La tradition de l’été à Sophia Antipolis, ce sont les jeux de Sophia. Parmi les épreuves, celle du VTT de nuit fait partie des plus originales et intéressantes. C’est une course de VTT, sur une boucle de 4.5 km, en relais. Le tout se passe dans la nuit noire, dans la forêt. Pour ajouter encore un peu de piment, il a même plu dans la journée ! Pour avoir des chances de ne pas se faire mal, il faut un éclairage puissant. L’ampoule halogène 20W 12V fonctionne bien, mais il faut des grosses batteries pour durer toute la course. Compte tenu de leur rendement, les LEDs sont la solution ! Les 72 LEDs de ce montage fournissent une lumière plus puissante et plus agréable que l’ampoule halogène, pour une consommation 2 fois moindre. Pour moins de 30€ (sans la batterie), il ne faut pas se priver !

L’alimentation est prévue pour une batterie de 12V environ. J’ai fait l’essai avec 10 éléments NiMh en série, mais ça doit tout aussi bien fonctionner avec un pack LiPo de 3S. Voila l’objet fini :

Le circuit est collé sur 2 pièces en contre plaqué arrondies qui viennent épouser la forme du guidon. A l’aide d’élastiques, on fixe le tout au vélo, et on a un phare puissant pour rouler dans la nuit la plus noire !

Le schéma

Les LEDs sont montées par groupe de 3 en série. Les groupes sont mis en parallèle par 3, avec une résistance de 1Ω afin d’égaliser le courant entre les branches. J’ai mis autant de LEDs que possible jusqu’à remplir la surface disponible autorisée par l’édition gratuite de Eagle. Il y en a donc 72 ! J’ai acheté ces LEDs sur ebay, dans la boutique du vendeur jeledhk. Ce sont les : « 100pc 5mm Super Bright White LED Lamp 55,000mcd FSHIP », à $30.49 (environ 22,73€), avec les frais de port gratuits. Comme pour toutes les LEDs de puissance, la limitation de courant avec une simple résistance ne fonctionne pas. Surtout lorsque l’alimentation est confiée à une batterie, dont la tension peut varier de plusieurs volts entre le début et la fin de l’utilisation.

Il faut donc une régulation en courant. Cette tâche est confiée à l’amplificateur opérationnel CA3140 et au transistor MOSFET IRF540. Les résistances R6 et R7 forment un pont diviseur de tension. Les diodes D1 et D2 produisent une tension fixe, de l’ordre de 1,3V. L’entrée non-inverseuse de l’ampli op reçoit donc une tension fixe de 0,4 V. La résistance R14 fournit à l’entrée inverseuse une tension proportionnelle au courant qui passe dans les LEDs. L’ampli op maintient alors une tension sur la gate du MOSFET de telle sorte que le courant soit régulé à 400mA. En faisant varier la valeur de R8, on fait varier le courant circulant dans les LEDS, et donc la puissance de l’éclairage. Avec R8 à 56KΩ, le courant monte à 700mA, soit environ 10mA par LED. Là, les LEDs commencent à chauffer…

Construction

Voici la liste des composants nécessaires :

C1                 47µF
D1,D2              1N4148
IC2                CA3140N
LED1-72            LED5MM
Q1                 IRF540
R1,R2,R4,R7,
 R10,R13,R16,R19   1 Ω
R5                 1 KΩ
R6,R9              47 KΩ
R8                 22 KΩ
R11,R12            1 KΩ
R14                0.1 Ω 1 W

Le circuit imprimé ne comporte qu’un seul strap. Il faut veiller à ne pas souder les LEDs trop prés de la plaque, afin de mieux évacuer la chaleur. Attention, le transistor de puissance est à souder côté cuivre ! Il devra être muni d’un radiateur, car c’est lui qui dissipe en chaleur l’excédant de tension.

A part les 72 LEDs à souder, ce circuit ne présente pas de difficultés particulières.

Fichiers

L’archive contient tous les fichiers nécessaires à la construction de ce phare à LEDs.

Essai avec batterie LiPo 3 élements

Avec mon planeur SmartFly, j’ai reçu une batterie LiPo 3S 1800mAh. En pratique, elle n’est pas terrible, et l’élément du milieu est très faiblard. Je conseille d’acheter une vrai batterie, pas trop chinoise ….

Les mesures donnent un courant consommé avec cette batterie est de 780 mA, sous une tension de 11.3V. La lampe 12V halogène de 20W sur cette batterie consomme 1560 mA, sous une tension de 11.1V. Elle dissipe donc 17.3W. Quant à lui, l’éclairage à LED consomme 8.8W.

Les 2 photos suivantes montrent le résultat dans le jardin:

Voici la photo de l’éclairage halogène. Comme l’ampoule est légèrement sous voltée, l’éclairage est jaunâtre, et ça ressort particulièrement sur la photo !
Eclairage Halogène

Maintenant l’éclairage à LED ! Ca n’a rien à voir ;-) La zone éclairée est bien plus grande, pour une consommation deux fois moindre.
Eclairage à LED

Bonne réalisation !