Rampe Leds de Roger

[ro-g-g 0]

Pour mon nano récif de 40l (voir section présentation des bacs), après des éclairages constitués de deux tubes T8 puis deux tubes T5, j'ai décidé de me construire une rampe leds avec les contraintes suivantes:



-Puissance réglable (dimmable) de manière à accoutumer progressivement les coraux et à rechercher la juste puissance par tâtonnement.

-Deux canaux séparés blanc et bleu, réglables indépendamment en puissance.

-Le meilleur coût possible en me disant que ce serait une découverte, une initiation et que je verrais plus tard pour faire mieux.

-Uns puissance totale confortable pour mon volume de manière à ne pas faire fonctionner la rampe au maximum: durée de vie plus longue des composants.

Cette petite rampe a une puissance maximale de 60W au total. Elle peut convenir à mon avis jusqu'à 60L en récifal exigeant (SPS).

Je vais présenter mes choix et décrire ce que j'ai fait. Après, on peut discuter d'autres choix en fonction des contraintes (volume du bac) et des opportunités (prix, qualité...).


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J'ai commencé par rechercher le dissipateur thermique (radiateur) qui devait servir de support aux leds. Il a comme fonction d'évacuer la chaleur. Il peut être éventuellement complété par un ou plusieurs ventilateurs. C'est une plaque d'aluminium comportant des ailettes. Les contraintes: dimensions compatibles avec le bac et performances en dissipation de chaleur. Mon choix s'est arrêté sur un dissipateur utilisé normalement pour les amplis de forte puissance. Ses dimensions sont: longueur 300mm, largeur 120cm, hauteur 40mm. Il permet de bien répartir mes 6 leds sur deux lignes et de juste loger les 6 lentilles avec leur collerette en métal.

Si vous voulez plus de leds avec les mêmes lentilles, il faudra prévoir plus grand ou alors vous prenez des leds de 20W compatibles avec les mêmes lentilles.

Ce dissipateur est disponible chez audiophonics pour environ 30 euros sans le port.


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Les leds: mon choix s'est arrêté sur des leds de 10 watts chacune. J'en ai pris 3 blanches (environ 9500 degrés kelvins, c'est à dire de teinte blanc froid, et 3 bleues (dites royal blue). Après coup, je me suis dit que j'aurais dû en commander une ou deux de plus de chaque couleur en réserve.

Sur le site ac-rc.net, ces leds de marque Epileds sont à 6.60 euros l'unité.

Ces leds supportent une tension maximale de 10 à 12 volts courant continu, ce qui fait au maximum 36 volts si on en branche trois en série. L'intensité maximale supportée est de 1 ampère.


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Les lentilles: elles n'ont pas été prévues d'emblée. J'ai essayé puis utilisé la rampe un certain temps avec les leds nues et j'ai constaté une dispersion lumineuse autour du bac ainsi qu'une mauvaise efficacité. J'ai donc cherché des lentilles permettant de rétrécir l'angle du faisceau (donné pour 120° pour les leds nues). J'ai opté pour des ensembles lentille-réflecteur-collerette ayant un angle de 60°. C'est assez étroit, ce qui oblige à respecter une certaine hauteur au-dessus du bac de manière à ce que les couleurs se mêlent correctement au fond de l'eau. Le bas de ma rampe se trouve à 18 cm de la surface.

J'ai pris ces lentilles-réflecteurs chez satisled.com. Le prix est de 3.47 euros, à multiplier par le nombre de leds.


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[attachment=15]reflecteur-lentille.jpg[/attachment]

Les alimentations: il en faut une pour chaque canal de couleur. Avant de choisir ses leds (puissance, nombre), il faut voir si on va trouver la ou les alimentation(s) convenable(s). Les leds ne sont pas alimentées par de simples transformateurs alternatif-continu (même si pour des essais, on peut le faire avec prudence). Elles doivent être pilotées en courant constant par des alims spéciales appelées drivers.

Les drivers que j'utilise ne sont plus disponibles. Actuellement, je pourrais les remplacer de façon simple par ceux-ci:

-Chez ac-rc.net: drivers 30-36v (cela correspond bien à la tension de 3 leds de 10W en série) courant 1.5A (c'est un peu élevé, il faut limiter à 1 ampère). J'ai donc envoyé une demande au site et on m'a répondu ceci:

"If you looking dimmable driver, we can modify DC30-36V 1.5A 50W dimmable driver to become works with 3 x 10W.

