Le Wiki de Tomodori

Document préparé par

Papo4334

Cette description des strips (rubans LED) est minimaliste tellement il y a de points commun avec Un_ruban_à_base_de_LED_SMD_5050 présenté en détail par jlstomo46.

La construction, mais aussi l'emballage de ces deux rubans sont presque identiques. Le lecteur est invité à lire ce document. Ce document insiste principalement sur les différences et particularités de ce modèle.

Présentation générale

Contenu du colis à réception

Vue du rouleau de 5m équipé de 300 Led

Les Led SMD 5630 ont été conçue par Samsung comme source de rétro éclairage de leurs écrans (TV et moniteurs); elles sont un peu plus récentes que les SMD 5050).

Selon les affirmations des producteurs/vendeurs chinois ces LEDs produiraient un éclairage 1,5 fois plus puissant que les 5050. Nous verrons par la suite que ces affirmations sont à prendre avec recul.

Il est possible de commander ces strips soit seuls (un rouleau de 5m avec à chaque extrémité les quelques centimètres de fils connecteurs marqués "+" et "-" pour le 12V et le 0V, soit avec une alimentation (qui est en fait une alimentation 12 V pour ordinateurs portables dites 6 A donc 72 W max).

Il existe deux version de ces rubans : le ruban normal et la version "étanche" qui est le même ruban noyé dans une gaine de silicone transparent et souple. Le ruban fait 10 mm de large. Son dos consiste en en autocollant 3M, bien pratique pour la fixation sur un support.

Pour une utilisation en pouponnière, en coupant en différentes bandes, l'alimentation non ventilée ni même aérée est clairement sous-dimensionnée, et il est donc fortement déconseillé d'acheter et d'utiliser cette alimentation. Il est assez facile de trouver des alimentations 12V qui fassent au moins 15 à 20 % de plus que la puissance nécessaire.

Comme les strips 5050, le ruban se compose d'une suite de cellules de 5 cm de long. Il est possible de couper le ruban entre chaque cellule pour obtenir les longueurs de son choix.

Schéma de câblage du strip

Le support du strip est un ruban plastique sur lequel sont imprimés les conducteurs 0V et 12V sur toute sa longueur et au sein de chaque cellule les connexions nécessaires à ses 4 composants.

L'ensemble des cellules sont donc montées "en parallèle" sur les connecteur d'alimentation 12V.

Chaque cellule comporte, en série, entre le 0 et le 12 V

1. une résistance de 39 Ohms permettant de protéger les LED et d'ajuster la tension pour que les LEDs reçoivent un tension conforme à leurs spécifications.
2. 3 LEDs SMD 5630

En alimentant le strip complet de 5m avec l'alimentation livrée la tension de 12V aux bornes de la première cellule tombe à 10,5V aux bornes de la dernière (la plus éloignée), l'intensité est totale est alors de ~3A. Il est facile de constater visuellement que l'intensité lumineuse produite au bout du ruban est nettement plus faible (~moitié moindre) que celle du début (côté alimentation)

• cela prouve la résistance des conducteurs sur les 5 m du strip est non négligeable;
• cela montre qu'il est indispensable de couper le strip en bandes nettement plus courtes, alimentées directement en 12 V, pour que l'intensité lumineuse produite soit relativement homogène (une longueur de 1 m est le maximum pour préserver cette homogénéité).
• pour une utilisation non pouponnière, avec la longueur totale de 5m, il sera sage d'alimenter en 12V les deux extrémités du ruban.

Mesures en configuration réelle

Dans ma pouponnière deux strips ont donc été coupé en bandes de 1m (20 cellules) et 8 de ces bandes directement alimentées en 12V depuis l'alimentation (avec une alimentation ATX de PC largement suffisante) pour un total de 160 cellules et donc 480 LEDs.

