la consommation est de 230 x 0.020 = 4.6VA. Seul les 1W (puissance active) consommés sont facturés... La puissance réactive (liée au condensateur) n'est pas facturée.

ampoule a led montage a capa chutrice 2

LED d'une ampoule à LED : transparentes et diamètre 5mm

Remarques sur le montage "capacité chutrice"

- Si l'ensemble des LED a un faux contact, la tension aux bornes du condensateur chimique va grimper dangereusement et tendre vers 320V (secteur redressé). Si on reconnecte alors les LED, elles seront alimentées par une tension excessive qui les fera toutes claquer d'un coup !

- En fonctionnement normal, aucune résistance de limitation n'est nécessaire en série avec les LED puisque la limitation est faite grâce à la capa chutrice (qui ne chauffe pas, contrairement à une résistance).

- Lors du branchement à la prise, le pic de courant (la capa chutrice est initialement vide) est absorbé par le condensateur de 100uF. Les LED ne craignent donc rien. Même avec un condensateur de 10uF, le pic est absorbé.

- Aucune isolation électrique entre les LED et le secteur

- Mais pas de transfo, aucun échauffement, montage très simple... Donc ampoule à LED peu coûteuse et légère !

Danger électrique des alimentations capacitives

Ce montage d'alimentation capacitive est relié directement au secteur 230V. Il y a risque d'électrocution !

Si vous souhaitez réaliser une alimentation à capa chutrice pour des LED, choisissez toujours un condensateur de type X de tension minimum 250VAC (volts alternatifs).

Jm39
mardi 26 juillet 2011 13:54

Bonjour et merci pour cet article que j'ai lu avec intérêt car j'aimerai le reproduire en pratique. Cependant un point dépasse ma connaissance et j'aimerais un avis là dessus: I=23.8mA si aucune charge, mais avec 20 led (Vf=3.2V) le courant descend à (230-64)/9650 = 17mA et avec 50 led on obtient (230-160)/9650 = 7mA. Est-ce que ce raisonnement est exact ? et si oui ne dois-je pas augmenter la valeur de la capa chutrice pour l'adapter au nombre de led afin de me rapprocher de I=20mA ? Merci d'avance pour les commentaires.

Nina67
mercredi 27 juillet 2011 06:21

Bonjour, votre raisonnement est juste, mais le calcul du courant se fait à partir de la valeur crête du secteur (325V). I = (325-64)/(1.414x9650). Vous pouvez jeter un oeil à mon article Alimentation capacitive sans transfo où j'explique quelques montages classiques du genre, avec les relations courant/tension. Pour 50 LED, il faudra peut etre augmenter la valeur de la capacité chutrice. Pour vos calculs, vous pouvez fixer la tension secteur à 253V (=230V+10%), cela donne une marge de sécurité puisque la tension réseau est autorisée à varier dans cet ordre là. A 230V, le courant dans les LED est ainsi de 16 à 18mA environ, valeur qu'on mesure sur des ampoules du commerce testées. Cordialement

Amiral
mercredi 12 mars 2014 09:10

bonjour nina67 est ce qu'on peut faire un diode zener on paralelle avec le condensateur de 100uf pour amélioré la stabilisation

nina67 Nina67
mercredi 12 mars 2014 11:07

Bonjour, il n'y aucun besoin d'ajouter une diode zener. La stabilisation se fait uniquement en courant. La tension qui s'établit aux bornes des LED dépend des LED. Si vous souhaitez stabiliser davantage la tension, il faut augmenter la valeur de la capa 100uF. Ceci dit, avec 10uF, le montage fonctionne déjà très bien... Cordialement

Ronald
mercredi 23 avril 2014 13:48

Très intéressant, je trouve que le facteur de puissance de l'ensemble du montage est capacitive. Donc, avec ce montage, en plus de ne payer que 1W, ça redresse le facteur de puissance de l'ensemble de la maison (qui est généralement inductive). Est-ce un bon raisonnement?

nina67 Nina67
jeudi 24 avril 2014 05:14

Bonjour Ronald, oui, c'est tout à fait exact, mais l'influence est négligeable puisqu'il ne s'agit que de quelques VA. Cordialement

Hemesse
jeudi 19 février 2015 15:31

Bonjour J'ai fait le projet suivant: Les valeurs de I et W sont majorées de 15% 100 leds blanc chaud 30mA 3.6V 10 branches // de 10 leds série I=0.345 W=12.420 Alim à découpage prévue:48V 18W 0.375A 150 leds blanc+bleues 3.2-3.4mA 3.4V 15 branches // de 10 leds série I=0.431 W=14.663 Alim à découpage prévue:48V 25W 0.52A 30 leds oranges 25mA 2-2.4V 10 branches // de 3 leds série I=0.288 W=2.070 Alim à découpage prévue:12V 6W 0.5A Chaque branche peu fonctionner indépendamment. Est il possible et raisonnable de remplacer les alimentations à découpage (plutôt chères) par des alimentations capacitives? Cordialement

nina67 Nina67
lundi 23 février 2015 08:47

Bonjour hemesse, non car le courant demandé est trop élevé. Une alim capacitive se limite à 100mA environ. Si vous souhaitez éliminer vos alims à découpage 48V, il faut réduire à 4 ou 5 les branches en parallèle et mettre davantage de LED par branche. Avec une alim capacitive, on peut créer une tension de sortie de 100V ou 120V sans problème. Cordialement

