Driver de LED à LM317
 

Cette page présente trois montages.
Le premier présente peu d'intérêt. Il explique surtout le principe du LM317 utilisé en générateur de courant.
Le deuxième permet d'alimenter 12 ou 24 LED blanches avec le secteur, le courant étant alors régulé.
Le troisième permet d'alimenter 95 LED - 5 mm - 20 mA sous une tension de 230 V
 
Driver à LM317 pour trois LED de puissance 1 W

C'est un driver linéaire. Il a l'avantage de ne comporter aucune self. C'est une conception pour débutant.
Le seul inconvénient du montage est la puissance dissipée par effet Joule qui fait que le LM317 va chauffer.
Dans cet exemple, le montage alimente trois LED de 1W câblées en série.

Schéma commenté :



Le LM317 fonctionne en générateur de courant. La tension de référence du régulateur se retrouve aux bornes du groupe R1 // R2.
La tension de référence typique de ce régulateur est de 1,25 V.
La résistance équivalente du groupement R1 en parallèle avec R2 est de 10 / 2 = 5 ohms.
L'intensite du courant qui traverse les LED est 1,25 V / 5 = 250 mA

La tension aux bornes des LED est V AM = 9,6 V
Pour fonctionner en régime linéaire, la différence de potentiel entre le point C et le point A doit être supérieure à 4,2 V.
La tension d'entrée doit donc être supérieure à la valeur 9,6 + 4,2 = 13,8 V
Avec le radiateur implanté ( photo ci-dessus ), la tension d'entrée ne doit pas dépasser 16 V.

Fabrication :

Le schéma -----Le plan d'implantation des composants ----- Le typon ( décocher l'option d'ajustement avant impression )


Alimentation de 12 ou 24 LED par la tension secteur

Ce montage est alimenté par la tension secteur ( danger mortel ). Dans le cas d'une fabrication, prendre toutes les précautions utiles.

Ce montage permet de piloter 12 ou 24 LED blanches 5 mm sous la tension secteur avec un LM317HVT.
L'avantage est que l'intensité du courant est régulée dans les LED, même en cas de variations de la tension secteur.
Pour information, la photo est celle du prototype. Des améliorations ont été apportées sur la version finale ( celle de ce dossier )


Schéma commenté :


La tension secteur est appliquée entre les bornes X1 et X2.
Les résistances R2A et R2B permettent de limiter le pic de courant à la mise sous tension.
L'impédance des condensateurs C0 et C1 permet de limiter l'intensité du courant dans le circuit sans pertes par effet Joule.
Les deux résistances R3A et R3B ont pour rôle de décharger ces condensateurs après la mise hors tension.

Les quatre diodes D1 à D4 réalisent un redressement double alternance. Le condensateur C2 filtre la tension.
J'ai choisi d'implanter un condensateur C2 de 400 V. Si les LED sont absentes, la ddp aux bornes de C2 grimpe à 320 V.

Les LED ne sont pas sur le circuit imprimé. Elles sont en série avec la partie régulation en courant.
Elles sont donc traversées par le courant qui est imposé par le régulateur.
Les résistances de 200 ohms permettent une linéarisation du courant entre les deux branches.

Pour l'explication théorique de la partie régulation, se reporter au montage du haut de page.
En résumé l'intensité du courant est V ref / R1 = 1,25V / 62 = 20 mA
Il y a deux branches de LED, chaque branche est traversée par un courant de 10 mA.
La diode zener D5 protège le LM317HVT contre une éventuelle surtension.
Les condensateurs C3 et C4 permettent d'éviter un accrochage HF du régulateur.
Nomenclature ( configuration avec deux branches de LED ) : * Remarques pour une seule rangée de LED
Résistance 250 mW



Condensateur



Diode
Zener
Régulateur
Borniers
R1
R2A, R2B
R3A, R3B
-
C0, C1
C2
C3
C4
D1 à D4
D5
U1
[X1-X2] et [XA,XK]
68
47
680 k
200
220 nF - 275 V - X2
4,7 µF - 400 V
4,7 µF - 100 V ou 63 V
10 nF
1N4007
56 V - 1 W
LM317HVT
3 broches - 5mm
* R1 = 120 pour une rangée de LED


* Une résistance en série avec chaque branche de LED
* Seul C1 est câblé pour une rangée de LED





Version HVT obligatoire en boitier TO220
La borne centrale est inutilisée pour respecter l'écart entre broches.