Kind regards

Alan"

Puis à la question du coùt:

"Same price, no additional charge"

Donc on peut les faire modifier gratuitement.

Ces drivers sont au prix de 19.06 euros l'un. Vous pouvez faire référence à mon échange de mails avec Alan en date du 12/01/16. A noter que des boîtiers métalliques sont également disponibles pour ces alimentations.


[attachment=14]JR50_PFC_dimmable_driver.jpg[/attachment]

Nota: si vous utilisez des ensembles de 4 ou 5 leds de 10W, vous pouvez avoir directement les drivers compatibles sur le site.

Ces drivers sont équipés de leur potentiomètre de réglage d'intensité, donc pas de bricolage supplémentaire.

Il existe d'autres solutions de réalisation de drivers dimmables mais en bricolant des branchements.



On a déjà là ce qu'il faut pour commencer à travailler. On va avoir une partie mécanique assez précise à réaliser, donc longue et minutieuse.

J'ai d'abord tracé un plan d'implantation des leds sur un carton des dimensions (Longueur et largeur) de mon dissipateur. Il faut prévoir que chaque led sera coiffée par un réflecteur conique lui-même surmonté d'une lentille, elle-même tenue par une collerette de 53mm de diamètre. Cela ne laisse pas beaucoup de marge si on ne veut pas (ou pas trop) dépasser les bords du dissipateur.

Je reporte l'emplacement des leds sur la plaque d'aluminium noir.


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La fixation des leds: le plus simple et le plus rapide serait d'utiliser une colle thermique en vente sur les sites des fournisseurs de leds. Le conseiller du site ac-rc que j'ai contacté (Alan) m'a indiqué que pour un meilleur refroidissement et donc une plus longue durée de vie, il était préférable de visser les leds en intercalant de la pâte thermique (et non de la colle).

Les retours d'expérience et les avis sont les bienvenus sur cette question comme pour les autres!



Pour ma part, j'ai percé 4 trous pour chaque led (on pourrait peut-être se contenter de deux en diagonale). Le foret utilisé a un diamètre de 2.5mm et j'ai percé à une profondeur d'environ 10mm de mémoire (enrouler un scotch-repère sur le foret). Il faut que ce soit assez profond pour que par la suite les tarauds puissent bien s'engager. Difficultés: percer exactement aux points marqués (ça a tendance à déraper au début et on peut commencer par frapper avec une pointe) et percer bien verticalement dans la plaque du dissipateur. J'ai utilisé une perceuse sur colonne mais on peut voir s'il existe des guides de perçage.


[attachment=5]gros-plan-led.jpg[/attachment]

Après perçage à 2.5mm de diamètre, j'ai taraudé les trous pour des boulons de 3mm (jeu de trois tarauds et outil de tournage à trouver en grande surface de bricolage). Les trois tarauds sont à utiliser dans l'ordre du plus grossier au plus précis.

Il faut trouver (ou couper) des boulons de 3mm à la bonne longueur (ils peuvent dépasser un peu de l'autre côté de la plaque).


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Avant d'installer les leds, il serait bon de les tester individuellement, peut-être avec une pile de 4.5V (attention au + et au -). Je n'ai pas essayé, donc je ne sais pas si c'est suffisant pour allumer des leds de 10W.



On va installer les leds en alternant blanches et bleues. Chaque led est vissée après avoir enduit la face inférieure de la led et l'endroit prévu sur la plaque avec la valeur d'un grain de riz de pâte thermique (genre Artic silver en magasin d'informatique). On étale la pâte en couche très fine à l'aide d'un morceau de carte bancaire utilisé comme spatule. On peut imprimer de petits mouvements de pivotement à la led pour ader à la répartition de la pâte.



On place les leds de manière à ce que pour chaque couleur, le + de l'une soit voisin du - de sa voisine. On visse avec précaution jusqu'à ce que chaque led soit bien plaquée, mais sans trop forcer, sur le dissipateur.





On soude les fils des leds. Il faut un fer à souder de 30watts et de la soudure à l'étain. Je commence par étamer les cosses des leds ainsi que les fils dénudés.


