Éclairage a DELs / LEDs lighting

Je viens de terminer la création et l'assemblage de mes premiers luminaires a diodes électro-luminescentes. Ceux-ci sont faits afin d'en insérer quatre dans le haut de mon petit cabinet qui va aller dans la section de la toilette mais ils peuvent aussi bien etre installés ailleurs.

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.

Travail en hiver 2011 / Winter work 2011

Comme je le fais a tous les ans, quand c'est possible de le faire, je profite de la saison morte pour faire des composants a la maison, que j'installerai en place lors du retour de la belle saison. Une de ces composants, est le cabinet situé au dessus du lavabo de la section de la toilette a l'avant du bateau. Au mois d'octobre, j'ai fabriqué, en place, un modèle de ce cabinet, avec des lanières de plastique et de la colle chaude. En transposant sur du bois, les dimensions et les formes acquises, j'obtient mon cabinet qui devrait pouvoir s'insérer en place sans difficultées. Quelques ajustements peuvent toujours etre nécéssaires mais ils ne sont jamais bien difficiles a faire. Il ne restera plus qu'a vernir.
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As I do every year, when it is possible, I take advantage of the cold season to make components that I will install in place when the nice season returns. One of these components is a small cabinet located above the sink in the toilet area. In october, I made, at its planned location, a model of the cabinet, using plastic strips and hot melt glue. By transposing on wood, the acquired dimensions and shapes, I obtain my cabinet that should easily fit in position. Some adjustments may be necessary but they are easily made. I will only have to varnish it.





Vous pouvez noter une longue fente horizontale dans le haut de mon cabinet, au dessus des portes. C'est la que je planifie d'installer l'éclairage a DELs pour la section de la toilette. J'ai l'intention de fabriquer mes propres ampoules a DELs et cela sera le sujet de ma prochaine entrée que je compte faire dans quelques semaines. Sans etre un cours d'électronique ou d'ingénérie, mettons que je vais discuter du principe de fonctionnement d'une Diode Électro-Luminescente, ses avantages sur un ampoule a incandescence, et comment elles sont mises ensemble pour former une ampoule a DELs.
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You may notice a long horizontal slot on the top of my cabinet, right above the doors. This is where I plan to install the LED lighting for the toilet area. I plan do make my own LED lightbulbs and that will be the subject of my next entry in a few weeks. It wont be a full featured electronic or engineering lesson, but I'll explain the operation of a Light Emmiting Diode, its advantages over an incandescent lightbulb, and how they're put together to make a LEDs lightbulb.

J'espere que c'est la dernière! / I hope it's the last one!

Je parle des maudites baches "robustes" qu'on trouve chez Rona. Le 27 octobre dernier, profitant d'une superbe journée de vent calme et de température bien au dela des moyennes saisonières, j'ai remplacé la bache avant, pour la seconde fois cette année. Je l'avais remplacé la première fois au début juin, et d'ailleurs j'en ai glissé un mot ici a ce moment-la. Ca n'a pas de bon sens, qu'une bache vendue avec l'appellation "robuste" soit totalement brulée par le soleil au bout de 3 mois. Je ne sais pas si les acheteurs chez Rona ont recu des commentaires ou des plaintes, mais il semble qu'ils aient changés de fournisseur. C'est ce qui semble, a première vue, puisque l'emballage n'est pas le meme que les dernières fois. Cette dernière bache est manufacturée au Viet-Nam alors que les autres achetées précédemment venaient de Chine. Mais en la déballant, la texture, l'apparence, le fini, tout, semble identique a la camelote de la Chine. Enfin, on verra, l'été prochain, comment elle va résister au soleil. D'ici la, cette nouvelle bache aura a traverser un hiver, une épreuve beaucoup moins pénible a franchir, en terme d'intensitée des rayons ultra-violets a supporter.

Au printemps dernier, je m'étais fait une liste des choses que je voulais faire cet été, comme je le fais a tous les printemps. Et maintenant que la saison est terminée, je réalise que j'ai fait a peine la moitié de ce que je voulais faire. Les travaux a la proue et la finition au cockpit, en particulier, restent a faire. Je prévoyais démolir mon abri temporaire cet été, et il est encore la pour un hiver de plus. Quand je pense que quand je l'ai bati a l'automne 2007, je m'imaginais que je le démonterais a l'été suivant.