Hemesse
lundi 23 février 2015 13:41

bonjour merci pour la réponse, j'ai poster ma question à un autre endroit du forum prière de ne pas en tenir compte. cordialement

Hemesse
mercredi 4 mars 2015 13:13

Bonjour Dans mon exemple pour les leds blanc chaud 30mA 3,6V j'envisage de faire des branches séparées: Branche de 50 leds 180V c'est beaucoup. branche de 30 leds 108V. branche de 20 leds 72V. Pour ce qui est du circuit d'alimentation, si j'ai bien compris, la partie redressement devrait être inchangée seul le condensateur de lissage devrait être recalculé à moins que je n'ai rien pigé! Cordialement

Hemesse
samedi 7 mars 2015 21:34

Bonjour Ma question précédente est totalement idiote, j'ai repris toute mon étude c'est la capa chutrice et sa résistance qui doivent être recalculées.j'ai opté pour des branches séparées de 20 et 30 leds.Je trouve 410 nF pour la capa chutrice mais est un doute sur mon calcul de la résistance 590 Khoms? Cordialement

Olivier
mercredi 11 mars 2015 20:58

Bonjour, Merci pour cet article très intéressant. J'ai fais l'acquisition d'une ampoules sur ebay qui je pense utilise le principe décrit dans votre article. Une personne sur cette vidéo (en anglais) indique qu'elle sont dangereuse de par leur conception. j'ai mesuré 16V aux bornes des 2 plots de soudure qui alimentent les 16 LEDs que contiennent mon ampoule donc cela ne me semble pas présenter de risque d'électrocution. Qu'en pensez vous? Cordialement

Olivier
mercredi 11 mars 2015 20:58

Bonjour, Merci pour cet article très intéressant. J'ai fais l'acquisition d'une ampoules sur ebay qui je pense utilise le principe décrit dans votre article. Une personne sur cette vidéo (en anglais) indique qu'elle sont dangereuse de par leur conception. j'ai mesuré 16V aux bornes des 2 plots de soudure qui alimentent les 16 LEDs que contiennent mon ampoule donc cela ne me semble pas présenter de risque d'électrocution. Qu'en pensez vous? Cordialement

nina67 Nina67
jeudi 12 mars 2015 07:07

Bonjour, dans une alim à capa chutrice (alimentation capacitive), il n'y a pas d'isolation électrique entre le réseau et la basse tension (16V ici). Il ne faut jamais toucher quoi que ce soit sur le circuit ! Imaginez que vous relier une borne d'une pile 9V sur une borne de la prise de courant. La pile devient alors dangereuse à toucher, même si ce n'est que 9V. Mais ces ampoules sont hermétiques. Cordialement

nina67 Nina67
jeudi 12 mars 2015 11:55

la résistance de 470k n'est qu'à titre indicatif. Elle sert uniquement à décharger le condensateur. Cordialement

Eric M
dimanche 12 mars 2017 15:54

Bonjour,J'ai acheté des ampoules led qui claquent les unes après les autres, je pensais que le système d'alimentation était la cause, mais vu la simplicité et donc la robustesse (sans élements actifs) , je me suis dit que cela venait d'ailleurs, donc des leds. Vu votre schéma elles sont toutes en série, donc 1 led HS = l'ensemble HS. Effectivement sur chaque ampoules led a claquée, une led à un point noire signe de brulage, sur mes 4 ampoules HS, je me suis servi d'une pour réparer les autres et ca marche. Merci pour cette démonstration.Pour ce qui est des point du circuit , oui, tout point du circuit d'alimentation des led est dansgereux, non les ampoules ne sont pas hermétique. pour l'instant en tous cas, j'ai vu vertain contructeur les envelopper avec un couche de plexi ou verre , comme des vrais ampoules !!Cordialement

Misteralain
mercredi 12 décembre 2018 11:10

super article clair et suffisamment précis pour tous les bricoleurs et/ou curieux. Les led carré jaune sont polarisée +/- et donc pour réparer une lampe à led il faut les tester et repérer les bornes. Une idée avec un ohmmètre alimenté avec une pile de 9V on peut "éclairer" la led sans problème en cas d'inversion en la testant comme une "résistance" (hors tension évidemment) puis mettre un point au feutre indélébile sur un des coté (au choix le + ou le -) correspondant aux bornes de l'ohmètre. Cordialement

Hussein
mardi 19 mai 2020 09:07

Bonjour, Je vous remercie pour tous les articles ... On voit bien, Il n'existe pas un Zener pour limiter la tension. c'est à dire les leds qui limitent la tension? et une autre chose pour dissiper la chaleur pendant la décharge comment se passe t il?

nina67 Nina67
mercredi 20 mai 2020 07:58

Bonjour, oui, ce sont les LED en série qui limitent la tension aux bornes de la capa chimique. Il n'y a pas de zener dans ce montage.

Hussein
mardi 26 mai 2020 13:43

Merci Nina67, le sujet est tellement intéressant et il me donne des motivations et des questions en mêmes temps :), Lorsque On a triphase en forme triangle (sans neutre) Comment On peut utiliser l'alimentation capacitive ou résistive pour fournir DC? Cordialement

nina67 Nina67
jeudi 28 mai 2020 08:23

Bonjour Hussein, j'ai trouvé cela sur les alimentations capacitives triphasées : https://electronics.stackexchange.com/questions/229010/3-phase-ac-to-5v-50ma-power-supply