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Pour les personnes qui n'ont jamais soudé, s'entraîner avant avec des bouts de fils et des lames de piles plates. Il faut chauffer suffisamment pour que la soudure s'étale bien et adhère correctement mais pas trop pour ne pas griller les leds. On va avoir un rouleau de fil rouge et un rouleau de fil noir ou bleu (fil multibrins assez gros disponible chez certains fournisseurs auto comme Norauto). Les leds blanches sont reliées entre elles par du fil noir ou bleu en reliant le + de l'une avec le - de l'autre. On finit par une bonne longueur (environ 30cm) de fil rouge pour le plus de la dernière et de fil noir ou bleu pour le moins de la dernière de l'autre côté.


[attachment=9]3x_series_connection.jpg[/attachment]
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Même chose pour les leds bleues.



A ce stade, il faut tester chaque guirlande de leds avec un driver. Brancher les fils rouge et noir (ou bleu) terminaux de la série des blanches avec le + et le - du driver. Mettre le bouton de réglage au minimum. Connecter le driver au 220volts et tourner doucement le bouton de réglage.



Soit tout s'allume soit rien. Dans le deuxième cas, il y a soit une mauvaise soudure, soit une erreur de branchement, soit une led défectueuse. Il peut s'agir aussi d'un driver défectueux.



Même chose avec l'autre guirlande et l'autre driver.

Ensuite, j'ai enrobé chaque connection d'une pâte isolante de manière à ne pas avoir de court-circuit avec les réflecteurs métallisés qui seront installés en dernier. Ou alors, il faudra les positionner à deux millimètres des leds en s'assurant qu'ils ne les touchent pas.


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Les fils rouges ainsi que les fils noirs ou bleus qui arrivent des leds sont connectés à des dominos qui seront eux-mêmes fixés à l'entourage de la rampe. On a donc 4 fils: 2 rouges pour les bornes + et 2 de l'autre couleur pour les bornes -. Pour ma part, je fais tout pour qu'aucun brin de cuivre ne puisse un jour tomber dans le bac. Pour cela, deux choses: j'étame soigneusement les extrémités dénudées de manière à ne voir aucun petit fil libre puis après vissage dans les dominos, je mastique tout cela avec la pâte isolante, à défaut avec de l'araldite ou encore du silicone.



A ce stade, on va installer une plaque rectangulaire vissée sur chacun des petits côtés du radiateur. Attention, c'est différent sur les photos, j'avais fait un habillage en feuille d'alu. Chacun de ces petits côtés aura comme dimension: hauteur 12cm et largeur 14cm. On pourra prendre un matériau d'environ 1cm d'épaisseur (bois, mousse rigide...). Les plaques seront positionnées de manière à avoir un espace libre de 4cm au-dessus du radiateur et 4cm en-dessous.



Ensuite, on va préparer la plaque qui portera les lentilles-réflecteurs. Elle aura comme dimensions: longueur 30cm (comme le radiateur-dissipateur) et largeur 13cm (un peu plus que le radiateur). Pour ma part, j'ai récupéré les restes d'une plaque en mousse rigide de 1cm recouverte d'un décor alu (plaque prévue pour isoler l'arrière ou le côté des radiateurs chez Castorama).

Repérer l'axe des leds sur cette plaque puis avec une scie-cloche, découper des disques au diamètre des collerettes (53 ou 54mm).


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On prépare les ensembles réflecteur-lentille-collerette: il faut installer les lentilles puis à l'aide d'une pince à bec fin, retourner les ergots de la collerette vers le dessous du réflecteur de manière à solidariser l'ensemble. Comme il y a avait encore du jeu, j'ai complété avec quelques gouttes d'Araldite.

Visser les pattes des collerettes sur la plaque. On prévoira de positionner cette plaque de manière soit à toucher les leds si on a enrobé leurs soudures, soir à 2mm des leds si on n'a pas isolé. Pour éviter la dispersion lumineuse, le plus près est le mieux.






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Ensuite, on monte les ensembles lentilles-réflecteurs sur la plaque en vissant à travers les pattes prévues.



