DIY - Fabrication d’un panneau LED

, par Patrice Freney

Pour mon projet de photographier tous les objets de la collection Apple, un bon éclairage est nécessaire pour la prise de vues.
Je dispose déjà de lampes classiques, deux sur les côtés, et une au-dessus, mais il me manque une source de lumière puissante et qui en plus, pourra être utilisée comme lampe d’appoint (bricolage).

Ce petit challenge technique à relever me plaisait. Cela faisait longtemps que je voulais me fabriquer un objet utile avec des bandeaux LED. Je suis donc parti sur la fabrication d’un panneau lumineux.

Vue de face du panneau

Je me suis fortement inspiré de constructions vues sur Youtube, surtout de DIY Perks ou de Experimentboy, mais en apportant mes propres modifications.
N’ayant aucune idée de la luminosité du panneau, je me suis contenté des dimensions proches de ce que j’ai vu sur internet, soit un panneau d’environ 50 x 35 cm.
Le panneau LED sera donc construit à partir de bandes LED autocollantes, collées les unes à côté des autres sur une plaque de PVC expansé 5 mm.

Petit cahier des charges :
- bandes de LED de couleur blanche froide
- luminosité réglable
- fixation sur un trépied de photographe
- alimentation interne (pas d’adaptateur externe)

Pour me fournir en composants, modules et autres gadgets électroniques, la Chine est l’endroit rêvé. Bon, je n’y suis pas allé, AliExpress s’en est chargé. Il faut juste ne pas être pressé, les achats mettant environ entre deux et trois semaines pour arriver.
Le plus long, c’est de choisir les bons composants, les bons vendeurs et surtout les bons prix. La livraison est souvent gratuite, mais pas toujours.
Attention, des droits de douane peuvent s’appliquer.

Pour le choix des bandes LED, renseignements pris, j’ai commandé des LED SMD5630, car c’est elles qui développent le plus de lumière dans ce format, soit en théorie 40-42 lumens (non vérifié). Elles sont livrées en bande de 5 mètres, et possèdent une bande autocollante. Pratique, enfin en théorie, car la colle utilisée n’est pas suffisante. Elles ont eu tendance à se décoller au bout de quelques heures.

Une bande de 5m de LED
Détails d’une bande LED. On peut les couper au milieu des pastilles de cuivre (couleur orange)

Je les ai donc décollées et recollées en ajoutant un adhésif double-face, et à certains endroits, des points de colle cyanoacrylate.
La plaque PVC est collée sur une plaque de MDF (médium), plus facile à peindre et plus facile à travailler.

Les bandes LED se coupent à longueur désirée, par segment de trois LED.
Il est fortement recommandé de tester les bouts découpés un par un avant de les coller, au risque de devoir couper puis recoller un autre bout de bande LED si quelques LED ne fonctionnent pas.

Petit raccord de bande LED

Attention aussi aux polarités et ne pas se fier que visuellement pour repérer le + et le -, car j’ai eu quelques surprises. La qualité de fabrication de ces bandes LED n’est pas égale. Vu le prix, faut bien qu’il y ait quelques défauts.

Les bandes sont ensuite soudées sur un gros câble dénudé. À droite du panneau, le +, à gauche le -.

Soudure des bandes sur le câble général (ici, le +12 V)

Ne pas hésiter à essayer très régulièrement le montage avec une alimentation protégée. Des LED peuvent avoir été dessoudées lors du montage et cela permet de vérifier la bonne polarité des bandes.

Côté électronique, j’avais déjà une alimentation 230 V AC / 12 V DC pour une intensité maximale de 10 A, soit 120 W.

Petit calcul rapide :
D’après le constructeur des LED, elles consomment 3,5 Watts au mètre. J’ai calculé pour trois bandes LED au départ, avec une bonne marge de sécurité. J’ai bien fait, j’ai dû en recommander, car je n’en avais pas assez.
Donc, quinze mètres, à 3,5 W le mètre -> 15 x 3,5 = 52,5 W
Tension de sortie de 12 V, donc 4,375 A.
Ça va, je suis large ! ;-)

Ensuite, j’ai placé un régulateur afin de pouvoir faire varier la tension aux bornes des LED. Là aussi, j’ai pris un modèle pouvant réguler une tension de 12 V et surtout 10 A de charge. Un potentiomètre extérieur au module sera nécessaire pour régler la luminosité.

