Jeu de lumière LED : principe

De nombreux jeux de lumière à LED ne contiennent que des LED et des lentilles. Aucun mouvement lié à un moteur, mais plutôt produit par une alternance d'allumages et d'extinctions de groupes de LED. En ouvrant un jeu de lumière du commerce, on y découvre les matrices de LED, les circuits électroniques, mais aucun moteur ni aucun ventilateur.

Un jeu de lumière à LED a été ouvert pour comprendre sa conception.

Jeu de lumière LED ouvert

Dans ce jeu de lumières à LED, il y a 4 matrices carrées de 64 LED 5 mm. Il y a 4 couleurs de LED : rouge, vert, bleu et blanc froid.

Jeu de lumière LED (et chat Pitou électronicien)

Le principe de jeu de lumière à LED est simple : focaliser l'image des LED à l'aide d'une lentille convergente (en fait, une loupe). La distance focale est de 20 cm typiquement.

Principe optique du jeu de lumière LED

Dynamique et "mouvements" de l'effet lumineux

Il n'y a aucun moteur qui permet la rotation de miroirs. La dynamique est liée à une séquence d'allumages et d'extinctions des LED programmée à l'avance dans le jeu de lumière, à la façon de pixels d'écran en tout ou rien. Les 4 matrices sont indépendantes.

Matrice de LED du jeu de lumière

Matrice de LED du jeu de lumière (démontée du jeu de lumière pour la photo)

Vue arrière de la matrice de LED du jeu de lumière

Aucun refroidissement (plan de dissipation par pistes) n'est prévu. Il s'agit de LED 20 mA à très haut rendement qui ne chauffent presque pas. Elles tiédissent lorsqu'elles sont allumées parce qu'elles sont proches les unes des autres.

LED du jeu de lumière : une simple carte électronique où sont montées les LED

Vue détaillée des LED du jeu de lumière

On remarque que les LED blanches ont un fond tapissé d'une poudre fluorescente jaune clair caractéristique. Une LED blanche est une LED bleue munie d'une poudre fluorescente qui réémet dans le domaine du jaune au rouge.

Le fabricant a choisi une organisation répétitive pour les couleurs des LED. Le jeu de lumière est plus ordonné que fantaisiste.

Jeu de lumière LED en mode "plein feu"

Toutes les LED sont allumées en mode "plein feu"

Matrice de LED allumée

Rendu du jeu de lumière LED

Voici le rendu du jeu de lumière à LED

Rendu du jeu de lumière LED posé au sol

Rendu du jeu de lumière LED : projection sur une distance de 3 mètres

Les 4 images visent le même champ à cause du parallélisme des lentilles. Avec une machine à fumée, l'effet prend toute sa spatialité, ce qui peut évoquer un jeu de lumière LASER.

Rendu d'un jeu de lumière LED avec machine à fumée (pas celui étudié ici)

Cartes électroniques du jeu de lumière LED

Sur la carte de la matrice à LED, on voit les drivers de LED. Un petit radiateur collé dessus empêche de savoir de quel composant il s'agit...

Driver de LED du jeu de lumière

Une mesure de courant se fait à travers une résistance série de 2,0 Ohm (2 x 1,0 Ohm en série). Lorsque toutes les LED sont allumées, on mesure 295 mV aux bornes de chaque résistance de 1,0 Ohm. Il y a donc 295 mA répartis sur 16 LED (il y a 16 LED de chaque couleur et 4 ensembles de 2 résistances en série). Le courant dans chaque LED est de 18,4 mA (= 295 mA / 16). Il s'agit de LED 20 mA standard.

Résistance série, dite de "sense", pour créer une tension image du courant des LED

Un carte DMX est aussi fixée en face arrière du jeu de lumière.

Carte DMX du jeu de lumière LED

Le jeu de lumière peut aussi être commandé par la musique (micro intégré).

L'intelligence est centralisée dans ce microcontrôleur :

Intelligence du jeu de lumière LED

Sur cette carte, il y a une alimentation à découpage 5 V vers 12 V (observer l'inductance carrée 100 uH "101" sur la gauche) pour alimenter des ampli op et un régulateur linéaire 7805.

Une alimentation à découpage 230 V vers 5 continus alimente l'ensemble du jeu de lumière. On y mesure 5,03 VDC en fonctionnement. Aucune protection mécanique n'empêche quelqu'un de la toucher quand le jeu de lumière est ouvert. Il faut être prudent ! Une consommation de 5 à 10 W environ a lieu.

Alim à découpage 230 V vers 5 V pour le jeu de lumière LED

Conclusion sur le jeu de lumière LED

Il s'agit d'un jeu de lumière LED à 300 euros environ qui ne présente aucun moteur ni ventilateur. Il permet une durée de vie très longue et un silence total. Ce jeu de lumière complète bien des effets rotatifs à lampes ou des LASER en créant des effets intermédiaires entre les deux.

Rendu des LED sur un mur