Projecteur LED 1000W
Nina67 - Mis à jour: mercredi 18 mai 2022 09:18 10 LED de 100 W fixées sur des morceaux d'aluminium permettent de créer une incroyable source lumineuse de très grande puissance. Pour simplifier l'électronique d'alimentation, les LED de 100 Watts sont connectées en série et s'alimentent sur la tension secteur redressée et filtrée. Toute la réalisation du projecteur à LED est sous tension dangereuse : attention !
Rendu d'un projecteur LED 800W - 1000W
Le puissant projecteur à LED présenté dans cet article produit une quantité de lumière capable d'éclairer largement des barres d'immeubles entières :
Projecteur à LED 800 W : rendu sur des immeubles voisins : Avec projecteur / sans projecteur !
Il est maintenant temps de révéler le schéma de ce projecteur à LED.
Schéma du projecteur à LED 800W
Voici sans plus attendre la révélation du schéma du grand projecteur à LED 800 W, basé sur 8 LED de 100 W montées en série, avec simplement leur résistance série.
Projecteur à LED 800W (8 x 100W) : schéma
Création de la tension continue 320 V
La tension secteur est directement redressée et filtrée pour obtenir une tension continue de 320 V continus. Le pont de diodes doit supporter au moins 5 A 400 V. Les condensateurs C1, C2 et C3 permettent de lisser la tension et de limiter l'ondulation à moins de 20 V (crête à crête). Le montage fonctionnera aussi avec 3 x 470 uF 400 V, si vous êtes économe sur les composants.
Temporisation à la mise sous tension du projecteur à LED
Pour éviter de faire disjoncter votre installation électrique dès que vous branchez le projecteur LED 1000 W, il faut une résistance en série pour limiter l'appel de courant dû à la charge brutale des condensateurs de lissage (C1 à C3). La résistance R1 permet de limiter l'appel de courant et peut avoir une valeur de 100 Ohms à 330 Ohms. Sa puissance doit être de 5 W minimum. En effet, la résistance doit pouvoir supporter de façon très transitoire la tension secteur et l'appel de courant pour charger les condensateurs.
Lorsque les condensateurs C1 à C3 se chargent à travers la résistance R1, leur tension monte progressivement. La branche formée par la bobine du relais 48 V, R3, la LED et la diode zener DZ1 voit à ses bornes cette tension qui grandit. Arrive un point où la tension aux bornes de la bobine du relais est suffisante pour que le relais bascule et que ses contacts court-circuitent ainsi R1. Le courant dans cette branche est de 10mA environ, fixé par R3 principalement. Après cette demie seconde, l'alimentation est "prête". Juste après avoir branché le projecteur, on entend donc le "clic" du relais.
R2 sert à retarder légèrement l'enclenchement du relais en réduisant la tension aux bornes de la bobine. En fonction du relais choisi, la résistance série de la bobine varie, et la tension à ses bornes sera différente. Une fois le montage sous tension, ajustez au besoin R2 pour fixer la tension autour de 40 à 45 V aux bornes de la bobine. La tension minimale aux bornes de la bobine est de 70 % de la tension nominale dans la plupart des cas. La plupart des relais 48 V ont une résistance de bobine voisine de 5 kOhms. Ici, un relais Finder classique 48 V :
Résistance série de la bobine d'un relais 48 V
Un ohmmètre permet tout à fait de mesurer cette résistance sur un relais inconnu.
La LED LED1 est traversée elle aussi par le courant de 10 mA qui circule dans la bobine du relais et R3 et indique la présence de tension. La couleur de la LED est au choix, selon vos goûts.
Commande du du projecteur LED 800W - 1000W
Le transistor T1 est piloté en tout ou rien par une commande à bouton poussoir. La diode zener DZ1 est polarisée par le courant qui passe dans R3 et la LED LED1. La tension s'établit autour de 15 V. La grille du transistor Mosfet T1 est à 0V par rapport à la source : R4 assure que la grille ne soit pas flottante.
Lors d'un appui sur le bouton poussoir, la tension de grille passe à 15 V. C4 stabilise la tension et permet d'assurer une toute petite réserve d'énergie pour charger la grille de T1 plus vite (charge de grille correspondant à quelques nF).
R4 est de valeur assez faible pour assurer une ouverture rapide de T1, limitant ainsi les pertes de commutation à l'ouverture. R4 ne doit pas être trop faible pour ne pas faire chuter la tension de polarisation de la grille. L'alimentation limitée par R3 ne peut fournir que 10 mA. Pour garantir 15V sur la grille (par rapport à la source), la valeur ne doit pas donc pas être inférieure à 1,5 k. On peut choisir R4 entre 2,2 k et 4,7 k sans problème.
