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Phare de vélo à LEDs

icon 03/10/2017

Description
J'ai un vélo avec une dynamoalternateur monophasé pour alimenter l'éclairage. C'est parfaitement fonctionnel, sauf qu'il faut fournir beaucoup de puissance mécanique pour peu de lumière.

Dynamo
La dynamo (par abus de language) est en fait un alternateur monophasé, qui sort une tension autour de 6V "nominal".
Mais à mon grand regret, il est assez difficile de monter un oscilloscope sur le vélo pour tester la dynamo en roulant, mais il est probable que je finisse par la caractériser avec une perceuse.

Il y a quelques astuces pour limiter la puissance et ne pas griller les lampes dans les descentes:
  • La fréquence de sortie dépend de la vitesse de rotation de l'arbre, et les lampes sont légèrement inductives, du coup le courant n'augmente pas trop.
  • La résistance des lampes augmente avec leur température (PTC), du coup c'est capable d'éclairer relativement fort avec une faible tension (faible température, du coup faible résistance et fort courant), et de ne pas brûler à haute tension (température élevée, donc résistance élevée et faible courant).

La plus grande amélioration a été de lubrifier régulièrement les palliers, de préférence avant que ça devienne bruyant (au début, j'ai dû remplacer un pallier qui était devenu bleu).

Feu arrière
Le feu arrière utilise environ (0.6W) en 6V avec une lampe à filament (blanche) et un carénage/catadioptre en plastique translucide.

Dans mon cas, j'ai des LEDs blanches qui fonctionnent en ~2V, et je peux me permettre un fonctionnement à partir de 5V.
Une option simpliste serait de brancher une résistance en série, mais le courant (et l'éclairement) sera trop faible à faible vitesse, et les LEDs risquent de dissipper trop de puissance à vitesse élevée. Il faudrait donc une alimentation à courant constant.

J'ai repris le montage de ma lampe Ikea Antifoni, mais en tentant de l'améliorer.
En remplaçant la référence de tension fixe (2Vf) par un transistor, on asservit le courant de sortie avec un Vbe de transistor, mais sans dépendre du Vbe du transistor de puissance (qui va varier avec la température).
constant current driver schematics
Après un test sur du breadboard, on peut passer à la version réelle.

À noter qu'il y a 3 LEDs en parallèle, et qu'on lit un peu partout que c'est un type de branchement à éviter. En pratique, ces LEDs viennent du même rouleau (Vf mesurés à 2.61V±5mV), et surtout, elles sont couplées thermiquement, pour éviter l'emballement thermique de l'une d'elles. Les câbler en série aurait été impossible, vu la faible tension d'alimentation.

À noter qu'on a une alimentation en AC, du coup il a fallu rajouter une diode en série, et une capacité pour lisser la tension (pour éviter un effet de stroboscope à faible vitesse). Il serait possible de rajouter une supercapacité pour avoir un système de "Standlicht" assez courant sur les vélos de ville Allemands.

Mesure
Pour avoir une idée qualitative de la différence entre les deux systèmes, j'ai utilisé un appareil photo avec la sensibilité/focus/distance fixes dans l'obscurité, et mesuré le temps de pause choisi par l'appareil photo pour avoir une photo exposée correctement. Plus la durée est courte, plus le système est lumineux.
LEDs vs light bulb brightness
ÉclairageDurée de pause faisceauDurée de pause hors faisceau
Lampe originale18ms500ms
LEDs2.9ms500ms
Pour tester aussi la largeur du cône, j'ai visé un point central du phare, et un point à la limite entre le phare et le catadioptre. Dans ce cas, ça semble en effet beaucoup plus lumineux, et le faisceau n'est pas plus étroit qu'à l'origine.

Tests
Après quelques dizaines de minutes de tests, le circuit à été "tropicalisé" au pistocolle, et fonctionne de façon satisfaisante depuis plusieurs semaines.
glued led driver

Références
Lampe Ikea Antifoni - Monorailc.at

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