Il est temps maintenant de fixer cette plaque sous les leds en la vissant aux deux petits côtés. Il faudra procéder ainsi pour une autre plaque portant le ou les ventilateur(s) et qui, elle, viendra coiffer le dessus de la rampe. J'ai utisé deux petits ventilateurs de PC de diamètre 80 mm et de voltage 12volts. Ils ont leur petite alim séparée et pour les faire tourner assez lentement, je les ai branchés en série (comme les leds le + de l'un avec le - de l'autre), ils ont ainsi 6 volts pour chacun.


[attachment=0]IMGA0545.jpg[/attachment]

On aura encore à relier les dominos sur la rampe à un câble comportant 4 conducteurs et qui ira jusqu'aux deux drivers. Bien repérer les couleurs (le + et le - des leds bleues et le + et le - des leds blanches et noter les couleurs correspondantes de votre câble 4 fils. Relier aussi le câble 2 fils des ventilateurs à un petit bloc 12 volts 500 milliampères ou plus.



Pour finir, on pourra si on le souhaite compléter l'habillage de la rampe sur les deux grandes faces avant et arrière. Vous voyez sur les photos que j'avais procédé autrement en commençant par faire un habillage tout le tour avec une feuille d'alu de 12 cm de large. Je me suis embêté par la suite pour positionner la plaque des lentilles à la bonne hauteur, c'est pour cela qu'il vaut mieux je pense n'installer que des petits côtés tant que le montage n'est pas terminé. Vous aurez aussi à prévoir la suspension de votre rampe en installant une bride faite d'une bande en alu et vissée sur les petits côtés.



Voilà, j'ai essayé d'être assez précis mais vous aurez peut-être des questions ou des suggestions. Elles seront les bienvenues.

Amusez-vous bien!

[Vincent du 16 0]

C'est super bien expliqué, merci Roger. Pour fixer les LED j'ai découvert dans un kit rapide LED le double face thermique, qui allie dissipation et fixation dans un seul et même produit.

[ro-g-g 0]

Merci Vincent, ça pourrait peut-être constituer une bonne solution parce que le perçage de précision, ce n'est pas forcément facile, en tout cas ça demande beaucoup de soin.



Sinon, je vais compléter ma description par des explications et des schémas plus explicites du circuit des leds:



Couleur des leds: les leds éteintes ne sont pas de la couleur qu'elles donneront une fois allumées. Pour les bleues, elles apparaissent blanches ou incolores. Quant aux blanches, elles apparaissent jaunes, tout au moins pour celles que j'ai utilisées.



Les pôles des leds sont identifiés avec + et - sur le socle de la led ( le + est au moins bien visible).



On a deux circuits indépendants, deux boucles: une pour les bleues et une pour les blanches. Les leds sont reliées par du fil isolé. Peu importe la couleur pour les fils qui sont entre les leds. Par contre, pour les fils qui partent vers le driver, on prend du rouge pour le + et du bleu ou noir pour le -.

Aucun fil dénudé ou aucune soudure ne doivent toucher la plaque du radiateur.



Comme je l'avais dit, on dispose les leds de façon alternée pour leur couleur. Après, on aura un côté avec 2 blanches et un côté avec 2 bleues. Pour ma part, j'ai mis les deux bleues du côté face avant de mon bac.



J'ai préparé deux schémas de câblage des leds, un pour les blanches et un pour les bleues. Chacune des deux boucles est reliée à un driver.



Pour le moment, l'insertion d'images ne marche plus. J'essaierai plus tard. :^)

[ro-g-g 0]

Voici les deux schémas qui montrent le branchement des leds entre elles et avec les drivers. Petite précision (peut-être inutile) sur les fils: ce sont des fils à un conducteur mais constitués de petits brins de cuivre ce qui leur permet d'être souples contrairement à du fil rigide isolé (utilisable aussi mais moins commode).




[attachment=1]schémas-circuits_0002.jpg[/attachment]

[attachment=0]schémas-circuits_0001.jpg[/attachment]

A+ :hai:

[collabois 0]

Salut Roger,

C'est vraiment bien expliqué, génial

est ce que tu as une idée de la puissance que tu mettrais sur un bac de 60*60*60 avec 55 cm de hauteur d'eau ?

[ro-g-g 0]

Bonjour Collabois,

Merci pour ton message sympa.

En première approche, je dirais 125 watts mini et 150 watts pour être confortable dans la mesure où on a intérêt à ne pas donner toute la puissance si on veut que les leds durent.