Le bouton poussoir pilote une tension faible mais reliée directement au secteur. Il doit être bien isolé pour ne pas être dangereux.
T1 doit supporter au moins 400 V et 5 A et doit être Mosfet. Un bipolaire type MJE13007 ne convient pas à cause du courant de base dont il a besoin.
LED de puissance 100 W 9000 lumens
La tension d'alimentation continue est de 320 V environ (secteur redressé et lissé). Une LED de 100 W blanche standard fonctionne à 3 A et la tension à ses bornes est alors de 35 V environ. Une caractéristique courant/tension d'une LED de 100 W est présentée ici :
LED blanche 100W haute puissance
Pour éviter qu'un courant supérieur à 3 A passe dans les LED, il faut dimensionner la résistance série dans le pire cas :
- tension secteur la plus élevée
- tension aux bornes des LED 100 W la plus basse
La tension aux bornes d'une LED diminue avec la température (comme les diodes à jonction PN classiques). Pour une seule cellule de LED blanche, la tension diminue de 0,3 V selon une documentation Osram :
Chute de tension de 0,3V aux bornes d'une seule LED élémentaire
Aux bornes de chaque LED blanche 100 W (formée de 10 branches de 10 LED en série), la tension chutera donc de 10 x 0,3 V = 3 V. La tension passera donc de 35 V (à 25 °C) à 32 V (à 120°C). On considère donc que chaque LED blanche a une tension de fonctionnement de 32 V (plus faible tension = pire cas).
La tension secteur peut atteindre 240 V, ce qui donnera 339 V crête. La tension chutera toujours un peu lors des pointes de courant correspondant à la recharge de C1 à C3. Admettons qu'il reste 335 V. La résistance série R5 doit être dimensionnée de la façon suivante :
R = (335 V - 8 x 32 V) / 3 A = 26 Ohms
Avec une tension secteur de 230 V (redressée à 325 V, et dont la crête atteindra 320V après chute de tension dans les lignes électriques, on obtient :
R = (320V - 8x32V) / 3A = 21 Ohms
La tension moyenne aux bornes de C1 à C3 est plus faible du fait de l'ondulation qui "creuse" la tension et abaisse ainsi la tension moyenne
En pratique, on peut choisir 22 Ohms, bon compromis entre marge pour les LED blanches et bonne exploitation de la puissance disponible.
La dissipation de cette résistance vaut, dans le pire cas :
P = RI² = 22 x 3² = 198 W
Cette résistance doit être une résistance de puissance montée sur radiateur ! Au minimum, choisir un boitier à fixer sur radiateur de type RH50. Une utilisation du projecteur limitée à 30 secondes convient avec un boitier 100 W.
Exemple de résistance 22 Ohms 100 W en boitier type RH100
Pourquoi pas 10 LED de 100 W (1000 W de LED / 90000 lumens) ?
La répartition de la puissance absorbée (1000 W) est d'environ :
- 8 x 100 W pour les LED
- 200 W pour la résistance
On pourrait penser utile de réduire la proportion de dissipation de la résistance au profit des LED, en ajoutant une 9ème LED en série et en réduisant la résistance série. Cela présente le grave inconvénient que le courant dans les LED dépendra davantage de la dérive thermique et des variations de la tension secteur. Pour une LED, une petite variation de tension à ses bornes entraine une grande variation de courant. C'est pourquoi la résistance série est toujours utile, à défaut d'une alimentation régulée en courant (plus complexe, plus chère).
L'utilisation de 8 LED blanches est un bon compromis. Une différence de 800 W à 1000 W n’entraînerait de toutes façons quasiment aucune différence visuelle en termes de luminosité.
Réalisation du projecteur à LED 800 W (8 LED blanches 100 W)
La réalisation d'un projecteur à LED doit se faire autour d'une boite isolée, ici, en contreplaqué. Les LED sont montées 2 par 2 sur des morceaux d'aluminium qui servent de radiateur. Chaque LED 100 W est équipée d'une lentille, d'un petit réflecteur et d'une fixation pour la lentille :
LED 100 W blanche, réflecteurs, lentilles, fixations, morceaux d'aluminium
Une LED de 100 W fournit 9000 lumens environ.
Détails sur la LED blanche de 100 W
LED haute puissance (100 W 9000 lumens) blanche
Isolation entre les connexions et la semelle de la LED
La semelle métallique de la LED blanche est isolée des connexions électriques, contrairement à un transistor de puissance par exemple. Aucune donnée sur l'isolation n'est fournie. En pratique, l'isolation supporte 300 V, mais pour limiter cette tension, les radiateurs sont isolés entre eux (montage sur une grande plaque de plastique elle même fixée au contreplaqué). Cela évite que toutes les LED aient leur semelles reliées électriquement, ce qui pourrait peut-être stresser l'isolation électrique entre les LED à proprement parler et les semelles métalliques.
