Remplacer les ampoules « grains de blé » par des Leds.

Qui n’a jamais été confronté au problème des ampoules à incandescence, qui équipent encore certaines locos ?

En effet, la plupart du temps, l’intensité lumineuse est volontairement réduite par l'emploi d'ampoules prévues pour un fonctionnement à une tension d’alimentation supérieure à celle qui est fournie réellement par la loco. 

Résultat : un éclairage trop faible et surtout trop chaud (en degrés Kelvin). Les ampoules qui équipent les locos sont le plus souvent des modèles 24 Volts, pour des tensions de service annoncées à 16 Volts.

La raison en est simple :

- d’une part, il s’agit de préserver au mieux la durée de vie des ampoules en les « sous alimentant »,

- d’autre part, il ne faut pas que l’échauffement produit par l’ampoule risque d’endommager les pièces, en plastique la plupart du temps, qui se trouvent à proximité (conduits de lumière dans certaines locos vapeur par exemple). 

Ne pas perdre de vue que la température de contact de ces ampoules quand elles sont alimentées à leur tension nominale, atteint allègrement plus de 150° !

Alors bien sûr, on pense tout de suite aux Leds qui offrent des rendements lumineux bien supérieurs et qui sont quasiment indestructibles sous réserve de ne pas dépasser leur tension, (et donc leur courant) d’alimentation.

Malheureusement, les ampoules ont cet avantage sur les Leds, c’est que la lumière émise est multidirectionnelle. Autrement dit, une ampoule émet de la lumière dans toutes les directions, ce qui est un avantage indiscutable quand il s’agit d’envoyer un flux lumineux dans deux ou trois directions simultanément via les guides lumière.

Ce n’est pas le cas des Leds dont les angles de diffusion de lumière, sont bien plus limités.

Alors quoi faire ?

J’ai réalisé quelques prototypes de Leds bidirectionnelles de façon à ce qu'elles puissent prendre place sans modification au niveau des emplacements prévus pour les ampoules à fils comme on en trouve encore dans certaines locos, même récentes. 

Ceci étant, il n'est pas possible d’utiliser des Leds classiques, et il faudra s’orienter vers des modèles CMS. Alors bien sûr, c’est beaucoup plus délicat à manipuler, mais c’est tout à fait réalisable. Pour ce faire, j'ai  choisi des modèles 1206, 805 et même 603. 

Ca mesure quelques millimètres, c'est très petit, mais c'est possible, la mise en oeuvre reste la même pour chaque taille de composants.

La technique que j’ai retenue est celle du sandwich composé de deux Leds CMS montées dos à dos et tête bèche entre lesquelles vient prendre place une toute petite épaisseur d’un matériau isolant (epoxy 3/10èmes, par exemple), dont on peut laisser dépasser quelques millimètres sur les côtés, ce qui aide au positionnement dans la loco, si la place est disponible.

Sinon les deux leds sont simplement plaquées chacunes contre l'isolant et immobilisées avec une micro goutte de colle cyanoarylate.

L’épaisseur totale du montage ne dépasse pas 2 à 3 mm selon le modèle de Leds et de plus, il sera possible de choisir entre trois types de lumière : froide, neutre ou chaude, ceci étant une affaire de goût.

Enfin, les deux Leds étant alimentées en série, ce qui amène leur tension de service à environ 6 Volts, il faut obligatoirement installer, en série également, une résistance (CMS tant qu’à faire) destinée à limiter leur courant l’alimentation, ce qui n’est pas nécessaire avec des ampoules.

La valeur de cette résistance est à calculer selon l’intensité lumineuse souhaitée et surtout pour faire en sorte que le courant qui traverse les Leds ne dépasse jamais la valeur autorisée pour ce type de composant, à savoir 15 à 20 mA.

En pratique, on peut considérer qu’avec une alimentation continue ou DCC, la tension des sorties à destination de l’éclairage ne dépasse pas 16 Volts.

Si on opte pour 15 mA, le calcul de R est alors le suivant : 

UL (Leds) = 6 Volts, US (Sortie) = 16 Volts, I = 15 mA.

R = (US – UL) / I, soit (16 – 6) / 0,015 = 666 Ohms

On prendra alors la valeur normalisée immédiatement supérieure, soit 680 Ohms ou plus, c’est à dire 820 ou même 1000 Ohms si on souhaite diminuer l’intensité lumineuse.

Si on préfère opter pour 20 mA, le calcul devient alors :

R = (US – UL) / I, soit (16 – 6) / 0,020 = 500 Ohms, soit 560 Ohms, mais pas moins.

A noter qu’en DCC, les décodeurs offrent en général la possibilité d’ajuster le niveau électrique des sorties lumière moyennant le paramétrage des CV’s correspondantes.

Comme indiqué ci-dessus, une bonne maîtrise de la micro soudure est indispensable, de même que disposer du matériel adéquat, c’est à dire fer à souder, outillage et éclairage en conséquence. Mini brucelles, mini étau, mini soudure et loupe éclairante sont encore une fois au rendez-vous.

A la différence des ampoules, le montage dans la loco se fait en respectant la polarité, faute de quoi les Leds ne s’allument pas, mais ne risquent pas de claquer.

Il est donc nécessaire de repérer préalablement le potentiel positif (commun) d’alimentation des Leds à la fois sur la loco et sur les Leds.

Pour terminer, un positionnement exact de la source lumineuse obtenue devra être fait par rapport au (x) conduit (s) de lumière, l'installation et la longueur des fils sont alors les mêmes qu'avec les ampoules d'origine. 

Si tout a été fait correctement, le résultat est spectaculaire au niveau du rendement lumineux et sans aucun risque d’échauffement dangereux pour le matériel.

Bonne réalisation,

JM GILLES