A+

[ro-g-g 0]

Comme dissipateur thermique tu peux envisager de prendre 1 mètre de profilé ML41 (aqualight solution) à couper en deux, ce qui te fais une rampe de 50 cm de long et 17.6 cm de large ou plus si tu les écartes pour une meilleure couverture. Si tu prends des leds "économiques" comme moi, tu aurais 4 leds blanches de 20W et 4 bleues de 20w ( bridgelux, epistar ou epileds) les bleues sont des 445-447nm. Tu aurais deux drivers dimmables pour 4X20W waterproof PWM chez ac-rc. PWM signifie que la commande de puissance ne se fait pas par un simple potentiomètre mais par un petit module qui génère un signal hâché avec des impulsions de largeur variable. On peut trouver ces "pwm dimmer" également chez ac-rc dans l'onglet LED Driver Dimmable en bas de page. Il en faut deux.

Ce principe de PWM est également utile quand on veut commander l'éclairage par un automate (Babyfish, Arduino...).

Je pense qu'il faut prévoir deux ventilos de 12cm de diamètre parce que pour l'instant, les calculs de dissipation thermique, je ne m'y suis pas penché et il vaut mieux assurer en ventilant. Cela dit, quand le dissipateur est bien dimensionné, on peut s'en passer. Sur ma rampe, je pense que je pourrais supprimer les ventilos. Cela dit, ces petits ventilateurs ne sont pas chers et si on les branche en série, ils sont presque inaudibles.

A+ :hai:

[Vyx 0]

Juste une question qu elle est l intérêt de mettre des driver dimmable avec un potentiomètre ?

[vautour1 0]

Bravo Roger, bon technicien et bon pédagogue !

J'ai une question au sujet de la ventilation, à part les ouvertures pour les ventilateurs ta boite parait hermétique, si c'est le cas, cela ne va t-il diminuer l'efficacité de la ventilation ?

[Adrien01 0]

Super chouette!!!

[ro-g-g 0]

Vyx: il existe des drivers dimmables qui se pilotent par une tension continue que l'on fait varier de 0 à 10V par le biais d'un potentiomètre (ceux qui sont décrits dans mon tuto). C'est un mode de pilotage analogique.



Il existe aussi des drivers dimmables qui se pilotent par un signal de tension fixe de 5V mais qui est constitué par des impulsions de largeur variable (PWM en anglais). C'est un mode de pilotage digital. Là aussi ça peut être un potentiomètre qui règle la largeur des impulsions et donc l'intensité de la lumière.

Dans les deux cas, si on est en réglage manuel, on a un potentiomètre. C'est différent si ces deux types de drivers sont reliés directement à un automate. De mémoire, le Babyfish accepte les deux modes de pilotage, analogique 0-10V ou digital PWM. L' Arduino peut sortir du 5V en PWM et un signal analogique 0-10V avec un adaptateur. Les rampes du commerce intègrent en général un automate (effets de lever ou coucher de soleil, simulation de nuages ou d'orages...) et n'ont donc pas de potentiomètre mais des touches de programmation.



Vautour: En fait, mon habillage en tôle d'aluminium ne touche pas le dissipateur thermique sur les grands côtés. Il y a un espace d'environ 5mm ce qui permet à l'air de s'échapper vers le bas. Dans mon tuto, je propose d'ailleurs de prévoir les deux petits côtés d'une largeur de 14cm alors que le radiateur fait 12cm de large.



Merci pour vos messages.



A+

[Candide17 0]

P.A.R.F.A.I.T !

Merci Roger pour ce tuto, génial et hyper utile.



Trois petites questions :

- as-tu une idée du budget total pour ta rampe ?

- entends-tu les ventilos (j'ai vu que tu les fais tourner à petite vitesse pour probablement réduire la nuisance sonore)

- tu as choisi d'utiliser des groupes de Led plutôt que des Led individuelles, avec le risque d'avoir des "zones" lumineuses au sol et sur les coraux et moins d'homogénéité dans l'éclairage mais en revanche avec bien moins de Led à souder et à répartir sur le dissipateur;
avec le recul que penses-tu de ce choix (je suis en pleine réflexion sur la mienne de rampe, alors...)

