Ruban Leds en éclairages voitures

Utilisation en modélisme ferroviaire des rubans de Led’s 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.

Caractéristiques électriques

Il existe plsieurs types de rubans Leds dont il serait trop long de répertorier en détails, mais généralement les configurations sont assez voisines.

Les Leds CMS sont branchées en série par sous ensembles de 3 Leds. Et 2 sous ensembles branchés en parallèle, donc 6 Leds, constituent un bloc sécable à un endroit précis (voir petit dessin d’une paire de ciseaux).

En fonctionnement typique, une Led blanche présente une tension de seuil de 3 volts environ sous un courant de 20 mA maxi.

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 seraient survoltées et grilleraient presque instantanément car le courant qui les traverse 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 chaque sous ensemble de 3 Leds. Cette résistance aura pour rôle de faire chuter le courant pour le ramener à une valeur nomimale de 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 Ur = 3 Volts

Le courant vaut 20 mA, soit I = 0,02 Ampères.

La résistance sera donc : R = Ur/I, soit 150 Ohms.

Or, nous avons 2 blocs identiques alimentés en parallèle, la tension d’alimentation reste la même, mais le courant est 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 qui atteint près de 120 mA, et là attention !!!

Le circuit imprime 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 (250 mA pour les plus puissants). Il va donc falloir être très prudent au risque de faire disjoncter l’étage sortie AUX du décodeur !

Ceci étant, je trouve personnellement que sous 12 Volts, 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 ainsi 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 avec U = 12 et I = 0.06, soit une résistance de 200 Ohms (2 x 100 Ohms en série, ou 220 Ohms).

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.

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.

Enfin, ne perdons pas de vue que les calculs obtenus concernent une seule voiture et qu’il faudra naturellement faire de même pour chacune, ou alors installer un régulateur de tension CMS de 8 Volts capable d'alimenter toute la rame.

Cette solution est de loin la meilleure car elle permet de maintenir la luminosité générale de la rame quel que soit le nombre de voitures allimentées.

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 un petit peu d’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.

Personnellement, j'ai choisi d'éclairer mes rames voyageurs (8 voitures en moyenne) à l'aide de ces rubans.

Pour l'alimentation, toutes les voitures, et donc tous les rubans, sont branchés en parallèle. 

Les voitures sont reliées entre elles grâce à des petits connecteurs fabrication maison à partir de barrettes tulipe et à du fil noir très fin et très souple. Les voitures équipées d'attelages courts restent séparables très facilement et les connecteurs deviennent invisibles puisque dissimulés dans les soufflets de liaison.

Dans la mesure où tous les rubans sont alimentés ensemble pour toute la rame, la consommation atteint plus de 100 mA. J'ai donc recours à un décodeur de fonctions décrit dans ces colonnes (sorties débitant 250 mA minimum), installé dans le fourgon de queue. 

Cette configuration me donne toute satisfaction et présente l'avantage de commander l'éclairage de la rame même si elle n'est pas reliée à une machine (en stationnement par exemple). 

Autre avantage, le changement de machine de traction (et de son adresse) est indépendant de celle du décodeur de fonctions installé dans la rame.

Néanmoins, pour commander l'éclairage de la rame, il est bien entendu possible de lui affecter la même adresse que celle de la machine. La commande de l'éclairage se fait alors par la fonction F1 ou F2 du décodeur.

                                                                                                                        JM GILLES