Lampe LED à faire soi-même : schéma, subtilités de conception, assemblage autonome

Les luminaires LED sont largement employés dans l'organisation de l'éclairage domestique, extérieur et industriel. Leurs principaux avantages sont l'économie d'énergie, le respect de l'environnement et la facilité d'entretien.

Une lampe LED fabriquée par vos soins trouvera certainement son utilité dans votre maison. Vous trouverez dans l'article présenté des instructions détaillées pour la fabrication, ainsi que les schémas de montage.

Principe de fonctionnement d'un appareil LED

La base d'une lampe LED est un semi-conducteur unilatéral dont la taille est de quelques millimètres. Il y a un mouvement unidirectionnel des électrons, ce qui permet de convertir le courant alternatif en courant continu.

Le cristal de LED, composé de plusieurs couches, présente deux types de conductivité électrique : celle des particules chargées positivement et négativement.

Le côté contenant un nombre minimal d'électrons est appelé type p (trou), tandis que l'autre, avec un plus grand nombre de ces particules, est appelé type n (électronique).

Entre les deux faces de l'élément LED, il existe une frontière conditionnelle – la jonction électron-trou (p-n). Ici, les particules entrent en collision, ce qui produit une émission de lumière.

Lors de la collision des éléments sur la jonction p-n, ils entrent en contact, générant des photons, particules de lumière. Si le système est maintenu sous tension constante, la LED émettra un flux lumineux stable. Cet effet est utilisé dans toutes les conceptions de lampes LED.

Quatre variétés d'appareils LED

En fonction de l'emplacement des LED, ces modèles peuvent être divisés en catégories suivantes :

1. DIP. Le cristal est assemblé avec deux conducteurs, au-dessus desquels se trouve un amplificateur. Cette modification a été largement utilisée dans la fabrication d'enseignes et de guirlandes lumineuses.
2. «Piranha». Les appareils sont assemblés de manière similaire à la version précédente, mais comportent quatre sorties. Des structures fiables et robustes sont le plus souvent utilisées pour l'équipement des voitures.
3. SMD. Le cristal est placé sur le dessus, ce qui améliore considérablement la dissipation de la chaleur et contribue à réduire la taille des appareils.
4. COB. Dans ce cas, la LED est soudée directement sur la carte, ce qui favorise une augmentation de l'intensité lumineuse et une protection contre la surchauffe.

L'inconvénient majeur des dispositifs COB est l'impossibilité de remplacer des éléments individuels, ce qui oblige à acheter un nouveau mécanisme à cause d'une seule puce défectueuse.

Dans les lustres et autres appareils d'éclairage domestique, la conception SMD est généralement utilisée.

Structure des lampes LED

Une lampe LED se compose des six parties suivantes :

• la LED ;
• culot ;
• driver ;
• le diffuseur ;
• le radiateur.

L'élément actif d'un tel appareil est la LED, qui génère un flux d'ondes lumineuses.

Les appareils LED peuvent être conçus pour différentes tensions. Les petites unités de 12-15 W et les luminaires plus grands de 50 watts sont les plus demandés.

Le culot, qui peut avoir différentes formes et tailles, est également utilisé pour d'autres types de lampes – fluorescentes, halogènes, à incandescence. Cependant, certains appareils LED, comme les bandes LED, peuvent se passer de cette pièce.

Un élément important de la construction est le driver, qui convertit la tension du secteur en courant nécessaire au fonctionnement du cristal.

Le fonctionnement efficace de la lampe dépend en grande partie de ce composant ; de plus, un driver de qualité, doté d'un bon isolement galvanique, assure un flux lumineux constant et vif sans aucun scintillement.

Une LED standard produit un faisceau de lumière directionnel. Pour modifier son angle de distribution et fournir un éclairage de qualité, un diffuseur est utilisé. Une autre fonction de ce composant est de protéger le circuit contre les influences mécaniques et environnementales.

Le radiateur est conçu pour évacuer la chaleur, dont l'excès pourrait endommager l'appareil. Un fonctionnement fiable du radiateur permet d'optimiser le rendement de la lampe et de prolonger sa durée de vie.

Plus cette pièce est petite, plus la charge thermique que la LED devra supporter sera élevée, ce qui affectera la rapidité de son épuisement.

Avantages et inconvénients d'une lampe artisanale

Les magasins spécialisés proposent un large choix d'appareils LED. Cependant, il est parfois impossible de trouver dans la gamme un appareil répondant aux paramètres nécessaires. De plus, les appareils LED sont traditionnellement d'un coût élevé.

Les inconvénients des produits incluent l'absence de garantie du fabricant. De plus, en cas d'assemblage négligé, ces appareils peuvent avoir un aspect inesthétique.

