Schéma d'une lampe LED : structure des drivers les plus simples

Les sources lumineuses à LED gagnent rapidement en popularité et remplacent les lampes à incandescence économiquement inefficaces et les dangereuses lampes fluorescentes. Elles consomment l'énergie de manière efficace, durent longtemps, et certaines d'entre elles peuvent être réparées après une panne.

Pour effectuer correctement le remplacement ou la réparation d'un élément défectueux, un schéma de lampe LED et une connaissance des caractéristiques de construction sont nécessaires. Nous avons examiné ces informations en détail dans notre article, en accordant une attention particulière aux variétés de lampes et à leur construction. Nous avons également fourni un bref aperçu de la structure des modèles LED les plus populaires de fabricants renommés.

Comment est conçue une lampe LED ?

Une connaissance approfondie de la construction d'un luminaire LED peut être nécessaire dans un seul cas : si vous devez réparer ou améliorer la source lumineuse.

Les bricoleurs amateurs, disposant d'un kit de composants, peuvent assembler eux-mêmes une lampe à LED, mais un débutant n'y parviendra pas.

Étant donné que les appareils à LED sont devenus la base des systèmes d'éclairage des appartements modernes, la capacité à comprendre la structure des lampes et à les réparer peut économiser une part significative du budget familial.

En revanche, après avoir étudié le schéma et possédant des compétences élémentaires en électronique, même un débutant pourra démonter la lampe, remplacer les pièces cassées et rétablir la fonctionnalité de l'appareil. Pour consulter les instructions détaillées sur le diagnostic des pannes et le réparer vous-même, veuillez cliquer sur ce lien.

La réparation d'une lampe LED a-t-elle un sens ? Absolument. Contrairement aux lampes à incandescence à 0,10 € pièce, les appareils à LED coûtent cher.

Supposons que la « poire » GAUSS coûte environ 0,80 €, et une alternative de meilleure qualité OSRAM – 1,20 €. Le remplacement d'un condensateur, d'une résistance ou d'une diode coûtera moins cher, et la durée de vie de la lampe peut être prolongée par un remplacement opportun.

Il existe de nombreuses variétés de lampes LED : bougies, poires, sphères, spots, capsules, rubans, etc. Elles diffèrent par leur forme, leur taille et leur construction. Pour visualiser la différence avec une lampe à incandescence, examinons un modèle courant en forme de poire.

Au lieu d'une ampoule en verre, un diffuseur dépoli ; le filament a été remplacé par des diodes à longue durée de vie sur une carte ; la chaleur excédentaire est évacuée par un radiateur, et la stabilité de la tension est assurée par un driver.

Si l'on fait abstraction de la forme habituelle, on ne peut remarquer qu'un seul élément familier : le culot. La gamme de tailles des culots est restée la même, ils s'adaptent donc aux douilles traditionnelles sans nécessiter de changer le système électrique. Mais la similitude s'arrête là : le fonctionnement interne des appareils à LED est bien plus complexe que celui des lampes à incandescence.

Les lampes LED ne sont pas conçues pour fonctionner directement sur le secteur 220 V, c'est pourquoi un driver est intégré à l'appareil, servant à la fois d'alimentation et de contrôle. Il est composé de nombreux petits éléments dont la tâche principale est de redresser le courant et de réduire la tension.

Variétés de schémas et leurs particularités

Pour créer la tension optimale pour le fonctionnement du dispositif à diodes, un driver est assemblé à partir d'un circuit avec condensateur ou transformateur abaisseur. La première option est moins chère, la seconde est utilisée pour équiper les lampes puissantes.

Il existe également une troisième variété : les circuits inverseurs, qui sont mis en œuvre soit pour l'assemblage de lampes à intensité variable, soit pour les dispositifs comportant un grand nombre de diodes.

Option #1 — avec des condensateurs pour réduire la tension

Examinons un exemple avec un condensateur, car ce type de circuit est courant dans les lampes domestiques.

Schéma élémentaire du driver d'une lampe LED. Les principaux éléments qui réduisent la tension sont les condensateurs (C2, C3), mais la même fonction est également assurée par la résistance R1.

Le condensateur C1 protège des parasites du réseau électrique, et C4 lisse les ondulations. Au moment de l'application du courant, deux résistances – R2 et R3 – le limitent et le protègent simultanément contre un court-circuit, et l'élément VD1 convertit la tension alternative.

Lorsque l'alimentation en courant est interrompue, le condensateur se décharge à l'aide de la résistance R4. Soit dit en passant, R2, R3 et R4 ne sont pas utilisés par tous les fabricants de produits LED.

Pour la vérification d'un condensateur, on utilise assez souvent un multimètre.

