ECLAIRAGE LED

MESURE DE LA TENSION EN SORTIE DYNAMO (et vitesse km/h du vélo) :
Pour un tour de roue de vélo, étant donné le nombre de paire d’aimants dans le rotor de la dynamo,
le signal de la dynamo subit plusieurs alternances :
Photo 1
Ici on peut voir que la fréquence du signal de la dynamo est 15 fois supérieur à la fréquence de
rotation de la roue (pour 1 tour de roue, le signal dynamo fait 15 alternances).
On peut donc déterminer la vitesse en km/h en fonction de la fréquence du signal dynamo
V (km/h) = (F dynamo x 2 x Pi x Rayon (en m) x 60 x 60) / 1000 x 15
Le rayon de ma roue (pneu compris) fait environ 0.35m
V (km/h) = F dynamo (Hz) x 0.53
MESURE DE LA TENSION A VIDE (phare non branché ou éteint) :
J’ai effectué cette mesure en lançant la roue à la main, je peux donc difficilement atteindre des
grandes vitesses.
Cela donne tout de même une idée de l’allure du signal de la dynamo.
Photo 2
En bas à gauche sont affichés les valeurs de la mesure de la fréquence et de la tension « peak to
peak ».
La fréquence du signal dynamo est de 26.29 Hz, soit 26.29 x 0.53 = 14 km/h
A cette vitesse, dynamo à vide, le signal Vpp = 46.18V (pic à pic) donc la valeur max est Vpp/2 = 23.9V
Nous voyons donc qu’à vide, cette dynamo 6V 2.4W fournit déjà presque 24V à 14 km/h.
MESURE DE LA TENSION EN CHARGE (phare branché et allumé) :
Photo 3
Photo 4
Le phare que j’utilise est équipé d’un limiteur de tension.
Celui-ci joue son rôle est limite la tension à environ 7,9V (Vpp/2). Ceci est plus flagrant sur la photo
4, le sommet de la courbe est aplati.
De ce fait, au delà d’une certaine vitesse, la tension d’alimentation du phare n’augmente plus, cela
permet d’éviter le claquage de l’ampoule, mais ne permet de se donner une réelle idée du
comportement de la dynamo sur une charge sans limiteur de tension.
J’ai donc remplacé le phare par une résistance calculée de cette sorte=
R = U² / P = 6² V / 2.4W = 15 Ohms.
Dans l’essai suivant, la dynamo alimente donc une résistance de 15 Ohms au lieu de l’ampoule.
Photo 5
A une vitesse de 29 x 0.53 = 15.3 km/h, sans limiteur de tension, Vpp = 17,36V alors qu’à la même
vitesse (photo 3) Vpp était égal à 15,6V.
Remarques :
Il ne faut pas confondre Vpp avec V max, ici Vpp = 17.36V et V max = 17.36/2=8.38V
Il ne faut pas non plus confondre Vmax avec V efficace.
V max = V efficace x Racine de 2 = V efficace x 1.414
La valeur EFFICACE est la valeur indiquée par le constructeur de la dynamo (6V pour 2.4W).
A titre indicatif, j’ai fait l’essai avec la résistance de 15 Ohms à la place du phare, et a de plus grandes
vitesses.
J’ai juste remplacé l’oscilloscope par un voltmètre portatif pour pouvoir pédaler et me déplacer (sans
le câble secteur relié à une prise !), le voltmètre fait des mesures en valeurs EFFICACE (V max = V eff x
1.414)
J’ai enregistré, pour une vitesse maxi de 32 km/h, une tension efficace maxi de la dynamo de 6.4V
(avec une charge de 15 Ohms à la place de l’ampoule, et sans limiteur de tension).
Soit une puissance de 6.4² / 15 =2.73W à 32 km/h
Avec ce peu de mesures, pour la dynamo dont je dispose, j’en déduis que pour une puissance
débitée de 2.4W, je dispose effectivement bien d’une tension de sortie d’environ 6V efficace jusqu’à
32 km/h.
Je constate aussi qu’avec le limiteur de tension, la tension de sortie est un peu inférieur à 6.4V
efficace, mais plus stable (si jamais je roule à très grande vitesse par exemple, cette tension ne
dépassera pas le seuil de limitation).
Je conclus donc que si je veux remplacer l’ampoule de mon phare par une ou des LED, je peux
compter sur une tension d’alimentation de 6V ainsi que d’une puissance de 2.4W POUR L’ENSEMBLE
du système électronique alimentant les LED, (LED incluses).
Pour que cela fonctionne correctement, il faudrait limiter le courant du système à 2.4W / 6V = 0.4A.
UNE SOLUTION :
Un pont redresseur à faible chute de tension dans les diodes de redressement.
Un condensateur de filtrage
2 LED de 3W type AVAGO avec diode zener de protection intégrée
(ASMT- Mx2x / ASMT- MxEx Moonstone
-
TM
3W Power LED Light Source)
6V efficace redressé avec un pont redresseur faible chute de tension produit environ
(6 x Racine de 2) – 1.2 = 7.3 V continu
Une LED AVAGO 3W est donnée par le fabricant pour absorber 300 mA à 3.5V
2 LED de ce type en série absorbent 7V / 300mA / 7x0.30=2.1W
C’est un ordre de grandeur, en dimensionnant correctement les composants, il est possible
d’approcher une consommation MAXI de 6V 2.4W sur la dynamo quelque soit la vitesse, avec une
puissance d’éclairage (à 2 LED) de l’ordre de 2W.
Cette petite étude succincte permet juste de se donner une idée de ce que peux cracher une dynamo
6V 2.4W et de ce que l’on peut en faire pour avoir un éclairage à LED de puissance équivalente.
L’étape suivante est de tester un tel montage (très simple à la base).
-
Pont redresseur avec 4 diodes Schottky
Condensateur de filtrage
Une très faible résistance de limitation de courant
2 LED 3W en série
Le tout pour une puissance consommée sur le dynamo de 2.4W maxi et une puissance d’éclairage de
2W minimum (2.4W maxi), avec la protection des LED (contre les surtensions) intégrée aux LED.