Utilisation en modélisme ferroviaire des rubans de LEDs CMS.

Ces rubans offrent de très bonnes performances lumineuses, et sous réserve d'une utilisation correcte, sont quasiment indestructibles à l'usage. Nous verrons que l'utilisation en éclairage de voitures par exemple devra tenir compte d'un certain nombre d'éléments pour obtenir un fonctionnement sans risque pour les Leds et le matériel qui les alimente.

ruban a LEDs

Caractéristiques électriques :

Les Leds CMS sont branchées en série par blocs de 3 et 2 blocs de 3, donc 6 Leds, constituent un bloc sécable à un endroit précis (voir petit dessin d'une paire de ciseaux).
Entre chaque bloc de 3 Leds, se trouve un condensateur.

trait de coupe

En fonctionnement typique, une Led blanche présente une tension seuil de 3 volts sous un courant de 20 mA.
Groupées par 3 en série, leurs tensions seuil s'ajoutent et on obtient donc 9 volts.
Si on alimentait tel quel ce circuit sous 12 volts, les diodes Leds grilleraient presque instantanément car le courant qui les traverserait dépasserait alors la valeur limite autorisée, de 20 mA environ.
Pour alimenter sous 12 volts, on a recours une résistance CMS de 150 Ohms montée en série avec l'ensemble. Cette résistance aura pour rôle de faire chuter le courant pour le ramener à 20 mA.

Pour ceux que le calcul intéresse, la formule qui a servi à déterminer la valeur de la résistance est la suivante :
Nous avons donc 3 Leds en série, soit 9 Volts sous 20 mA.
L'alimentation est de 12 Volts, il faut donc " absorber " 3 Volts :
(12 - 9 = 3), soit une tension U = 3 Volts
Le courant vaut toujours 20 mA, soit I = 0,02 Ampères.
La résistance sera donc : R = U/I, soit 150 Ohms.

Or, nous avons 2 blocs identiques alimentés en parallèle, la tension d'alimentation reste la même, mais le courant et doublé, soit 40 mA par bloc de 6 Leds, et ainsi de suite : 80 mA pour 12 Leds etc.

Un bloc sécable consomme donc 40 mA sous 12 volts et mesure environ 8,5 cm.
On s'aperçoit que pour éclairer une voiture Corail par exemple, il faudra 3 blocs sécables, soit 18 Leds avec une consommation de 120 mA, et là attention !!!

Le circuit imprimé souple est solide mais ne résistera pas à un charcutage grossier, donc du doigté et de la patience.

Nous venons de voir qu'il va falloir fournir 120 mA alors qu'une sortie accessoires de décodeur DCC (loco ou fonctions) ne délivre en général guère plus de 100 mA. Il va donc être très prudent au risque de griller l'étage sortie du décodeur !

Ceci étant, je trouve personnellement que l'éclairage fourni est trop important et peut sans problème subir une atténuation de la brillance. De plus, cette diminution aura naturellement pour conséquence de faire baisser la consommation et augmentera la durée de vie des Leds.

En reprenant la même formule, il faut donc déterminer la valeur de la résistance à placer en série avec les 18 Leds.

Si on se contente d'une consommation de 60 mA, soit la moitié de la valeur maximale, ce qui donne un éclairage tout à fait correct, la valeur de la résistance sera : R = U/I pour U = 12 et I = 0.06, soit une résistance de 200 Ohms (2 x 100 Ohms en série).

Si on juge que l'éclairage n'est pas assez intense, on pourra trouver une valeur de résistance un peu plus faible. Si par exemple on pense qu'avec un courant de 100 mA, le résultat est correct, il faudra calculer la résistance par la même formule, soit 120 Ohms.

Quant à la puissance dissipée par la résistance, sa valeur sera déterminée par la formule : P = R x I² pour R = 120 et I² = 0.0001, soit 0,012 Watts. En pratique, on prendra une résistance classique de ¼ de Watt.

Enfin, ne perdons pas de vue que les calculs obtenus concernent une seule voiture et qu'il faudra naturellement faire de même pour chacune.

De plus, n'oublions pas qu'en DCC, les tensions de sortie des décodeurs atteignent parfois allègrement 16 à 18 volts, d'où l'importance de déterminer très exactement la valeur de la résistance à installer, ou de la combinaison série / parallèle à mettre en oeuvre.

Les Leds ont beaucoup d'avantage par rapport aux ampoules, pas ou presque pas d'échauffement, rendement élevé, durée de vie pratiquement illimitée, mais consomment néanmoins de l'énergie. Si cette énergie doit être prélevée sur une même sortie de décodeur, il faudra avoir recours à circuit de puissance (ou à relais) pour alimenter une rame complète.



René Aubry nous propose une mise en application pratique avec l'éclairage d'un EAD Hornby-Jouef par ruban de LEDs piloté par la sortie accessoire F1 d'un décodeur DCC.

Remorque EAD La remorque de l'EAD est démontée pour insérer les personnages, coller les LEDs en ruban sur le toit.
Les deux fils viendront se connecter au décodeur.
L'élément moteur de l'EAD accueil le décodeur, le circuit régulateur qui sera connecté aux rubans de LEDs. Elément moteur EAD
L'EAD arrive en gare toutes lumiere éteinte L'EAD ainsi équipé arrive en gare pour prendre son service et accueillir les voyageurs.
Par la fonction F1 du décodeur, l'éclairage de la partie voyageur est activé indépendamment des autres fonctions. EAD éclairé

©CFN - texte, calculs et photos 1 et 2 Jean-Marie GILLES
Réalisation pratique et photos 3 à 6 René AUBRY


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