Cependant, il est tout à fait possible d'économiser de l'argent et d'obtenir une lampe idéale en effectuant soi-même l'assemblage. Cela n'est pas difficile et il suffira de connaissances techniques de base et de compétences pratiques.

Un appareil LED fabriqué par vos soins présente de nombreux avantages significatifs par rapport à un équivalent acheté en magasin. Ils sont économiques : avec un assemblage soigné et l'utilisation de composants de qualité, la durée de vie atteint 100 000 heures.

Ces appareils présentent un haut degré d'efficacité énergétique, déterminé par le rapport entre la puissance consommée et la luminosité de la lumière produite. Enfin, leur coût est bien inférieur à celui des équivalents fabriqués en usine.

Problèmes de la fabrication maison

Les principales questions à résoudre lors de la fabrication de lampes LED sont la conversion du courant électrique alternatif en courant pulsé et son lissage en courant continu. De plus, il faut limiter l'intensité du courant à 12 volts, nécessaire pour alimenter la diode.

Pour créer vous-même un luminaire à LED, vous pouvez utiliser des pièces achetées dans des magasins spécialisés ou des composants provenant d'appareils grillés.

En concevant l'appareil, il convient également de résoudre un certain nombre de problèmes de conception, à savoir :

• comment disposer le circuit et les LEDs ;
• comment isoler le système ;
• comment assurer l'échange thermique dans l'appareil.

Avant l'assemblage, il est souhaitable de réfléchir à tous ces problèmes en tenant compte des exigences imposées à une source lumineuse artisanale.

Schémas de lampes LED

Tout d'abord, il convient de choisir une option d'assemblage. Il existe deux méthodes principales, chacune avec ses propres avantages et inconvénients. Nous les examinerons plus en détail ci-dessous.

Version avec pont de diodes

Le schéma comprend quatre diodes connectées dans des directions opposées. Grâce à cela, le pont peut transformer le courant secteur de 220 V en courant pulsé.

Le schéma du pont de LEDs se caractérise par sa simplicité et sa logique. Même un débutant qui apprend les bases du travail indépendant peut le réaliser.

Cela se produit de la manière suivante : lorsque les demi-ondes sinusoïdales traversent deux diodes, elles sont modifiées, ce qui entraîne une perte de polarité.

Lors de l'assemblage, un condensateur est connecté à la sortie positive avant le pont ; une résistance de 100 ohms est placée avant la borne négative. Un autre condensateur est installé après le pont : il servira à lisser les fluctuations de tension.

Fabrication de l'élément LED

La manière la plus simple de créer un luminaire LED est de réaliser une source lumineuse à partir d'un luminaire cassé. Il faut vérifier le bon fonctionnement des pièces trouvées, ce qui peut être fait à l'aide d'une batterie de 12 V.

Les éléments défectueux doivent être remplacés. Pour ce faire, il faut dessouder les contacts, retirer les éléments grillés et les remplacer par des neufs. Il est important de respecter l'alternance des anodes et des cathodes, qui sont montés en série.

Si vous devez remplacer seulement 2 à 3 puces, il suffit de les souder sur les emplacements où se trouvaient auparavant les composants défectueux.

Lors d'un assemblage entièrement autonome, vous devez connecter en série 10 diodes en respectant les règles de polarité. Plusieurs circuits réalisés sont soudés aux fils.

Pour fabriquer une lampe, vous pouvez utiliser des cartes à LED que l'on trouve dans les appareils grillés. Il est important de vérifier leur bon fonctionnement.

Lors de l'assemblage des circuits, il est important de veiller à ce que les extrémités soudées ne se touchent pas, car cela pourrait provoquer un court-circuit et endommager le système.

Dispositifs pour une lumière plus douce

Pour éviter le scintillement caractéristique des luminaires à LED, le schéma décrit ci-dessus peut être complété par plusieurs composants. Ainsi, il doit comprendre un pont de diodes, des résistances de 100 et 230 ohms, des condensateurs de 400 nF et 10 µF.

Pour protéger l'appareil des variations de tension, une résistance de 100 ohms est placée au début du circuit, suivie d'un condensateur de 400 nF, puis d'un pont de diodes et d'une autre résistance de 230 ohms, après quoi vient la chaîne de LED assemblée.

Appareils avec résistance

Un tel schéma est également tout à fait accessible à un artisan débutant. Pour le réaliser, vous avez besoin de deux résistances de 12 kΩ et de deux chaînes du même nombre de LED, qui sont soudées en série en respectant la polarité. De plus, une bande du côté de R1 est connectée par la cathode, et l'autre, avec R2, par l'anode.

Les luminaires réalisés selon ce schéma ont une lumière plus douce, car les éléments actifs s'allument tour à tour, ce qui rend la pulsation des flashs presque imperceptible à l'œil nu.

