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Apparues sur le marché depuis quelques années, les LEDs blanches ont envahi peut à peu les petits éclairages pour les activités extérieures. Leurs avantages sont la durée de vie presque illimitée (de l'ordre de 100000 heures), une lumière très blanche (8000°K) et une tension faible avec peu de chaleur dégagée. Leurs inconvénients restent le prix (bien que celui-ci soit désormais de plus en plus comparable à celui des LEDs classiques) et un faisceau difficilement concentrable donc par défaut plutôt diffusif. Cette page présente les caractéristiques d'une matrice maison de 61 LEDs destinée à se substituer à une ampoule Xenon dans une tête de phare en aluminium d'une lampe déportée "Castorlight" de type PRO. L'application principale est de conserver une lampe pilote pour des plongées de nuit mais également de tenter de disposer d'un éclairage plus doux pour les organismes marins.
Résumé des épisodes précédents
La lampe initiale comporte un bloc batterie d'où sort un cable terminé par un connecteur étanche à la norme IP68. A partir de là, l'extrémité éclairante peut être modifiée selon les besoins de puissance. Pour ce projet, l'ampoule capsule au Xenon et le reflecteur en aluminium sont retirés.
La Matrice
La matrice de forme hexagonale est composée de 61 LEDs blanches de 5mm de 8500 mcd (chez Selectronic à Paris ou à Lille ou par VPC). Ces diodes fonctionnent sous 3,6 V à 20 mA. La batterie d'une castorlight délivre 12V. Par conséquent, on peut réaliser des réseaux parallèles constitués d'une resistance et de 2 à 3 diodes reliées en série. Au final la matrice comporte 19 resistances reliés à chaque fois à 3 diodes et 2 resistances reliées à 2 diodes plus quelques straps de jonction. La seule régulation "éléctronique" est donc assurée par des composants passifs en l'occurrence les résistances. Il existe pour info des systèmes de regulation à pompe de charge qui permettent d'accroître de façon considérable l'autonomie d'un tel système. La construction d'un tel projet (hors tête) est estimée à 100 euros actuellement (fin 2003) mais les diodes et les puissances changent donc ce prix va être amené à se réduire de plus en plus.
L'adaptation au support GY 6,35 a bêtement été réalisée à partir d'un bouchon de liège et de deux gros trombones sur lesquels sont soudés les fils d'alimentation de la platine.
PCB
Le circuit imprimé (PCB) a été dessiné sous ExpressPCB, un freeware dédié à la commande en ligne de PCB. Il n'est sans doute pas optimisé dans la mesure où il n'y a pas de routage automatique, qu'il faut des straps mais on fait avec les moyens du bord.
La plaque de cuivre préssensibilisée est passé aux UVs puis révélateur et enfin perchlorure de fer. Bref, classique ! L'ajustement du circuit dans le boitier nécessite quelques trous en plus pour rajouter des straps suite au limage à 2 endroits de la piste externe du PCB, les dimensions du circuit étaient un peu plus élevées que la place réellement disponible.
Changement d'éclairage
Rappelons d'abord la tête d'origine: ces têtes en aluminium anodisé, livrées en kit peuvent descendre à 90m. Elles acceptent à l'origine les ampoules dichroiques et les capsules de 12 à 24V puisqu'elles sont livrées avec 2 réflecteurs (spot 10° et flood 100°) à focalisation réglable (par démontage uniquement) où l'on peut régler l'alignement de l'ampoule. Elles contiennent également un filetage M8 permettant la fixation d'une poignée style Goodman ou encore un bras video en tube flexible.
Dimension:
Diamètre: 85 mm, 39 mm extrémité
Longueur: 115 mm
Hublot: verre trempé - diamètre 73,5 x 8 mm.
Poids: 350g
L'interrupteur est sur un boitier séparé bien que certains bricoleurs aient pu utiliser des systèmes à ampoules ILS pour mettre en route ces lampes en construisant un interrupteur à partir de l'ancrage fourni par le filetage M8.
Exit l'ampoule et son reflecteur: l'installation du module ne pose pas plus de problèmes que le changement d'une ampoule.
Au final, il suffit de visser et le système est prêt. Attention toutefois à la polarité de la batterie, les diodes sont en effet polarisées...
Halogène contre LEDs
L'apparition de nouveaux types d'éclairages sous-marins (LED, HID) avec des températures différentes a modifié la notion de puissance dans la mesure où les températures de couleur sont généralement supérieures à celles observés pour l'ampoule halogène de base. Les rapports de puissance s'en trouvent affectés dans la mesure où outre ce changement de température, la consommation électrique est également différente. Le gain principal reste l'autonomie mais en terme de luminosité on peut simplement dire à la base que ces éclairages éclairent différemment en terme de couleur . Mais qu'en est-il de la puissance ? Les infos qui suivent sont purement basées sur des constatations concrètes et non des mesures exactes. La perception de notre environnement change dès lors que l'on change la couleur de la lumière. Se rajoutent également des contraintes d'angles d'émissions du faisceau. En l'occurence les LEDs de cette matrice émettent à l'unité dans un faisceau pointu de 15° mais l'ensemble des LEDs émet dans un cône plus large. Bref, la comparaison d'une LED avec un autre type d'éclairage n'est pas aisée et revient à vouloir comparer une orange à une banane. Ce genre de considération ne pose toutefois pas de problème à de nombreux fabriquants qui vous expliqueront que votre éclairage à LEDs équivaut à un 30W voire 50W.
Cet éclairage n'est ni moins ni plus optimisé que les solutions commerciales mais je pense qu'on peut considérer qu'il s'agit d'un système équivalent à 20W.
L'allumage montre d'ores et déjà que le système éclaire en lumière d'un blanc/bleu très froid. Cette photo a été prise au flash.
Dans le noir, le faisceau est concentré mais ne sature pas trop le capteur de l'appareil photo. Dans l'eau la lumière ne semble pas trop déranger les organismes et semble suffisante pour que l'appareil puisse faire sa mise au point et ses réglages.
Une ampoule halogène de 20W 12° fournit un faisceau chaud. Une lampe à LED plus diffusive fournit un faisceau plus bleuté, de puissance comparable (la photo rend mal mais dans les fait, la puissance est similaire).
Conclusion - Futurs développements Actuellement, dire qu'un phare à LEDs de 50-60 unités équivaut à 30-40Watts en halogène n'est pas une très bonne estimation de la réalité. Ces phares sont différents de par leur colorimétrie. Développer un phare est une alternative interessante au HID dès lors qu'il s'agit de chercher de l'autonomie. Ce phare consomme sauf erreur de ma part de l'ordre de 5W pour une puissance restituée de l'ordre de 20W "à vue d'oeil" soit un rendement d'environ 4x ce que le halogène fournirait. Ceci la froideur du faisceau peut être quelque peu dérangeante mais l'absence de "point chaud" sur les images favorise l'utilisation de ce type d'éclairage en photo macro. L'usage intensif parlera...
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