La conservation de l'énergie électrique a bord d'un voilier, est une chose primordiale. Ce n'est pas agréable de devoir démarrer le moteur régulièrement pour recharger des accumulateurs. Depuis quelques années déja, on retrouve sur le marché, des ampoules constituées de DELs au lieu d'un filament incandescent contenu dans un bulbe de verre dans lequel le vide a été fait. Une ampoule a incandescence transforme 90% de l'énergie électrique consommée, en chaleur. Donc, seulement 10% de l'énergie consommée est convertie en lumière. Une ampoule a DELs est nettement plus efficace. Cependant, diverses technologies existent concernant ces ampoules a DELs et les connaitre permet de faire le bon choix lors de l'achat. Une diode électro-luminescente requiert, par exemple, un courant de 20 milli-Ampères pour donner son éclat nominal et lorsque ce courant la traverse, elle va produire une différence de potentiel d'environ 3.3 Volts. Elle ne doit surtout pas etre directement branchée sur une batterie. Un courant excessif la traverserait et elle serait détruite dans un bref flash de lumière intense. Il faut, a l'aide de composants électroniques supplémentaires, limiter ce courant qui traverse la DEL. Le premier choix que les manufacturiers d'ampoules a DELs ont pour limiter ce courant, est l'utilisation de résistances. Cependant, cette résistance va simplement convertir en chaleur, l'excédent d'énergie qu'on ne veut pas envoyer a la DEL afin de ne pas la détruire. Donc, il y a la une perte d'efficacité. Selon la tension de service de l'ampoule a DELs, et la facon que les DELs sont montées intérieurement, aussi peu que 25% de l'énergie consommée par l'ampoule peut etre converti en lumière. Les bases des ampoules étant souvent opaques, on ne peut pas appercevoir le montage interne des DELs sans la démonter. Ces ampoules ont souvent une plage de tension d'alimentation limitée, genre 10-14 Volts, et leur intensité lumineuse varie en fonction de la tension appliquée. Il ne demeure pas moins que ces ampoules consomment moins que l'équivalent incandescent.
Par la suite, les manufacturiers d'ampoules a DELs ont perfectionné leur produit et ont mis sur le marché des modèles d'ampoule utilisant une technologie de limitation du courant traversant les DELs, a base de composants actives fonctionnant sur un principe de commutation a haute vitesse. Cela permet d'atteindre des efficacitées nettement supérieure. De plus, elles vont fonctionner et donner un éclat lumineux constant sur une large plage de tension d'alimentation, genre 6 - 18 volts.
C'est ce genre de circuit actif que je me suis amusé a recréer dans mes luminaires a DELs. Il s'agit d'un circuit élévateur de tension commuté, avec une boucle de contre-réaction pilotée par le courant traversant une série de 10 DELs, et qui est fixé a 30 milli-Ampères. Dans ce premier design, j'ai souhaité utiliser des composants pouvant fonctionner aussi bien sur un circuit a 6 Volts, 12 volts et meme 24 volts et tout en tenant compte des variations de tension selon que la batterie est pleinement chargée ou presque a plat. La lumière produite est impressionnante. Cependant, l'obtention de cette large plage de tension de fonctionnement se fait au détriment de l'efficacité. Consommant 116 mA, pour une tension de 12 V, environ seulement 75% de cette énergie est convertie en lumière, et je pense qu'il est possible de faire mieux. Je peux optimiser mon design pour accroitre l'efficacité au dela de 90% mais cela va exiger que j'abandonne la capacité de fonctionner dans un circuit a 24 Volts.
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I just finished creating and assembling my first LED light fixtures. I made them in order to fit four of them into the top of the small cabinet I made that will go in the toilet section, but they might just as well go anywhere else.
Electrical energy conservation is critical aboard a sailboat. It is not pleasant to have to start the engine regularly to recharge the batteries. For some years now, we can find on the market, lightbulbs made with LEDs instead of an incandescent filament built inside a glass bulb in wich a vaccuum has been made. Such an incandescent lightbulb convert 90% of the energy into heat. Only 10% of the consumed energy is converted into light. A LED lightbulb is quite more efficient. However, differents technologies exists and knowing them allows one to make the right choice at the time of purchase. A Light Emitting Diode may, for exemple, need a current of 20 milli-Amperes to give its nominal luminous intensity and when that current passes through it, it produces a potential difference of 3.3 Volts. It cannot be directly connected to a battery. Otherwise, an excessive current would flow through it and it would be destroyed in an brief, intense flash of light. One must, using some more electronic components, limit the current that flows through the LED. The first obvious choice LEDs lamp manufacturers have is using resistors. However, these resistors will convert into heat, the excess energy we dont want to send into the LED. So, it introduces a loss of efficiency. Depending on the internal organization and rated voltage of the LED lightbulb, the efficiency may be as low as 25%. The base of the lamp being opaque, one cannot tell its internal organization unless taking one apart. These lamps often have a limited rated voltage range, like 10 - 14 Volts, and their brightness varies accordingly. Still, these LED lightbulbs draws less current than their incandescent counterparts.
Later, manufacturers perfected their products, with LED lamps that uses a current limitation technology based on active components working on a high speed switching principle, wich allows far better efficiencies. These lamps will work over a wide service voltage range, like 6 - 18 Volts, and give a constant brightness.
It is that kind of active circuitry I had fun recreating in my LED light fixture. It is a switching-mode, voltage step-up converter with a current feedback that limits the current flowing through a string of 10 LEDs, to 30 milli-Amperes. In this first design, I picked components that can operate in a 6 volts, 12 volts and even 24 Volts circuitry, including variations from a fully charged battery to an almost depleted one. The brightness is quite impressive. However, getting that wide operating voltage range was possible only with a lesser efficiency. Drawing 116 mA while fed with 12 V, only 75% of that energy is converted into light and I am not satisfied about that. I feel its possible do to better than that but that will require that I forget about operation on a 24 Volts circuit.
La dimension de mon luminaire est de 1 pouce par 4 pouces. Je l'ai fait en utilisant en partie, des composants de montage en surface. / The dimensions are 1 inch by 4 inches. I made it using surface mounted components for some of them.
C'est ce que ca donne une fois posés dans mon petit cabinet, avec un diffuseur a l'avant pour uniformiser la lumière. / That's what it looks like once installed inside my small cabinet, with a diffusor at the front to uniformize the light.