La lentille est plan convexe et réduit l'angle d'ouverture de la lumière de 140 ° à 60 °, ce qui est intéressant pour focaliser la lumière :
Lentille convergente pour LED 100 W de puissance
Le réflecteur permet surtout de définir la distance LED lentille :
Réflecteur pour LED 100 W de puissance
La fixation du réflecteur et de la lentille :
Fixation de lentille pour LED de puissance (100 W)
Les éléments optiques : LED de puissance, réflecteur et lentille :
LED 100 W de forte puissance, réflecteur et lentille convergente
Pour fixer une LED blanche sur le profilé aluminimum (un tube carré récupéré et scié à 25 cm de long) :
Pâte thermoconductrice sous la LED de puissance 100 W
Les trous sont percés au diamètre 2,5 mm et légèrement élargis en cône avec le foret de la perceuse (NDLR : pas de taraud sous la main !), selon cette astuce :
Comment tarauder un pas de vis sans taraud
LED 100 Watts de puissance
Voici des LED 100 Watts fixées directement sur radiateur (semelle isolée des connexions) :
LED blanches avec et sans lentille
Réalisation du projecteur LED 800 W en cours :
Les condensateurs de lissage sont montés sur une carte séparée :
Carte électronique pour les 3 condensateurs 680 uF 400 V
Ici, il s'agit une carte bakélite simple face meulée à la disqueuse pour faire la séparation :
Réaliser un circuit imprimé à la disqueuse
Réaliser un circuit imprimé pro sans graveuse
Le reste de l'électronique est monté sur une carte à trous :
Electronique de commande du projecteur à LED
La réalisation achevée du projecteur de 800 W à LED blanches :
Projecteur à 8 LED de 100 W (la lumière dans les lentilles est un reflet du flash de l'appareil photo)
Rendu visuel du projecteur à LED 800 W
Impressionnant, gigantesque, éblouissant, le projecteur à LED 800 W - 1000 W éclaire largement une énorme zone quand on appuie sur le bouton poussoir :
Rendu du quartier sans projecteur à LED 800 W...
Environnement urbain : avec et sans projecteur LED 800 W
Sans projecteur LED 800 W...
Rue en ville : avec et sans projecteur LED 800 W
Immeubles : avec et sans projecteur LED 800 W
Comparaison entre un projecteur 500 W halogène et le 800 W LED
Le projecteur halogène 500 W fournit environ 8000 lumens.
Avertissement
Attention, vous êtes responsable de la nuisance de voisinage causée par un éclairage puissant et intempestif en pleine nuit ! Le code de l'environnement vous interdit de "porter atteinte à la tranquillité du voisinage ou à la santé de l'homme, dans un lieu public ou privé".
Utilisation du projecteur à LED 800 W
En fonction du dissipateurs qui supportent les LED, il faudra éteindre le projecteur au bout d'une minute ou deux. Débranchez-le, attendez une à deux minutes (décharge lente des condensateurs), tâtez prudemment les LED et la résistance pour voir si elles ne sont pas trop chaudes. Il est bien sur possible d'ajouter un ventilateur pour refroidir l'ensemble et permettre une utilisation prolongée ou même permanente si le refroidissement le permet.
Attention à la manipulation sous tension pour appuyer sur le bouton poussoir : ne jamais toucher les LED ou toute autre partie qui sont reliées au secteur !
Ce projecteur approche les 90000 lumens annoncés par certaines "lampes de poche" ou "lampe torche" 1000W à LED médiatisées dans des vidéos en ligne. Ces lampes de "poche" sont montées sur batterie et possèdent des cartes d'alimentation spécifiques qui réhaussent la tension issue d'une batterie par exemple.
Ces dites lampes de poche ne tiennent pas, malgré leur nom, dans une poche !
Budget pour réaliser un projecteur 800 W LED
Pour 80 ou 90 euros, ce projecteur à LED 800 W - 1000 W est vraiment le plus économique et assez simple à réaliser. Les principaux éléments sont :
- 8 LED de 100W 8000 lumens à 9000 lumens : 8 x 4 euros (achat sur internet)
- 8 ensembles lentille + réflecteur : 8 x 3 euros (achat sur internet)
- Résistance de puissance 22 Ohms 100 W (utilisation de moins d'une minute) : 5 euros (achat sur internet)
- Morceaux d'aluminium : récupérés ou achetés en magasin (5 euros)
- Composants électroniques (condensateurs, relais, etc) : 15 euros
- Contreplaqué et vis : 4 euros
Que la lumière soit, avec flash et panache !
Références sur les LED de puissance
vendredi 27 mai 2016 20:12
Schéma de l'alimentation à découpage des tv écrans plats.comment les tester...