LED blanche 20W très haute luminosité

LED blanche 20W très haute luminosité

Les LED modernes de très forte puissance ne sont rien d'autre qu'un assemblage ultra compact série parallèle de plusieurs LED élémentaires. Cet article présente deux LED blanches (blanc chaud et blanc froid) de 20W et 1600 lumens : caractéristiques électriques et utilisation.

LED blanche 20W : forme et montage

Cette LED blanche 20W se connecte à ses deux extrémités. La large patte qui possède un trou correspond au + (anode) de la LED. Il faut impérativement monter la LED sur un radiateur avec de la pâte thermique si on l'utilise plus de 2 secondes à pleine puissance !

Montage de la LED blanche sur radiateur

Très haute luminosité de la LED blanche

LED blanche 20W haute luminosité

Luminosité et courant de la LED blanche 20W

Les données du constructeur sont:

Tension : 13.5V - 15V
Courant : 1500mA
Puissance : 20W
Flux lumineux : 1600lm (équivalent à une ampoule à incandescence de 125W).
Couleur : blanc froid (température de couleur 7000K - 8000K environ)
Couleur : blanc chaud (température de couleur 3000K - 3500K environ)

Plus le courant qui circule dans la LED est élevé, plus elle brille !

Pour la photo, on peut alimenter la LED avec 5mA environ :

LED blanche (blanc froid) 20W haute luminosité (à 5mA)

LED blanche (blanc chaud) 20W haute luminosité (à 5mA)

Sur les 2 LED blanches, on voit 16 carrés lumineux. En fait, chaque carré est une "petite" LED blanche. Le schéma ci dessous représente les connexions :

Schéma interne de la LED blanche haute luminosité

Chaque LED élémentaire a donc une tension de fonctionnement de 3.7V environ et un courant de 375mA (1500mA/4). Ces valeurs sont fréquentes pour des LED blanches 1W.

Caractéristiques des LED blanches 20W haute luminosité

Ici, 2 LED blanches sont testées (blanc froid et blanc chaud).

LED blanche (blanc froid)

La caractéristique courant-tension de la LED blanche est la suivante :

Caractéristiques de la LED blanche

Les caractéristiques sont très proches. L'alimentation utilisée n'a pas permis d'aller jusqu'à 1500mA. A 9.2V, la luminosité de la LED commence juste à être visible à l'oeil nu.

Luminosité et intensité lumineuse de la LED

Une luminosité totale de 1600 lumens est émise par cette LED mais dans une ouverture de 160° d'angle. En revanche, une ampoule traditionnelle (basse consommation, halogène, à incandescence) émet dans toutes les directions. L'intensité lumineuse (en candelas) est 2 à 3 fois plus importante pour la LED 20W que pour une ampoule qui émettrait aussi 1600 lumens.

En face de la LED, on reçoit l'intensité lumineuse d'une source de 4000 lumens environ qui émettraient dans toutes les directions (ampoule à incandescence de 250W...)

Explication : si l'angle d'ouverture de la LED était de 180° exactement, la lumière de la LED serait émise dans un demi espace. L'intensité lumineuse serait alors doublée par rapport à une source (ampoule) qui émettrait autant de lumens mais dans toutes les directions.

Pour la définition d'"intensité lumineuse" et "candela", voir cet article :

http://www.astuces-pratiques.fr/maison/conversion-lumen-candela-et-steradian

Prix de l'installation LED haute luminosité

Pour réaliser une installation d'éclairage à base de LED haute luminosité 20W, il faut :

- LED 20W : 8 euros (prix constaté en 2011 pour le modèle présenté)

- Alimentation spécifique (LED driver) : 10 euros (ou récup d'alim 24V, chargeur de PC portable et résistance série).

Dispersion des tensions de seuil

Les 16 carrés de la LED blanche (blanc froid) n'ont pas tous exactement la même tension de seuil. On peut le voir expérimentalement en plaçant la LED à son seuil (9.2V environ). Seuls 3 carrés brillent sur les 16 !

LED blanche 20W fonctionnant à son seuil

Explication du phénomène : il semble surprenant que ce ne soit pas toute la branche de 4 carrés en série qui brille "avant" les autres. En fait, le 4ème carré de la branche (celui qui ne brille pas) est très légèrement dégradé et laisse passer un courant de fuite avant de commencer à briller. C'est comme si une résistance parasite de forte valeur existait en parallèle avec ce carré. Le courant de fuite traverse les 3 autres carrés, les faisant briller légèrement.

A ce niveau de courant, la luminosité est très faible. Dès qu'on augmente le courant (1mA et plus), cette différence disparait et les 16 carrés brillent. La LED retrouve en quelque sorte son harmonie.

Image de comparaison : LED et rivière

Cette dispersion peut évoquer à certains l'image d'un fleuve presque tari. Pour un très faible débit d'eau, la plupart des zones du lit du fleuve seront sèches et seule une partie du lit laissera passer l'eau. Le flux de l'eau n'est alors pas homogène.

Application de la LED haute luminosité, haute puissance

- éclairage moderne

- jeux de lumière (stroboscope, flash, etc)

Conclusion sur les LED très haute luminosité

Les nouvelles générations de LED permettent un réel éclairage à base de LED de haute puissance. Ces LED ont une efficacité lumineuse excellente, un peu meilleure que les lampes basse consommation. Le montage des LED haute puissance doit se faire sur un radiateur pour évacuer la chaleur. Une alimentation de 1500mA doit alimenter une LED 20W qu'on trouve par ailleurs en ton chaud ou froid.

Exemple de LED 100W : toujours plus de puissance...