A la proue, en gros, il y a l'aménagement d'un puit de chaine d'ancre, renforcissement du plancher en vue d'une pose de guindeau électrique, finition du plancher comme c'est fait partout ailleurs autour du toit de la cabine, avec un contreplaqué 1/8" laminé d'une mince couche de fibre de verre, et pose d'une écoutille professionelle, a la place de cet affreux couvercle a l'avant. Au cockpit, il y a mon idée de simili-teck que je voulais expérimenter. Le vrai teck coute cher, demande beaucoup d'entretien, et est passablement lourd. Le simili-teck vendu par certaines entreprises et magasins nautiques, est ridiculement cher pour un morceau de plastique avec un motif de bois imprimé dessus. Mon idée, utiliser la quantité de retailles de contreplaqué d'okumé marin 1/8" d'épais qu'il me reste, les tailler en bandes de 2" de large, et les recouvrir d'une mince couche de fibre de verre avec une résine époxy résistante aux UV puis compléter avec un vernis polyuréthane a deux composants de qualité. Puis je colle ces bandes sur le plancher en laissant un intervale de 1/4" entre chaque, intervalle que je remplis ultimement avec un peu de sikaflex noir. Mais j'ai pas encore fini de réfléchir a tout ca, il me reste a penser a comment je pourrais donner a mes bandelettes, une texture anti-dérapante, et aussi je me questionne au sujet de la durabilité du vernis, exposé aux rayons du soleil. Quand cela sera fait, il restera la pose de renforts la ou les winches de génois seront fixés, poser un accès pour insérer une barre franche d'urgence, et un peu de finition avant d'appliquer la peinture.
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I am talking about those goddamned "heavy duty" tarps sold by Rona. Last october 27th, taking advantage of an awsome day with calm winds and a temperature well above average, I replaced the tarp covering the front of the boat. I made an entry in my blog about this. It is ridiculous, that a tarp labelled "heavy duty" becomes totaly burned by the sun after 3 months. I dont know if the Rona purchasers got comments or complaints about these tarps but it seems they choosed another supplier. That's what it seems, at first glance, because the package is different. It says it is made in Viet-Nam while the others were made in China. Still, as I unpacked it, I felt that the texture, the look, the finish, all, seems identical to the China junk. I'll see, next summer, how it will perform under the sun. Until then, that new tarp will have to get through the winter, a much lesser ordeal in term of UV exposition.

Last spring, I made myself a list of things to do this summer, as I do every time. And now that the season is over, I, once again, realize I barely accomplished half of what I planned to do. The work at the bow and some late finishing at the cockpit are still undone. I was planning to remove the wooden frame covering the boat, this summer, and it is still there for one more winter. When I think that at the origin, when I built it, in fall 2007, I thought I would remove it the following summer.

At the bow, I want to fix a compartment to store the anchor chain, reinforce the floor to support the electric winch that will lower and raise the anchor, finish the floor like the rest around the cabin top, with a 1/8" thick okume plywood that I laminate with a thin layer of fiberglass, and installing a professionnal-looking hatch to replace the ugly cover at the front. In the cockpit, I want to give a try to my idea of a teak imitation on the floor. Reak teak is expensive, requires lots of maintenance and is heavy. Teak imitation sold by some companies and nautical stores is ridiculously expensive considering its just some plastic with a wooden texture printed on it. My idea, use the 1/8" thick okume plywood offcuts and make 2" wide strips with them, then cover them with a thin fiberglass ply with an UV resistant resin and finish with some good quality, two-components polyurethane varnish. Then I glue these stripes on the floor with a 1/4" gap between them, that I fill with some black sikaflex. But I am not done thinking about this, I still have to figure out how to make these stripes, non slipery, and also I am worry about the durability of the varnish under the sun. When that will be done, I still need to fix some reinforcements where the genoa gib winches will be fixed, fix an access to insert an emergency tiller, and some late finishing before painting.

Fini de poser les hublots! / Done with portholes!