Relevés ( configuration avec une seule branche ) :

   
Les mesures sont effectuées avec une sonde différentielle.
La masse représentée sur le schéma est celle de l'oscilloscope.


La voie 1 représente la tension aux bornes de C3 ( entrée régulateur ).

La tension minimale est alors de 17 V.
Si la tension secteur diminue, cette ddp baisse, mais le régulateur reste actif.

La voie 2 représente la tension aux bornes de R1 = 120

La tension mesurée est bien de 1, 25 V.
L'intensité du courant dans la résistance R1 est I = V ref / R1 = 1,25 / 120 = 10 mA
C'est l'image du courant dans les LED.
Le courant est constant malgré l'ondulation à l'entrée du régulateur.
Fabrication :

Le schéma -----Le plan d'implantation des composants ----- Le typon ( décocher l'option d'ajustement avant impression )

Alimentation de 95 LED par la tension secteur

Ce montage est alimenté par la tension secteur ( danger mortel ). Dans le cas d'une fabrication, prendre toutes les précautions utiles.

Ce montage permet de piloter 95 LED blanches 5 mm sous la tension secteur avec un LM317HVT.
Le premier avantage est que l'intensité du courant est régulée dans les LED, même en cas de variations de la tension secteur,
le deuxième avantage est que le rendement de l'ensemble est supérieur à 85 % pour une alimentation linéaire.
Schéma commenté
La tension secteur est appliquée entre les bornes X1 et X2.
Les résistances R2A et R2B permettent de limiter le pic de courant à la mise sous tension.

Le pont de diode D1 réalise un redressement double alternance.
J'ai choisi d'implanter un condensateur C2 de 400 V. Si les LED sont absentes, la ddp aux bornes de C2 grimpe à 320 V.

Les LED ne sont pas sur le circuit imprimé. Elles sont en série avec la partie régulation en courant.
Elles sont donc traversées par le courant qui est imposé par le régulateur.

Pour l'explication théorique de la partie régulation, se reporter au montage du haut de page.
En résumé l'intensité du courant est V ref / R1 = 1,25V / 120 = 10 mA
La diode zener D5 protège le LM317HVT contre une éventuelle surtension.
Les condensateurs C3 et C4 permettent d'éviter un accrochage HF du régulateur.
Nomenclature :
Résistance 250 mW

Condensateur


Diode
Zener
Régulateur
Borniers
R1
R2A, R2B
C2
C3
C4
D1
D5
U1
[X1-X2] et [XA,XK]
XR0, XR1
120
22
4,7 µF - 400 V
4,7 µF - 63 V
10 nF
Pont 1A - 600V
56 V - 1 W
LM317HVT
3 broches - 5mm
Impose une intensité de courant de 10 mA au générateur
Limite le pic de courant dans C2 lors de la mise sous tension
Filtrage secteur
Filtrage d'entrée du régulateur
Évite les accrochages HF du régulateur
Redressement double alternance du secteur
Protection en tension du régulateur
Régulateur de tension utilisé en générateur de courant
Connections secteur et LED
Picots ( inutiles )
Relevés :



Les mesures sont effectuées avec une sonde différentielle.
La masse représentée sur le schéma est celle de l'oscilloscope.

Voie 1 : c'est la ddp aux bornes du condensateur C2 :
La tension secteur est alors de 230 V RMS. La mesure est réalisée avec une sonde atténuatrice x 10 ( 50 V / div ).
La tension crête redressée est de 315 V ( pertes dans R2A et R2B ), fréquence 100 Hz.

La ddp mesurée aux bornes des 95 LED câblées en série est de 280 V. La tension de seuil d'une diode est de 280 / 95 = 2,95 V

Voie 2 : c'est la ddp aux bornes du condensateur C3 :
L'origine de la trace est l'origine absolue de l'écran ( coin bas - gauche ).
La tension crête est de 42 V. Le LM317HVT peut supporter une tension différentielle de 60 V ( j'aurais pu mettre une zener de 63 V ... limite ).
La régulation est donc active jusqu'à une tension secteur de 240 V pour une hausse de tension, et jusqu'à 210 V pour une baisse de tension.

Voie 3 : c'est la ddp aux bornes de la résistance R1 :
La tension mesurée est de 1,2 V. Le courant dans la résistance R1 est bien de 1,2 / 120 = 10 mA.
L'intensité du courant dans les LED est légèrement supérieur à cette valeur ( I adj = 0,1 mA )
Fabrication :

Le schéma -----Le plan d'implantation des composants ----- Le typon ( décocher l'option d'ajustement avant impression )

Version du 14 février 2012