Ampoule à LED : montage à capa chutrice

Ampoule à LED : montage à 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.

ampoule a led montage a capa chutrice 0

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

Le secteur traverse tout d'abord le condensateur de 330nF (type X2). 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

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

Lissage

Le condensateur de 100uF est chimique et 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.

En pratique

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

 

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...

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 pas chère et légère !

Avis des internautes en moyenne 3.29 pour 7 votes
  Ampoule à LED : montage à capa chutrice , publié par nina67 le 6 Avril 2010
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Nina67
15 COMMENTAIRES
jm39

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

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

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

nina67

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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