Inconvénients du circuit avec condensateurs :

1. Possible grillage des diodes, car la stabilité de l'alimentation en courant n'est pas assurée. La tension sur la charge dépend entièrement de la tension d'alimentation.
2. Il n'y a pas d'isolation galvanique, il existe donc un risque de choc électrique. Il est déconseillé de toucher les éléments sous tension lors du démontage des lampes, car ils sont en phase.
3. Il est pratiquement impossible d'atteindre des courants de luminescence élevés, car cela nécessiterait d'augmenter la capacité des condensateurs.

Cependant, les avantages sont également nombreux, et c'est grâce à eux que les condensateurs restent populaires. Les points positifs sont la simplicité d'assemblage, une large plage de tensions de sortie et un coût peu élevé.

Vous pouvez expérimenter en toute confiance la fabrication maison, d'autant plus que certaines pièces se trouveront dans de vieux récepteurs ou téléviseurs.

Option #2 — avec un pilote à découpage

Contrairement au driver linéaire avec condensateur, le driver à impulsions protège efficacement les LED contre les variations de tension et les perturbations du réseau.

Un exemple d'appareil à impulsions est le modèle électronique populaire CPC9909. Examinons de plus près ses caractéristiques. Son efficacité atteint 98 % — un niveau où l'on peut vraiment parler d'économies d'énergie et d'économie.

Le circuit intégré CPC9909, développé par la société Clare, est souvent utilisé pour l'assemblage maison de luminaires LED, y compris de puissance augmentée. Le contrôleur est logé dans un boîtier compact en plastique.

L'alimentation de l'appareil peut se faire directement à partir d'une haute tension – jusqu'à 550 V, car le driver est équipé d'un stabilisateur intégré. Grâce à ce même stabilisateur, le circuit est devenu plus simple et le coût plus bas.

Schéma du driver LED basé sur le circuit intégré CPC9909. Avantages du schéma : possibilité de fonctionner dans une plage de température de -55 °C à +85 °C et alimentation en courant alternatif.

Le circuit intégré est utilisé avec succès pour le développement de réseaux électriques d'éclairage de secours et de réserve, car il convient aux schémas de convertisseurs élévateurs.

À la maison, on assemble le plus souvent sur la base du CPC9909 des luminaires alimentés par batteries ou des drivers d'une puissance ne dépassant pas 25 W.

Option #3 — avec un pilote dimmable

Le réglage de la luminosité des appareils d'éclairage permet de définir le niveau d'éclairage souhaité dans la pièce. C'est pratique pour créer des zones séparées, réduire la luminosité en journée ou mettre en valeur des objets d'intérieur.

Grâce à un variateur, l'utilisation de l'énergie électrique devient plus rationnelle et la durée de vie de l'appareil électrique augmente.

Exemple de luminaire de style « rétro » avec variateur. De par son aspect, la lampe de bureau ressemble à une lampe à pétrole et dispose d'une poignée de réglage de la luminosité sur le côté.

Il existe deux types de drivers dimmables, chacun avec ses avantages. Les premiers fonctionnent avec une commande PWM.

Ils sont installés entre la lampe et le bloc d'alimentation. L'énergie est fournie sous forme d'impulsions de différentes durées. Un exemple d'utilisation d'un driver avec régulation PWM est une bande défilante.

Test d'un driver dimmable de 40 W. Il est destiné aux luminaires de bureau, ainsi qu'aux appareils pour parkings et bâtiments publics où un mode d'économie d'énergie est requis.

Les drivers dimmables du second type agissent directement sur l'alimentation électrique et sont utilisés pour les dispositifs à courant stabilisé.

Lors du réglage du courant, une modification de la teinte de la lumière peut se produire : les diodes blanches, lorsque le courant diminue, commencent à émettre une lumière légèrement jaune, et lorsqu'il augmente, une lumière bleue.

Aperçu et test des lampes LED populaires

Bien que les principes de conception des circuits des drivers de différents dispositifs d'éclairage soient similaires, il existe des différences tant dans l'ordre de connexion des composants que dans leur sélection.

Examinons les schémas de 4 lampes qui sont disponibles dans le commerce. Si vous le souhaitez, vous pouvez les réparer vous-même.

Si vous avez de l'expérience avec les contrôleurs, vous pouvez remplacer les composants du circuit, le ressouder et l'améliorer légèrement.

Cependant, un travail minutieux et les efforts de recherche de composants ne sont pas toujours justifiés – il est plus facile d'acheter un nouvel appareil d'éclairage.

Option #1 – lampe LED BBK P653F

La marque BBK propose deux modifications très similaires : la lampe P653F diffère du modèle P654F uniquement par la conception de l'unité émettrice. Par conséquent, le schéma du driver et la conception de l'appareil dans son ensemble pour le deuxième modèle sont construits selon les principes du premier.

La carte a des dimensions compactes et une disposition réfléchie des composants, pour la fixation desquels les deux faces sont utilisées. La présence d'ondulations s'explique par l'absence d'un condensateur de filtrage qui devrait se trouver en sortie.