Pour calculer la puissance de la lampe, vous devez connaître la valeur du courant qui traverse les LED. Cette valeur peut être calculée à l'aide de la formule donnée. Il faut noter que la chute de tension sur 12 LED connectées en série est d'environ 36 V.

Les appareils sont utilisés avec succès comme lampe de bureau et à d'autres fins. Pour créer un éclairage optimal, les experts recommandent d'utiliser des bandes de 20 à 40 diodes. Un nombre inférieur donne un faible flux lumineux, et connecter un plus grand nombre d'éléments est techniquement assez difficile à réaliser.

Élément important : le driver LED

Pour le bon fonctionnement d'un appareil LED fait maison, vous devez résoudre la question du driver. Le schéma de ce module est assez simple. L'algorithme de fonctionnement consiste en le passage du courant alternatif de 220 V vers un pont de diodes via un condensateur C1.

Le courant redressé passe aux LED connectées en série HL1-HL27, dont le nombre peut atteindre 80 unités.

Le driver pour un dispositif LED artisanal est assemblé selon le schéma fourni. Vous pouvez également utiliser des composants prêts à l'emploi comme le bp 3122, le bp 2832a ou le bp 2831a.

Pour éviter le scintillement et obtenir une couleur stable et uniforme, il est conseillé d'utiliser le condensateur C2, qui doit avoir une capacité aussi grande que possible.

Boîtiers pour appareils LED

Avant l'assemblage, il est important de déterminer où sera placé le circuit assemblé.

Il existe plusieurs options pour résoudre ce problème — pour placer l'appareil, vous pouvez utiliser :

• culots de lampes à incandescence ;
• les boîtiers de lampes à économie d'énergie ou halogènes grillées ;
• des dispositifs fabriqués à la main.

La première option présente un avantage important. En l'utilisant, vous pouvez facilement visser le dispositif LED assemblé dans le culot, assurant ainsi l'échange thermique.

Il faut noter qu'en plus de l'avantage évident, cette méthode présente également des inconvénients flagrants. La structure assemblée n'a pas un aspect très esthétique, et de plus, il est difficile de réaliser une isolation fiable dans ce cas.

Pour utiliser une lampe à incandescence grillée afin de créer une lampe LED, vous devez d'abord séparer soigneusement l'ampoule en verre du culot, puis retirer le filament. Dans l'espace ainsi créé, placez délicatement le circuit assemblé, et fixez l'ampoule au-dessus de la carte.

Une option pratique et commode consiste à placer l'appareil artisanal dans le boîtier d'une lampe à économie d'énergie. Pour ce faire, vous devez d'abord démonter l'appareil grillé et en retirer la carte de conversion.

Vous pouvez insérer le circuit assemblé en appliquant différentes méthodes :

• Les diodes sont placées dans les trous percés dans le couvercle sous l'ampoule en verre.
• Vous pouvez placer le circuit à l'intérieur du culot, ce qui garantit l'échange thermique. Dans ce cas, les éléments LED sont insérés et fixés dans les trous déjà présents.
• Vous pouvez cacher la carte dans le culot. Pour effectuer ce processus, il est pratique d'utiliser un simple bouchon en plastique de bouteille d'eau.

Pour placer les LED, les artisans utilisent souvent un cercle en plastique ou en carton fait maison, dans lequel sont percés des trous pour les diodes. Avec un travail soigné, ces dispositifs ont un aspect assez esthétique.

Une autre option est l'utilisation du boîtier d'une lampe halogène. Elle n'est pas très répandue car il n'est pas possible de visser la lampe dans le culot dans ce cas. Néanmoins, cette modification est utilisée pour réaliser des indicateurs artisanaux et d'autres appareils.

Si vous avez décidé d'utiliser le corps de l'ampoule pour votre travail, nous vous recommandons de lire notre autre article, où nous avons décrit en détail les méthodes pour démonter différents types d'ampoules. Pour en savoir plus – suivez le lien.

Matériaux pour la fabrication maison

Outre le boîtier, d'autres éléments sont nécessaires pour créer la lampe. Il s'agit avant tout de LED, que vous pouvez acheter sous forme de rubans LED ou d'éléments individuels NK6. L'intensité du courant de chaque pièce est de 100-120 mA ; la tension est de 3-3,3 V.

L'assemblage de certains schémas implique l'utilisation d'éléments supplémentaires, par exemple un driver, de sorte que l'ensemble des composants est examiné séparément pour chaque cas spécifique.

Des diodes de redressement 1N4007 ou un pont de diodes sont également nécessaires, ainsi que des fusibles que l'on peut trouver dans le culot d'un ancien appareil.

Un condensateur sera également nécessaire, dont la capacité et la tension doivent correspondre au circuit électrique utilisé et au nombre d'éléments LED qui y sont utilisés.