Pour avoir une idée de la tension en fonction de mon réglage, et surtout pour être assez régulier au niveau de la luminosité lors de la prise de vue, j’ai placé un petit voltmètre pour la tension, mais qui fait aussi ampèremètre, ce qui me donnera une idée de l’intensité consommée. Puis bon, je trouvais ça rigolo et pas cher.

Je me doutais bien que tout ce petit monde allait chauffer un peu à pleine puissance. J’ai donc placé un petit ventilateur, qui se régule en fonction de la luminosité. Plus la lumière est augmentée, plus l’intensité augmente, donc plus de chaleur produite, donc le ventilateur doit tourner davantage pour refroidir l’ensemble. Comme il est un peu bruyant à l’utilisation, je vais améliorer un peu ce point en ajoutant à mon montage un régulateur de ventilateur en fonction de la température. Il ne devrait se déclencher que lorsque ce sera nécessaire. Il en actuellement en livraison à l’heure où j’écris ces lignes.

Vue de droite avec la ventilation et les portes-fusibles
Le refoulement de la ventilation

En commandant les LED, n’ayant pas la largeur de la bande, j’en ai pris trois, pensant que c’était suffisant. En les collant, il m’en a manqué quelques longueurs. J’en ai recommandé par la suite. La qualité de fabrication n’est pas optimum : les couleurs des deux différents arrivages ne sont pas exactement les mêmes. Pourtant, même référence, même fabriquant. Pas très gênant, car visible seulement en basse luminosité.

Cela se voit sur cette photo (sept premières bandes sont plus blanches).

Les LED sont légèrement allumées

Trente-neuf rangées de vingt-sept LED, j’arrive donc à un total de mille cinquante-trois LED. Oui, 1053 ! Pas mal non ?

Côté consommation électrique, ayant placé au final trente-neuf rangées de quarante-cinq centimètres de LED, j’arrive à 17,55 mètres, soit 61 Watts en théorie. Je suis encore en dessous de la capacité de l’alimentation de 120 W, donc pas de problème.

Quelques petits soucis de perte de temps avec le module voltmètre/ampèremètre, car pas de schéma de câblage. Les recherches sur internet m’ont donné plusieurs versions. Après quelques essais, dont un qui a fait fondre un fil, heureusement sans casse, j’ai enfin trouvé le bon câblage. Bon OK, au prix exorbitant de 1,44 € livraison incluse, bon prince, je passe l’éponge ! ;-)

Pour un petit module économique, je l’ai trouvé très fiable au niveau des mesures. Je les ai vérifiées avec un appareil de mesure calibré. On peut d’ailleurs les réajuster si nécessaire.

J’ai dû modifier aussi le module régulateur de tension pour l’adapter à un réglage externe (potentiomètre), et avec une tension minimale de 6 V pour que les LED soient éteintes à cette tension. J’ai donc placé deux potentiomètres à la suite, un pour la tension minimale à l’aide de la résistance ajustable originale fixée sur le circuit imprimé que j’ai démontée, et l’autre pour le réglage de la luminosité, placé sur le panneau de commande.

Vue arrière du panneau. L’ampérage n’est pas visible correctement, faute à l’iPhone

J’ai placé la résistance originale sur un bout de circuit imprimé cuivré sur lequel j’ai donné deux coups de scie à métaux pour séparer les trois connexions.

Le reste est assez classique :
- la fiche 230 V pour pouvoir insérer un câble standard.
- les deux portes fusibles, l’un pour le 230 V (3 A temporisé) et l’autre pour le 12 V (10 A, rapide).
- un interrupteur à bascule qui coupe le 230 V.
- deux connecteurs électriques pour relier les différents câbles 12 V (les câbles LED, le ventilateur, le module voltmètre/ampèremètre).