Des défauts sont facilement détectables dans la conception. Par exemple, l'emplacement du contrôleur : partiellement dans le radiateur, sans isolation, et partiellement dans le socle. Le montage sur le circuit intégré SM7525 fournit une sortie de 49,3 V.

Option #2 – lampe LED Ecola 7W

Le radiateur est en aluminium, le culot en polymère thermorésistant de couleur grise. Sur la carte de circuit imprimé d'une épaisseur d'un demi-millimètre, 14 diodes sont fixées et connectées en série.

Entre le radiateur et la carte se trouve une couche de pâte thermoconductrice. Le culot est fixé par des vis autotaraudeuses.

Le schéma du contrôleur est simple, réalisé sur une carte compacte. Les LEDs chauffent le plateau de base jusqu'à +55 ºC. Il n'y a pratiquement pas de pulsations, et les interférences radio sont également exclues.

La carte est entièrement placée à l'intérieur du culot et est connectée par des fils raccourcis. La survenue de courts-circuits est impossible car le pourtour est en plastique, un matériau isolant. Le résultat en sortie du contrôleur est de 81 V.

Option #3 – lampe démontable Ecola 6W GU5,3

Grâce à sa construction démontable, vous pouvez réparer vous-même ou améliorer le driver de l'appareil.

Cependant, l'aspect inesthétique et la conception de l'appareil gâchent l'impression. Le radiateur volumineux alourdit le poids, c'est pourquoi une fixation supplémentaire est recommandée lors du montage de la lampe sur la douille.

La carte a des dimensions compactes et une disposition réfléchie des composants, pour la fixation desquels les deux faces sont utilisées. La présence d'ondulations s'explique par l'absence d'un condensateur de filtrage qui devrait se trouver en sortie.

L'inconvénient du schéma est la présence de pulsations notables du flux lumineux et un niveau élevé d'interférences radio, ce qui affectera nécessairement la durée de vie. La base du contrôleur est le circuit intégré BP3122, la valeur en sortie est de 9,6 V.

Nous avons présenté plus d'informations sur les ampoules LED de la marque Ecola dans un autre de nos articles.

Option #4 – lampe Jazzway 7,5W GU10

Les éléments extérieurs de la lampe se détachent facilement, vous pouvez donc accéder au contrôleur assez rapidement en dévissant deux paires de vis autotaraudeuses. Le verre de protection est maintenu par des clips. Sur la carte sont fixées 17 diodes connectées en série.

Cependant, le contrôleur lui-même, situé dans le culot, est généreusement rempli de compound, et les fils sont sertis dans les bornes. Pour les libérer, vous devez utiliser une perceuse ou appliquer une dessoudure.

L'inconvénient du schéma est que la fonction de limiteur de courant est assurée par un simple condensateur. Lors de l'allumage de la lampe, des surintensités se produisent, ce qui entraîne soit le grillage des LEDs, soit la panne du pont de LEDs.

Aucune interférence radio n'est observée – et tout cela grâce à l'absence de contrôleur à découpage, mais à une fréquence de 100 Hz, des pulsations de lumière notables sont observées, atteignant jusqu'à 80 % du niveau maximal.

Le résultat du fonctionnement du contrôleur est de 100 V en sortie, mais dans l'ensemble, la lampe est plutôt considérée comme un appareil faible. Son prix est clairement surévalué et équivaut à celui de marques qui se distinguent par la qualité stable de leurs produits.

Nous avons présenté d'autres caractéristiques et spécifications des lampes de ce fabricant dans l'article suivant.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez découvrir comment sont conçus les drivers pour LED, quelles sont leurs particularités et fonctions, à partir des vidéos présentées ci-dessous.

Analyse du schéma de la lampe LED MR-16 :

Schéma du driver pour l'assemblage maison de lampes d'une puissance allant jusqu'à 15 W :

À quoi ressemble et comment fonctionne le driver FT833A :

Montage maison à partir d'éléments courants :

Actuellement, sur les plateformes commerciales en ligne, il est possible d'acheter des kits et des éléments individuels pour assembler des appareils d'éclairage de différentes puissances.

Si vous le souhaitez, vous pouvez réparer une lampe LED défectueuse ou améliorer une nouvelle pour obtenir un meilleur résultat. Lors de l'achat, nous vous recommandons de vérifier attentivement les caractéristiques et la conformité des pièces.

Avez-vous des questions après avoir lu le matériel ci-dessus ? Ou souhaitez-vous ajouter des informations précieuses et d'autres schémas d'ampoules, basés sur votre expérience personnelle de réparation de lampes LED ? Écrivez vos recommandations, ajoutez des photos et des schémas, posez vos questions dans la section des commentaires ci-dessous.