Eclairage VTT à LED Blanches

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A l'occasion d’une randonnée de nuit en 2003 j’ai abordé la question de l’éclairage en VTT. Les participants avaient le libre choix des armes et ce fut un festival :
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Pour ma part j’ai utilisé des LEDs (Light Emitting Diode) ou en français DEL (Diode Electro Luminescente ) qui donnaient des bons résultats :
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Plus tard j’ai pu voir sur le Net que de nombreuses solutions furent abordées et je trouve, entre autre, ce site très intéressant.

Pour les voyages à l’étranger il est utile d’avoir un système d’éclairage léger et économique. C’est pourquoi j’ai décidé d’améliorer le système initial et d’avoir ce cahier des charges par ordre d’importance :
- le plus léger possible (poids des bagages limités en avion),
- la plus grande autonomie possible (LED blanches),
- résistant aux vibrations (encore en faveur des LED),
- accus standards et recharge rapide (élément type AA 1,2V NI/MH chargé en moins d'une heure),
- lumière non focalisée (pour limiter les ombres),
- pas de fils sur le cadre,
- lampe utilisable ailleurs que sur le vélo
- montage facile.

J’ai quand même regardé ce que donnait un ensemble lampe Halogène 12 Volts 20 Watts avec 38° d’ouverture alimenté par une batterie au plomb de 12V 2.1 AH.
Après avoir chargé la batterie au maximum :
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Le moins que l’on puisse dire c’est que ça chauffe ! 88°Celcius au niveau de la collerette de l’ampoule et la batterie se met rapidement à genou avec plus de 1,5 A à fournir en continu. Son autonomie n’excède pas 45 minutes en pratique (1H20 en théorie) pour un poids de 0.8 Kg :
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Pour avoir une autonomie de 3H-3H30 il faut compter sur un modèle de 6-7 AH qui pèse environ 2,8 Kg !
La charge de la batterie est longue environ 4 à 6 heures au mieux et son utilisation est marginale.
L’ampoule est fragile, il vaut mieux en emporter une de rechange.
Par contre la lumière et son halo sont quasiment parfaits pour l’application. Il y a même un peu de lumière qui s’échappe par l’arrière bien pratique pour voir ce qui se passe au niveau de la mécanique du vélo.

Pour ma solution j’utilise 10 piles rechargeables au format AA (LR6) de 1,2 volts 1,8 AH montées en série pour obtenir un ensemble 12 V / 1,8 AH. Je les utilise aussi dans l’appareil photo numérique, la caméra embarquée, les télécommandes, les jouets des enfants, ...
Les chargeurs rapides prennent moins d’une heure pour remplir complètement 4 éléments vides, ils sont très légers, il n’est pas nécessaire de vider les accus pour les recharger et traitent indifféremment 1,2,3,4 piles.

Pour le boîtier je pars d’un tube en plastique d’électricien type IRL Ø20mm (0.5 euro les deux mètres).
Je le taille à la longueur des 10 piles (50 cm) + 3cm qui correspond aussi à la distance entre les deux extrémités des « Bare End » du cintre du VTT.

J’utilise deux types de LEDs blanches :
- 3 Agilent HLMP CW11 avec 15° d’angle d’ouverture que je vais placer au centre du tube et
- 8 Agilent HLMP CW36 (30° d’ouverture) reparties aux extrémités et
- 1 autre qui vise vers l’arrière pour éclairer le VTT.

Les 11 premières LEDs sont espacées de 5 cm sur deux demi segments qui dévient de 5 mm par rapport à l’axe du tube pour étendre la lumière :
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L’observateur attentif aura remarqué que l’espacement est de 4.5 cm et la déviation de l’axe de 1 cm, valeurs de la première maquette dont il ne faut pas tenir compte !

Je perce les trous au Ø5 mm avec un foret « à bois » qui facilite le centrage et fait une découpe nette :
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Les traces de feutre s’enlève facilement à l’alcool.

Je soude les LEDs en série par groupe de 3, en me servant du tube comme gabarit, en respectant leur polarisation.
Chaque connexions des groupes sortent du tube par 4 paires de fils (rouges = anode, bleus = cathode) :
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J’utilise un fer de 25 Watts et une lame de scie à métaux pour ne pas fondre le tube.

Une fois les groupes câblés je les enfile dans le tube (opération délicate) et avec un rubans adhésif, qui fait aussi isolation électrique et les maintiens en place.
Les piles de Ø15mm entrent facilement sans trop de retenue dans le Ø17 mm du tube.

Les contacts à ressort des extrémités sont taillés dans un barreau de PVC. Pour les cathodes :
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Pour les anodes :
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La fixation de l’embout coté cathodes est faite par 3 vis « à bois » montées à 120° et par une goupille coté anodes pour facilité l’extraction des piles sans outil.

La tension aux bornes d’une Led est mesurée à 3.6 volts à 35 mA. Un groupe de 3 aura alors 10.8 volts.
Si les piles ont 12.5 volts à pleine charge. La résistance qui limitera le courant sera de :
(12.5 V – 10.8 V) / 0.035 A = 48 ohms soit 47 ohms en valeur normalisée (anneaux : jaune/violet/noir).
En fin de cycle de batterie on peut s’attendre à une tension de 11,5 volts et admettre une baisse de courant jusqu’à 25 mA on limitera alors le courant avec une résistance de :
(11.5 V – 10.8 V) / 0.025 A = 28 ohms soit 27 ohms en valeur normalisée (anneaux : rouge/violet/noir).
La commutation est faite avec un inverseur à 3 positions qui servira aussi d’interrupteur. J’enveloppe le tout avec de la gaine thermorétractable (à défaut du ruban adhésif d’électricien fera l’affaire) pour l’isolation :
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Un solution, plus subtile, est d'utiliser des régulateurs de courant électroniques qui maintiendront un courant quelque soit la tension des piles:
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On peut implanter ces régulateurs sur un tout petit circuit imprimé cylindrique en bout de tube :
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Voici les halos obtenus :
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J’alignerai et je briderai les LEDs par des points de colle epoxy (j’en ai plus pour l’instant!) plus tard pour corriger le manque d’uniformité.

Voici un exemple de ce que cela donne en vidéo (770 ko / wmv8) en comparaison avec une lampe halogène :
ATTENTION, cet exemple est TROMPEUR (j’ai hésité à le mettre en ligne) car l’infra rouge (longueur d’onde invisible à l’œil nu) émit par la lampe halogène est détecté par le mode NightShoot de la caméra alors que la lumière des LEDs en est dépourvue.
En réalité la lumière semble, à l’œil, seulement deux fois moins puissante pour une énergie 10 fois inférieure et un poids total de seulement 370 grammes.

Pour les fixations sur le cintre, rien de plus simple :
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Après quelques km j'ai du scotcher les attaches ouvertes, trop de secousses. Le résultat est top pour un poids inférieur à 400 gr.
En combinaison avec une frontale (maison bien sûr) utilisant une Luxéon de Lumiled je suis dans une configuration idéale.

Lino, nyctalope.