Au final, à pleine puissance, à 12,2 V, le montage consomme environ 8 A (7,97 A), soit 98 W au maximum. Je suis très loin des préconisations du fabricant (rappel : 3,5 Watts par mètre), même si les modules ajoutés consomment aussi de l’intensité : 0,2 A pour le voltmètre/ampèremètre, 0,16 A pour le ventilateur, 0,2 A pour le régulateur de tension. Globalement, 7,3 A pour les LED, soit environ 88 W.
Je refais le calcul à l’envers : 88 W pour 1053 LED, soit 0,083 A par LED, soit 5 Watts par mètre. Ne pas se fier aux informations des fabricants/revendeurs. J’aurais pu choisir une mauvaise alimentation, puisqu’en théorie, 8 A étaient largement suffisants.

Pour me cirer un peu les pompes, le choix de l’alimentation et de la marge de sécurité s’est avéré payant, j’ai 20 % de marge. ;-)

Le tout est placé dans un boitier de ma fabrication. Disposant d’une fraiseuse numérique, j’ai pu concevoir les six faces du boitier. J’ai choisi du PVC expansé, car il se travaille facilement et et plutôt léger.
Rappel : ne pas faire confiance aux revendeurs, les dimensions des différents objets achetés ne sont pas forcément justes, ils ne sont pas au millimètre près, voire deux. C’est surtout pour les objets incrustés que c’est important, module voltmètre/ampèremètre par exemple.

Le panneau de contrôle

En résumé, ne pas commencer les incrustations du boitier sans avoir les objets sous la main.

Pour la fixation, j’ai commandé un support de flash pour trépied. Je l’ai incrusté dans un bloc de MDF avec du silicone.

La fixation prévue pour un trépied standard

Les tasseaux de bois latéraux sont collés sur la plaque de MDF.
Petit coup de peinture noire en bombe pour éviter les éventuels reflets.
Fixation du boitier PVC à l’arrière du panneau avec des vis à bois.

Quelques modifications si je devais en faire un second :
- prendre du PVC expansé de 10 mm. La fixation des vis dans du 5 mm n’est pas très esthétique.
- agrandir légèrement les dimensions du boitier, car en cas de changement du bloc alimentation, il faudra que je trouve le même boitier.
- prendre du PVC de couleur noire (je n’avais que du blanc sous la main) pour des raisons d’homogénéité de couleurs.
- j’ai vu qu’il existait un bloc fiche + interrupteur + fusible. Un seul usinage, moins de câblage, donc plus propre.

Le panneau n’est pas tout à fait terminé, j’attends encore le régulateur de ventilateur et je me tâte à placer une plaque de protection transparente devant les LED.
Il faut aussi que je mette une protection (adhésif ?) sur les deux côtés du panneau pour cacher les soudures des bandes LED sur le gros câble.

Voilà donc un tableau récapitulatif des prix que j’ai obtenus. Quand un prix est à zéro, c’est que j’avais l’objet en stock ou que j’ai fait de la récupération. Je n’ai pas cherché les prix pour ces objets là. Certains sont difficilement évaluables (visserie, colle…).

Le panneau m’est revenu à environ 80 €. Bien évidemment, je ne compte pas les heures de travail, il y en a quelques-unes, mais ce fut un plaisir.
Si vous désirez vous lancer dans la fabrication d’un panneau LED, voilà donc quelques informations supplémentaires.

Lorsque je rajouterai le module de régulation pour le ventilateur, je ferai des photos de l’intérieur du boitier, histoire que vous puissiez voir l’ambiance locale de tout ce petit monde…

Pour terminer, deux petites vidéos :

  • une première plus pour le son que la lumière, qui montre l’augmentation progressive de la luminosité, et aussi du son du ventilateur. On dirait un avion au décollage !!! ;-)
    Et bizarrement, cela n’éblouit pas l’iPhone alors que moi, je ne peux pas rester devant.

    Panneau LED - augmentation de la luminosité from patrice freney on Vimeo.

  • une seconde pour un éclairage en extérieur, en comparaison avec une lampe classique halogène. La vidéo ne rend pas forcément bien, mais la luminosité est superbe. Même le fond du jardin arrive à être éclairé.
  • Panneau LED - Essai en extérieur from patrice freney on Vimeo.