[Vyx 0]

Je connais bien le principe du pwm et du reste. Mais je vois l intérêt de mettre un driver manuel. Si il est commander par un automate c est différent.

Regarde ce que j ai commencé à faire il y a quelques temps http://www.aquario-poitou-charentes.fr/bricolage/topic67.html

[ro-g-g 0]

Guillaume, je me suis bien douté après coup que j'avais mal saisi ta question. Je viens de jeter un oeil sur ton sujet et c'est du lourd! On a besoin de ce genre de recherches exigeantes.

Pour moi, c'est (beaucoup) plus modeste. J'ai bien un projet Arduino en cours mais j'ai voulu faire simple au départ. Simple mais pas au point de ne pas pouvoir régler mes deux couleurs de façon indépendante, d'où la nécessité de ces potentiomètres. Je module "à la main" la puissance de mon éclairage et je fais varier aussi à la main la température de couleur.



Candide17: je viens de retrouver mes factures de mars 2015.

Pour les leds: 43.66 port compris,

Pour le dissipateur: 36.10 port compris,

Pour les lentilles-réflecteurs: 32.94 port compris

Pour les 2 drivers dimmables: 50.17 port compris (tarif actualisé janvier 2016 car les anciens ne sont plus disponibles).

On est à 162.87 euros pour les composants essentiels. Après, il y a des petits boulons ou des vis, de la pâte thermique, de l'alu ou du contreplaqué, deux petits ventilateurs...On devrait pouvoir passer avec 200 euros sauf si on doit acheter des outils. Au bout du compte, ce n'est pas forcément hyper intéressant si on regarde les rampes Apheus qui utilisent des leds Cree. Il y a aussi des kits pas très chers chez Aquastyle on line, Aqualight ou Rapidled. Il y aurait encore moins cher avec les rampes chinoises chez Alibaba.



Choix des leds: pour un petit bac, 6 leds de 10W avec des lentilles de 60°ça passe encore même si la lumière n'est pas parfaitement homogène à 20 cm de distance de la surface. Si on peut jouer un peu sur la hauteur, pas de problème. J'ai voulu effectivement faire simple. Pour le moment je suis content de cette petite réalisation.



Sinon, en parcourant les nombreux tutos sur le net, j'ai trouvé des infos sur les lentilles et les faisceaux dans un doc PDF en tapant "Hervé.eau de mer". On peut d'ailleurs faire une simulation graphique simplement en traçant des angles de 60 degrés partant de la position des leds et voir si ces cônes se recoupent à une certaine distance.



Les ventilateurs: honnêtement je les entends un peu du fait qu'ils sont simplement posés sans être boulonnés serrés. Mais avec un montage définitif et éventuellement en intercalant du silicone, je pense que ce serait vraiment très discret (bien sûr en les sous-alimentant en tension).



Quoi qu'il en soit, cette phase de documentation et de recherche est passionnante et c'est un des plaisirs de notre hobby.

[Candide17 0]

Merci pour ces réponses Roger, impec.

Oui, les outils d'Hervé, je les utilise tout le temps, c'est du lourd, et son site aussi. En plus il est adorable et répond aux questions, c'est cool.

En ce moment je suis en train de compulser [url]http://www.rudyv.be/Aquarium/Articles/Salinite.pdf[/url] à propos de soucis sur le bac d'un ami, poissman974.

[Vyx 0]

Ah oui je comprends mieux maintenant c est vrai que si tu as deux couleur ça peut etre utile.

Et j ai pas de mérite pour mon automate c est mon metier donc c est plus facile.

[Ostracodus 0]

Merci beaucoup: tuto très utile qui va me faire cogiter... As-tu trouvé des infos, au-delà de la température de couleur, sur le spectre des leds ? J'imagine que ce sont des pics précis mais je ne suis pas certain.

[ro-g-g 0]

Sur les sites des vendeurs, on trouve des infos. Par contre, les légendes en chinois, pas évident pour tout le monde. :wasntme:



http://ac-rc.net/catalog/product_info.php?cPath=22_28_32&
products_id=177&
osCsid=mp9ujscrqbr2sadbvp2ldil467



http://ac-rc.net/catalog/product_info.php?cPath=22_28_32&
products_id=162&
osCsid=mp9ujscrqbr2sadbvp2ldil467