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Lampe à LEDs : Teardown

icon 05/10/2019 - No comments

Éclairage d'origine
J'ai un luminaire avec 4 lampes G9, qui permettait pas mal de redondance. Il a fallu se résoudre à acheter de nouvelles lampes en arrivant au seuil critique de 3 lampes non-fonctionnelles.

Je suis tombé sur des lampes à LEDs avec la description suivante : LED-Lampe MÜLLER-LICHT, G9, EEK: A++, 3 W, 300 lm, 2700 K, c'est typiquement de la Chinoiserie importée avec un nom Allemand pour faire vendre, mais c'est à un prix correct sans avoir l'air d'un feu d'artifice.

Ça remplace bien les lampes G9 de 20W sur le papier. C'est équivalent en pratique aussi : c'est aussi lumineux sans tirer vers le jaune ni le bleu, mais il y a un très léger effet stroboscopique à ~100Hz.

Par chance, une des lampes ne fonctionnait pas, ce qui m'a permis de la démonter pour voir ce qu'il y avait dedans.

Datasheet
Le marchand indique plein de données plus ou moins utiles :
DonnéeValeurTraduction non-bullshit
Classe d'énergieAA+Bullshit
Consommation d'énergie3 kWh/1'000h3W en unités débiles
Tension de service230V ACExactement ce qu'on cherche
Puissance3W
DimmableNonCapacité probablement directement derrière le redresseur
Équivalence lampe à incandescence29WDélicat à définir sans bullshit
SocketG9Plug & Play
Facteur de Puissance>0.48Montage avec une capacité et des diodes
Température de couleur2'700K"Blanc chaud"
Intensité du faisceau300 lm
CRI>80Typique de LEDs de moyenne qualité mais mieux qu'une lampe à vapeur de sodium
Angle de rayonnement200°
Durée de vie moyenne25'000hLes LEDs chauffent relativement peu avec ce package, mais ça peut tirer sur le jaune après vieillissement
Nombre de cycles de démarrage>100'000fort probable que le pont de diode casse le premier
Performances à la fin de la durée de vie typique>70%
Durée de démarrage0.5~1stemps de montée à 60%, négligeable pour les LEDs et limité par la charge de la capa d'entrée


Extérieur et ouverture
Le boitier a une coque transparente qui ressemble à du polycarbonate, enfoncée et collée dans un corps hexagonal en céramique sur lequel les LEDs sont fixées (8 LEDs par côté et 3 en haut, 51 LEDs au total).
Picture from the manufacturer

Je n'ai pas réussi à décoller la coque du corps, et j'ai évité de couper le corps pour ne pas risquer d'abimer les LEDs ou le PCB dessous, mais ça doit-être une solution. Il est aussi sûrement possible de chauffer pour ramollir la colle.

La solution barbare est de tenir la coque dans un étau et de fissurer le corps, puis une fois qu'il est cassé, on peut utiliser un tournevis plat comme levier et casser un peu plus le corps en céramique.

Une fois la coque retirée, on va déplier les pattes, décoller le PCB qui est une sorte de mylar collé sur le corps en céramique, et ensuite on peut pousser sur les pattes et le PCB avec "l'alim" vient avec les LEDs.

Teardown
On identifie tout de suite le problème qui est une mauvaise soudure entre le PCB inséré dans le corps et le PCB flexible qui contient les LEDs.
flex pcb bad solder joint

Le schéma de la pseudo-alimentation est tout simple à identifier à l'ohm-mètre :
rectifier pcb
rectifier schematic
R2 sert décharger les capa C1 et C2 en l'absence d'alimentation. Le couple R3 et C1//C2 sert à limiter le courant de façon astucieuse en formant en diviseur de tension capacitif (C1//C2 vaut environ 3.5kOhm et je suppose la capa d'être fortement deratée à 230V), tout en évitant de devoir surdimensionner le redresseur. L'effet stroboscopique vient de l'absence de capacité (ou d'inductance) après le pont de diodes. Mais le montage fonctionne probablement bien avec un gradateur à triac malgré la note "non-dimmable".

ComposantValeur
R1, R21MΩ
R375Ω
C1, C2470nF

Le routage du PCB flexible est un peu plus astucieux, mais reste simple à comprendre avec son PCB simple-face translucide :
LED strip flexible pcb
LED strip flexible pcb lighted
LED strip schematic

Liens
Site marchand

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Lampe Ikea Antifoni

icon 23/01/2016 - No comments

J'avais une lampe de bureau articulée (pantographe) assez pratique pour éclairer une petite pièce, par contre elle a beaucoup de défauts de conception...

  • Transformateur fragile, encombrant, bruyant et probablement peu efficace,
  • La structure (laiton/acier) sert de conducteur, et est pleine de faux contacts après quelques années (oxydation aux articulations),
  • Les articulations sont souvent grippées (oxydation, absence de graissage à cause du contact électrique),
  • La lampe a une durée de vie faible (~1 an) avec une structure pleine de faux contacts,
  • Il est possible de court-circuiter la lampe en touchant une pièce métallique avec les deux côtés de l'armature...

Après quelques dégâts, j'ai eu plusieurs corrections :
  • Remplacement du transfo par une alimentation à découpage (tension réglable de 5V à 12V et limite de courant à 3A),
  • Nettoyage des articulations à plusieurs reprises, peu efficace,
  • Démontage de la barre de guidage du spot,
  • Remplacement de la structure conductrice par un câble,
  • Remplacement de la lampe 12V/35W par une LED 1W (moins lumineuse, mais probablement plus durable),

Câblage
Ikea antifoni wiring

Le câble d'origine est réutilisé et accroché le long de la structure.


Driver de LED
simple current source for LEDs
On utilise un transistor et un montage pour générer un courant constant à travers la LED.
On peut ajuster le courant dans la LED en fonction de la résistance Rs, avec Rs = V_F / I_led . Dans mon cas, j'ai utilisé un transistor Darlington (Vbe = ~1.3V), je devrais donc utiliser 3 diodes en série pour que la tension à l'émetteur du transistor soit de Vf (~0.7V).

Et dans ce cas, j'impose un courant de 300~350mA dans la LED, soit I_led = Vf / Rs = 318mA.

cheap 300mA current source
Sur cette photo, on voit une des diodes oubliées (de ce fait, la LED est traversée par 10mA, et n'est pas très lumineuse).

J'ai rajouté une diode en série avec tout le montage pour éviter les inversions de polarité (le socket est symétrique).

Références

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