Si vous n'utilisez pas de carte prête à l'emploi, vous devez penser à un cadre sur lequel fixer les LED. Pour sa fabrication, un matériau thermorésistant, qui n'est pas un métal et qui ne conduit pas le courant électrique, convient.

Généralement, cette pièce est réalisée en plastiques résistants ou en carton épais. Pour fixer les éléments LED au cadre, vous aurez besoin de clous liquides ou de superglu.

Assemblage d'une lampe LED simple

Examinons la réalisation d'un luminaire dans un culot standard de lampe fluorescente. Pour cela, nous devrons modifier légèrement la liste des matériaux ci-dessus.

Dans ce cas, vous utiliserez :

• un ancien culot E27 ;
• des LED NK6 ;
• un driver RLD2-1 ;
• un morceau de plastique ou de carton épais ;
• de la superglu ;
• du câblage électrique ;
• un fer à souder, des pinces, des ciseaux.

Initialement, il faut démonter le luminaire. Dans les dispositifs fluorescents, la connexion du culot à la plaque avec les tubes se fait à l'aide de loquets. Il est important de trouver le point de fixation et de soulever les éléments avec un tournevis, ce qui permettra de détacher facilement la douille.

Le processus d'assemblage d'une lampe LED faite maison est simple. Dans le boîtier de l'ancien appareil, on insère le driver, sur lequel on installe la carte avec les LED.

En démontant l'appareil, vous devez faire preuve d'une extrême prudence pour ne pas endommager les tubes, à l'intérieur desquels se trouve une substance toxique. En même temps, il faut veiller à l'intégrité du câblage électrique connecté au culot, ainsi que préserver les pièces qu'il contient.

Vous utiliserez la partie supérieure avec les tubes à décharge connectés pour réaliser la plaque nécessaire à la connexion des LED. Il suffit de retirer les éléments tubulaires et de fixer les pièces LED dans les trous ronds restants.

Pour une fixation fiable, il est préférable de réaliser un couvercle supplémentaire en plastique ou en carton, qui servira à isoler les puces.

Dans la lampe, on utilisera des LED NK6, chacune composée de 6 cristaux en connexion parallèle. Elles permettent de créer un appareil d'éclairage assez lumineux avec un minimum d'électricité consommée.

Pour connecter chaque LED au capot, il faut réaliser deux trous. Il convient de les percer soigneusement en suivant strictement le schéma.

La pièce en plastique permet de fixer solidement les éléments LED, tandis que l'utilisation de carton nécessite de fixer en plus les LED à la base à l'aide de clous liquides ou de superglue.

Comme l'appareil est conçu pour utiliser six LED d'une puissance de 0,5 watt chacune, le schéma doit prévoir trois éléments connectés en parallèle.

On peut réaliser un luminaire spectaculaire en utilisant un ruban LED. Cet élément s'insère dans un tube utilisé pour l'éclairage fluorescent.

Dans la structure qui fonctionnera sur le secteur 220 V, il faut prévoir un driver RLD2-1, que vous pouvez acheter en magasin ou fabriquer vous-même.

Pour éviter un court-circuit, il est important d'isoler le driver et la carte l'un de l'autre avant le montage, en utilisant du plastique ou du carton. Comme la lampe ne chauffe presque pas, vous n'avez pas à vous soucier de la surchauffe.

Après avoir rassemblé tous les composants, vous pouvez assembler la structure selon le schéma, puis la brancher au secteur pour vérifier l'éclairage.

L'appareil fonctionnant sur une douille standard avec alimentation 220 V a une faible consommation d'énergie et une puissance de 3 watts. Ce dernier indicateur est 2 à 3 fois inférieur à celui des dispositifs fluorescents et 10 fois inférieur à celui des lampes à incandescence.

Bien que le flux lumineux ne soit que de 100 à 120 lumens, grâce à sa couleur blanc éclatant, la lampe semble beaucoup plus lumineuse. Le luminaire assemblé peut être utilisé comme lampe de bureau ou pour éclairer une petite pièce, comme un couloir ou un débarras.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir les explications détaillées d'un spécialiste sur le montage d'un luminaire LED fait maison :

Les lampes à LED fabriquées maison ont des caractéristiques techniques élevées. Elles ne sont presque pas inférieures aux modèles d'usine en termes de solidité, fiabilité et durabilité.

Le montage de tels dispositifs est accessible à presque tout le monde : pour le réussir, il suffit de suivre strictement les schémas et d'effectuer soigneusement toutes les manipulations prescrites.

Peut-être avez-vous déjà fabriqué une lampe LED vous-même et pouvez-vous donner un précieux conseil aux visiteurs de notre site ? Ou avez-vous des questions après la lecture de l'article ? Veuillez laisser vos commentaires dans le bloc ci-dessous.