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.

Voici donc la mise en pratique d’une LED blanche 20W.

LED blanche 20W : haut luminosité

Branchement de la LED blanche 20W

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 20 Watts sur radiateur

Très haute luminosité de la LED blanche 20 Watts

LED blanche 20W haute luminosité

Luminosité et courant de la LED blanche 20W

Les données du constructeur sont:

• Tension : 13,5 – 15 V
• Courant : 1500 mA
• Puissance : 20 W
• Flux lumineux : 1600 lm (équivalent à une ampoule à incandescence de 125 W).
• Couleur : blanc froid (température de couleur 7000 – 8000 K environ) ou blanc chaud (température de couleur 3000 – 3500 K environ)

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

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

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

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

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 20 W

Chaque LED élémentaire a donc une tension de fonctionnement de 3,6 V environ et un courant de 375 mA (1500 mA / 4). Ces valeurs sont fréquentes pour des LED blanches 1 W.

Caractéristiques des LED blanches 20 W 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 1500 mA. A 9,2 V, la luminosité de la LED commence juste à être visible à l’œil 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 20 W 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 250 W…)

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 :

Conversion lumen, candela et stéradian

Prix du montage à LED haute luminosité

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

– LED 20 W : 5 euros ou moins

– Alimentation spécifique (LED driver) : 10 euros (ou alimentation 24 V, 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 (9,2 V environ). Seuls 3 carrés brillent sur les 16 !

LED blanche 20 W fonctionnant sous sa tension de 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 existait en parallèle avec ce carré. Le courant de fuite traverse les 3 autres carrés et les fait briller légèrement.

A ce niveau de courant, la luminosité est très faible. Dès qu’on augmente le courant (1 mA et plus), cette différence disparaît et les 16 carrés brillent. La LED retrouve 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.

Courant non homogène (lorsque sa valeur est très faible)

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 1500 mA doit alimenter une LED 20 W qu’on trouve par ailleurs en ton chaud ou froid.

Exemple de LED 100 W (35 V et 3 A) : toujours plus de puissance…