La température aidant, j'ai terminé de poser mes derniers hublots durant la fin de semaine de l'Action de Grace. Le résultat final est assez impressionnant et change totalement l'apparence de la cabine. J'ai eu quelques problèmes qui m'ont retardé, avec les hublots Lewmar que j'ai retapé. Les joints d'étanchéités étaient usés et avaient besoin d'etre remplacés. Au début, considérant le prix excessif demandé par Lewmar pour un joint de remplacement, j'ai choisi de fabriquer ces joints avec du tube de latex. Mais j'ai eu des problèmes a vouloir faire tenir le latex en place, aucune colle ne semble bien adhérer a la fois au latex et a l'aluminium du cadre. Résigné, j'ai acheté les joints de remplacement de Lewmar. L'installation de ces joints est très pénible et une fois en place, je me rend compte que les fenetres ne ferment plus. J'ai alors fouillé un peu dans des forums de discussion sur internet, au sujet des hublots Lewmar, et j'ai trouvé des messages de gens qui ont effectivement eu le meme problème que moi. Il est expliqué que ces joints sont fait de néoprène et qu'ils finissent par prendre leur forme avec le temps mais pour les aider au début, on peut placer des cales sous les blocs des charnières et des loquets, afin d'élever la fenetre de quelques millimètres pour la permettre de fermer. Alors je me suis taillé des cales de 2 millimètres d'épais dans une retaille d'acrylique et finalement, le problème a été réglé. Devoir retaper d'autres hublots Lewmar maintenant, j'achèterais du néoprène en feuille, ca se trouve aisément sur le net, de l'épaisseur qu'on veut, et je me les taillerais moi meme. Le néoprène est nettement plus facile a coller que le latex et me donnerait un travail tout aussi professionnel a une fraction du prix des joints de remplacement de Lewmar.
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With the weather on my side, I finished installing the remaining portholes in the Thanksgiving weekend. The result is quite impressive and completely changed the look of the cabin. I had some problems that slowed me down, with those Lewmar portholes that I fixed. The seals were worn-out and needed to be replaced. At first, considering the price asked by Lewmar for their replacement seals, I choosed to make the seals with some latex tubing. But then I got more problems fixing the latex tubing, it does not seem to be possible to find a glue that is compatible both to latex and aluminum. Despaired, I bought the replacement seals from Lewmar. The installation was very difficult and once in place, I found that the windows were no longer closing properly. I did a bit of searching on forums on the net, about Lewmar portholes, and found the solution. It is said that these seals are made of neoprene that ends up taking a shape after a while but to help the closing of the window in the first months, some pieces of thin plastic can be placed under the locks and the hinges to raise the window a few millimeters. So I cut myself a few pieces of plastic, 2 millimeter thick and that solved the problem. Now, if I had to repair more Lewmar portholes and replace worn seals, I would buy neoprene sheets, easily found on the net, any tickness you need, and I would cut off the seals myself. Neoprene is also easier to glue than latex and would give a professionnal-looking result at a fraction of the price asked by Lewmar for their own replacement seals.

Installer des hublots / To install portholes

Je profite des dernières douces journée d'automne pour poser des hublots a la cabine. Un ami a moi a trouvé dans le container de déchets en métal de la marina, il y a de ca 3 ans, des hublots de marque Lewmar. Bien qu'ils soient un peu défraichis, que les joints d'étanchéité ne soient plus étanches, et qu'il faille confectionner des cadres en aluminium qui iront a l'intérieur, un peu d'huile de coude, de frottage et remplacer ces joints en feraient des hublots encore tout a fait utilisables. Quand on sait combien les magasins de matériel nautique demandent pour ces hublots, le prix qu'il m'en a couté pour les remettre en état est bien peu. Je me suis donc retrouvé avec 6 hublots rectangulaires de 16 pouces, 2 de 13 pouces, et une grande écoutille de 20 pouces. Cette écoutille, je la destine a etre posée a l'avant a la place de cette trappe lourde et encombrante qu'on soulève pour entrer a l'intérieur par la section de la toilette. Quand j'ai laminé les panneaux de Core-Cell qui allaient constituer les cotés du toit de la cabine, j'avais déja les hublots entre mes mains, et j'ai pu alors placer les pièces de renfort en chene blanc, la ou ils iraient, afin d'éviter de comprimer le Core-Cell lors de l'installation de ces hublots. On peut voir par transparence, la ou ces renforts sont situés, sur certaines des photos. Les deux petits hublots rectangulaires de 13 pouces sont situés dans la section de la
toilette.
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I use the last mild days of fall to install portholes to the cabin. A friend of mine found a bunch of Lewmar brand portholes in the marina's metal garbage container 3 years ago. Although they were not looking too good at first, that the seals were worn out and the aluminum frame that goes inside was missing, some elbow grease, replacing those seals and cleaning them would make them serviceable again. I ended up with some really nice portholes that would be just fine for me, at a fraction of the usual price asked in boat supplies stores. There's 6 rectangular, 16 inches long portholes, 2 smaller 13 inches long ones, and a large 20 inches hatch. I plan to install that hatch at the front, instead of that bulky and ugly cover I have to lift to access the inside through the toilet section. When I laminated the panels that would form the sides of the new roof, I already had the portholes at hand, and so I could already plan, were I would put them and install pieces of white oak as reinforcments to prevent the Core-Cell from being compressed by the installation ot these portholes. By transparency, we can see some of these pieces of reinforcments on some of the photos. I put the smaller 13 inches long rectangular portholes in the toilet section.





Les 6 hublots rectangulaires de 16 pouces vont sur les cotés de la cabine.
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The 6 rectangular 16 inches portholes goes on the cabin's side.