Les mesures ont alors donné les résultats moyens suivants :

• tension aux bornes de chaque cellule : entre 12,05 V et 11,85 V
• intensité totale : ~ 7,07 A
• l'intensité moyenne par cellule est donc ~ 44 mA, (donc dans chacune des 3 LEDs et dans la résistance) et de 0.88 A par bande de 1m
• la tension se répartit alors en moyenne entre : ~ 0,9 V pour la résistance et ~ 3,55 V pour chaque LED (le reste étant dissipé dans les conducteurs)

La puissance totale en sortie d'alimentation est donc de ~ 85 W (soit ~ 10 W par bande de 1m). De cette puissance, environ 12 W sont transformés en chaleur dans les résistance, 2 2 W dans les connecteurs, et il reste ~71 W dans les LEDs (soit 8,9 W par m de strip, ou encore ~0,15W par LED)

Remarques

• même si les LED qui ont servi à la fabrication de ces rubans ne sont certainement pas du "haut de panier", bien au contraire, on constate que la puissance moyenne de chaque LED dans une telle configuration reste sagement bien en deçà des valeurs typiques constructeurs. C'est sage parce que cela permet un meilleur rendement lumière/W, cela réduit la température qui n'est pas négligeable avec ce montage, cela prolonge la durée de vie de ces LEDs.
• par des mesures individuelles, on constate la normale disparité des LEDs puisque la tension aux bornes de chacune des LEDs (test sur un échantillon seulement) varie dans une limite de -5 à +5%, mais il faut se souvenir que 0,35 V au bornes d'une LED c'est beaucoup. Cela justifie encore plus l'utilisation conservatrice (cf. pont précédent)
• Si le strip était coupé en bande de 50 cm, les valeur seraient supérieure de quelque %

Montage de l'éclairage

Réflecteur avec 6 bandes

Réflecteur avec 6 bandes

Réflecteur avec 8 bandes

Pour l'utilisation en pouponnière (cf. photos)

• les 8 bandes ont été montées sur un réflecteur en aluminium de 1 mm d'épaisseur, avec pans externes inclinés de 30° qui prend en compte la diffusion sur 120° de ces LEDs (donc 60° dans chaque direction). Dans un premier temps, le réflecteur comportait 6 bandes, j'ai du en rajouter 2 pour la configuration définitive à 8 bandes.
• la fixation des bandes sur le réflecteur est fait au moyen de l'autocollant au dos du strip. Ayant lu que cet autocollant avant tendance à se décoller avec le temps, j'ai utilisé des points de silicone transparent souple pour "solidifier" cette fixation.
• chaque soudure des fil d’alimentation sur le strip, ainsi que les extrémités de chaque bande, ont été également prise dans un petit amas de silicone (afin d'éviter avec la condensation tout risque de court circuit par contact avec le réflecteur.
• la température du réflecteur, après quelques heures d'utilisation est non négligeable et se stabilise à environ 35°C à l'air libre.
• dans la pouponnière le réflecteur pourra être placé à quelques centimètres du plafond, il est indispensable de prévoir de petits évents d'évacuation de la chaleur dans le plafond pour éviter le phénomène "piège à calories" et permettre aux LEDs de travailler à une température raisonnable (pour leur rendement et leur durée de vie). L'expérience montre que 4 ou 5 trous d'un diamètre de 12 mm sont suffisants, dès lors que l'on dispose d'environ la même chose en bas pour l'arrivée d'air frais. Avec un tel dispositif la température du réflecteur se stabilise à entre ~ 40°C (pièce bien froide) et 47°C (pièce bien moins froide en min de printemps) ; pour la fin de saison, il aurait fallu augmenter la taille des évents d'évacuation de la chaleur au dessus du réflecteur... ce sera fait pour 2016.

Tenue dans le temps

Le principal problème rencontré avec les rubans 5630 bon marché de fabrication chinoise, est celui de la tenue dans le temps. Alors que la durée de vie des LEDS est censée dépasser les 25 000 heures, sans perte sensible de luminosité, tous les rubans 5630, (différents modèles, différents vendeurs) ont présenté très rapidement une très grosse baisse d'intensité lumineuse produite.

Quelques constats des testeurs en 2015 (produits chinois à un tarif de 7 à 11 € les 5 mètres)

• 2 modèles ont perdu environ 30% en moins de 3/4 jours d'utilisation.
• 1 modèle a perdu 75% en une saison
• 1 autre modèle a perdu 25 à 30 % en une saison.

Conclusion : ces produits sont inutilisables pour un usage pouponnière.

