Alimentation & Refroidissement

Attention, ce paragraphe se réfère à une Luxeon Star III (3 watt) uniquement.

Une lame luxeon ne requiert pas énormément d’électronique pour fonctionner.
Les seules choses qu’il faut impérativement respecter sont :

1) Mettre une résistance en série avec la LED
2) Mettre la LED dans le bon sens
3) Refroidir la LED avec un dissipateur

Une LED a besoin d’être limitée en courant, sinon elle grille. Pour calculer la résistance, c’est très simple, je reprend le schéma de mon précédent tutoriel.

Le principe de ce schéma est appelé loi des mailles. Cela dit qu’en toute condition

V1 = V2+V3

La charge est dans notre cas la LED luxeon. La documentation constructeur nous donne la tension à ses bornes lorsqu’elle passe son courant nominal.
Dans les conditions standards, on fait passer 700 mA environ dans une Star III et la tension à ses bornes est de 3.45 V.

Par conséquent :

Vrésistance = V1 – VLED = 6 – 3.45 = 2.55 volts
D’autre part, la loi d’ohm donne : R = U/I – I = 700 mA
D’où R = 2.55 / 0.7 = 3.6 Ohm
Cette résistance n’existe pas dans la série classique, on prendra donc 3.3W ce qui conduit à un courant 770 mA qui reste tolérable pour une Luxeon star III correctement refroidie.

Certains utilisateur vont jusqu'à faire passer 1A (résistance de 2.2W) dans la luxeon, censée tenir à ce courant, mais avec un refroidissement bien plus important. Je ne recommande pas cette utilisation limite qui risque de réduire la vie de la LED (certes déjà très longue). Si vous utilisez des piles rechargeables, vous pouvez aller jusqu'à mettre 5 batteries en série pour compenser la différence de tension des éléments rechargeable (1.2 volts contre 1.5 volts). N’utilisez que des batteries NiMH qui sont disponible en 2300 mAh couramment (cependant une pile normale fournit 2800 mAh). Mettre 5 éléments en série présente la difficulté qu’il faut trouver le coupleur adéquat (6 piles) et d’y mettre un élément fictif.
Pour commander l’illumination de la LED, ajouter en série un interrupteur entre le + des piles et la résistance. Prévoir un modèle capable de passer les 750 mA de la LED luxeon, oubliez les microswitch qui ne permettent pas de passer un tel courant.

Calcul de la puissance nécessaire pour la résistance :
P = R.I2 = 3.3 x (0.772) = 1.95 watt. Par sécurité une résistance de 3 ou 4 watt sera choisie, afin de mieux résister à la température. Un modèle céramique ou de type vitrifiée fera parfaitement l’affaire.
Pour raccorder la LED, plusieurs plots soudables sont accessible sur le substrat de la Star III. Ils sont labélisés + et -, respectez la polarité. Il n’est pas nécessaire de relier tous les points, un seul + et un seul – suffisent. La Star III comporte plusieurs séries de contacts afin de faciliter le choix du positionnement du passage des fils en arrière du substrat.

Une STAR III monté avec son optique et
son double dissipateur

Refroidissement :
Pour refroidir la LED luxeon, je préconise l’utilisation de deux dissipateurs collés l’un derrière l’autre. Coller l’assemblage sur la partie arrière (en aluminium) de la Star III. Pour un collage permettant une bonne conduction de la chaleur vers le dissipateur, utilisez de la résine chargée à l’aluminium type aramétal. Mélanger en proportion 1:1 la poudre et la résine (ne pas suivre la notice sur ce point). Mélanger la pâte liquide pendant 40 secondes pour bien l’uniformiser. Travailler la résine à température ambiante (au dessus de 20°C sinon elle ne polymérisera pas) et dans un endroit aéré.
Egrener, griffer, poncer légèrement les surfaces à encoller avant d’appliquer la résiner, tartiner généreusement de résine et presser. Laisser l’assemblage sous une lampe de bureau placée à 10 cm pour catalyser la prise.

L’utilisation d’une simple résistance pour alimenter la luxeon présente l’avantage de la simplicité et du prix de revient.
Le revers de la médaille est que l’illumination baisse lorsque les piles déclinent. En effet, si on reprend la loi des mailles plus haut, si V1 (piles) baisse et que la tension aux bornes de la LED reste sensiblement la même, la tension aux bornes de la résistance diminue. Et comme la résistance ne change pas, c’est le courant qui la traverse qui baisse.
D’autre part, la résistance… résiste ! en effet, l’absorption par la résistance de la différence de tension entre les piles et la LED crée une dissipation thermique : la résistance fait l’effet d’un radiateur électrique, elle chauffe.
Pour contrer ces effets, on utilise une alimentation à découpage de type régulateur de courant comme le détaille la page précédente.

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