Les hublots qui vont a l'avant de la cabine ont une forme irrégulière et ne sont pas ouvrables. Bien des gens n'auraient fait qu'appliquer une pièce de plexiglass de 1/8 de pouce d'épais coupé selon la forme voulue et les auraient vissés en place avec un peu de Sikaflex pour l'étanchéité. Je trouve que faire comme cela manque de finition et que ce n'est pas très solide. J'ai choisi de découper dans du plexiglass de 1/2 pouce d'épais, soit un peu moins que l'épaisseur de mes murs, des panneaux correspondant au trous prévus dans le mur, et maintenair les plexiglass en place avec des cadres en aluminium tant a l'intérieur qu'a l'extérieur, prenant en sandwich le plexiglass et le mur. J'ai fait faire ces cadres en aluminium sur mesure selon mes dimensions et le sous traitant les a aussi anodisé afin de les protéger contre la corrosion. On voit sur cette photo, les deux hublots du centre, installés, en pleine noirceur alors qu'il est 8 heures du soir (je venais tout juste de finir de les installer), le 29 septembre 2010. C'est solide.
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The portholes that goes at the front of the cabin have an irregular shape and cannot be opened. Many people would have contented themselves with a piece of thin plexiglass screwed over the opening with some sikaflex for watertightness. But I feel that doing like that does not look nice and is not very sturdy. I choosed to cut in a piece of plexiglass 1/2 inches thick, slightly less than the tickness of the walls, panels corresponding to the cutouts in the walls, and fix them in place using aluminum frames both inside and outside, just like a sandwich with the plexiglass and the wall in the middle. I had these aluminum frames cut to my dimensions by a subcontractor that also anodized them for rust protection. On this photo, we see the centermost portholes, in total darkness as it was 8h in the evening (I just finished installing them), september 29th, 2010. It is sturdy.

Finir l'intérieur / To finish the inside

Avant la fin de la saison, je voudrais terminer la pose des pièces de bois servant a renforcer le toit de la cabine. Exactement aux memes endroits que la ou se trouvaient auparavant au plafond de l'ancien toit, des pièces de renforts en contreplaqué, j'ai posé des pièces en chene blanc qui contribuent a donner de la rigidité et de la force au toit de la cabine. Il me reste a poser d'autres pièces qui vont solidifier l'assemblage du toit.
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Before the end of the season, I would like to finish installing pieces of wood that will act as reinforcment for the cabin roof. Exactly at the same place where were located stripes of plywood in the ceiling of the old roof, I put pieces of white oak that contributes in giving stiffness and strenght to the new roof. I still have some more pieces to put, that will strengten the whole roof assembly.

Essais de peinture / Paint tries

Par une belle journée de mois de septembre, j'ai appliqué une premiere couche de peinture sur le toit de la cabine. J'ai utilisé une peinture polyuréthane a deux composants vendue chez Citadel, la ou je m'approvisionne en époxy et en fibre de verre, a Notre-Dame du Mont Carmel. Cette peinture exige qu'il fasse au moins 20 degrés, et que ca ne soit pas trop humide, afin d'etre appliquée. Elle commence a durcir au bout de 30 a 45 minutes, alors, il ne faut pas perdre de temps a l'appliquer, et pour des grands travaux, procéder par étapes. Je l'ai appliquée au rouleau. La peinture en elle-meme a excellé, elle est devenue dure et lisse exactement comme on l'imagine pour ce type de peinture. Cependant, je n'ai pas aimé les rouleaux spéciaux pour ce genre de peinture, également obtenus chez Citadel, avec lesquels j'ai eu de la difficulté a maitriser l'application de la peinture. Soit j'en appliquais trop ou pas assez. Le résultat fut des endroits ou on voit presque le fibre de verre au travers de la peinture, et d'autres endroits ou ca a fait d'affreuses coulisses, que je vais devoir sabler avant d'appliquer une seconde et une troisiemme couche. Je ferai des expériences avec d'autres types de rouleaux a ce moment-la.
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By a nice day of september, I applied a first coat of paint over the cabin roof. I used a two-components polyurethane paint that I bought at Citadel, where I also get my epoxy and fiberglass, in Notre-Dame du Mont Carmel. That paint requires a minimum temperature of 20 degrees and a low humidity level. It has a pot life of about 30 to 45 minutes and so, there is no time to loose to spread it, and for a large job, to do it in many steps. I applied the paint with rollers. The paint by itself did a very good job. It became hard and smooth as one can expect for that kind of paint. However, I did not like the special rollers, also supplied by Citadel. I had a hard time mastering them. I was either putting too much paint or not enough. The result, some spots where one can almost see the fiberglass through the paint, and other spots where it made awful bulges that ran down the walls. I will have to sand them off before applying a second and a third coat of paint. I will do experiments using differents types of rollers at that time.