Attention: il est possible qu'il existe des rubans 5630 montés avec des LEDS sans ce défaut. Si c'est le cas il ne seront certainement pas au même prix, mais surtout, pour nous consommateur il sera toujours quasi impossible de le savoir, sauf à disposer d'en engagement du vendeur de tenue dans le temps.

Les LEDs 5630 sont, en principe, des LEDs de qualité et très stables dans le temps. Pendant plusieurs années elles ont servi au rétro-éclairage des nombreux écrans TV de SAMSUNG. Le problème n'est donc pas inhérent au modèle de LED SMD 5630.

____

Comment expliquer ce phénomène ?

La seule explication que nous avons trouvée est la suivante:

• Lors du processus de fabrication des LED il y a une forte disparité de caractéristiques, cela conduit les fabricants a tester systématiquement et a trier en répartissant les LED dans différents lots appelés "bins" en anglais (pour chaque lot, le fabricant donne les caractéristiques minimales et maximales en électricité et lumière). Le tarif des LEDs dépend du lot et de ses caractéristiques. Les fabricants ne vendent pas les plus mauvaises, au moins sous leur nom.
• les rubans à prix cassés que nous avons testés sont très probablement montés avec des LEDs qui viennent de l'avant dernier lot (le dernier étant celui des LEDs qui ne marchent pas du tout) celui dont la qualité est jugée trop mauvaise pour toute utilisation "normale" et certainement vendu par le fabricant pour une bouchée de pain.

Observations

Ce qui suit ne tient pas compte du phénomène de dégradation dans le temps très rapide des divers rubans 5630 et correspondent à des rubans neufs. Il reste donc valable pour des rubans de qualité, utilisant des LED 5630 "normales, s'ils existent (en tout cas pas les produits chinois à prix cassés manifestement montés avec des LEDs soit de rebut après tri, soit celles avec les plus mauvaises caractéristiques).

• les strips LEDs 5630 consomment, à longueur égale, plus de Watts que les 5050. C'est raisonnablement conforme aux spécifications de ces LEDs et au choix de montage qui ne perd que 10% dans les résistances de protection.
• ces strips chauffent sensiblement plus que les 5050 ; là encore, ce n'est pas surprenant puisque l’énergie électrique consommée est un peu plus forte. Ainsi avec une consigne de température à 28°C (germination de capsicum chinense) en bas de la pouponnière on constate : i) 33°C à 7 cm en dessous des LEDs, 46°C comme température du réflecteur alu, et 42°C dans la couche d'air au dessus du réflecteur, là où sont les évents d'évacuation.
• concernant l'intensité de l'éclairement produit : i) les mesures en lux donnent des valeurs extrêmement décevantes de l'ordre de 3 000 à 3 500 lux sur la plancher de la pouponnière; ii) ces valeurs sont 30 à 35% plus faibles que celles obtenues avec les strips 5050. Est ce vraiment un mauvais résultat et faut il faire confiance à ces chiffres ?

Spectre de 5630 avec un CD

• spectre de la lumière produite : i) l'utilisation des réglages de balance des blancs d'un APN ont permis de vérifier que la température de lumière produite est sensiblement au dessus de 6 500 K, très certainement entre 7 000 et 7 500 K; ii) l'utilisation d'un CD comme difracteur pour observer le spectre ont permis de constater visuellement la quasi absence de jaune, l'importance d'une crête assez large dans le bleu (allant du violet au bleu vert), l'importance d'une crête dans le orange rouge.
• lux, PAR PPFD : les constats précédents expliquent bien pourquoi l'éclairement en lux donne des valeurs très faibles : dans le spectre émis il n'y a que le vert qui soit totalement pris en compte, les crêtes dans le bleu et le rouge qui représentent probablement les 2/3 de la lumière émise ne sont que très peu prises en compte (entre 5% et 30% au mieux). Le spectre des 5630, trop différent de celui de la vision photopique, ne permet pas que les mesures en lux soient significatives. Inversement la relativement bonne adéquation entre la courbe PAR et le spectre 5630, permet de penser/espérer que le PPFD (intensité du flux de photons utiles à la photosynthèse) doit être entre bon et très bon, bien que nous n'ayons rien qui permettre de le mesurer.

Retour au Sommaire : Pouponnières "maison" à éclairage LED