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vendredi 15 octobre 2021

mardi 12 octobre 2021

Evaluation du chargeur MCC3 de OLIGHT

 

Évaluation du chargeur MCC3 de OLIGHT

Je vais vous faire ici l'évaluation du chargeur MCC3 qui est l'évolution du MCC-1A. 

Pour rappel l'évaluation du MCC-1A se trouve ICI.

Je vais essayer de rester accessible à tout le monde tout en approfondissant les aspects techniques pour ceux que ça intéresse.

Le plan du document va être le suivant:

  • les entrailles de la bête (photo + rapide descriptif)

  • choix du courant de charge (évolution majeure de ce chargeur)

  • autres évolutions (liste des évolutions dont je me suis rendu compte)

  • Inconvénients

  • Conclusion

1.Les entrailles de la bête.


D’un point de vue design pur, on trouve 2 circuits intégrés vraisemblablement un microcontrôleur et un buck-contrôleur donc un vrai design signé Olight.

Pour la suite,vu que les accumulateur et le chargeur sont propriétaire, on peut considérer que les profils de charge sont optimums (courant constant-tension constante-courant d’arrêt de charge) je ne vais pas vous les présenter c’est du même ordre que sur le MCC-1A. Nous allons plutôt non concentrer sur les différences entre le MCC-1A et le MCC3. 

2.Choix du courant de charge 

Si on voulait reconnaître un type d’accumulateur avec 2 connexions électriques (charge comprise), le seul moyen serait une mesure de résistance interne, mais quelques manipulations m’ont montrées que ce n’était pas viable comme solution.

Donc la solution qu’Olight a trouvé est de reconnaître la lampe et donc l’accumulateur qui s’y trouve pour envoyer le bon courant de charge. En fait les deux connexions électriques que l’on trouve sur les culots magnétiques ne sont pas directement les pôles de l’accumulateur (heureusement on risquerait le court circuit au moindre trombone qui passe). Olight a donc adapté l’électronique qui se trouve entre l’accumulateur et les connexions extérieures pour que le chargeur reconnaisse la lampe.

Donc comme vous l’avez compris toutes les modèles conçus avant le MCC3 ne sont pas équipés de cette astuce et donc ils chargeront au courant minimum de 1A (comme le MCC-1A).

2.1.Electronique dans une lampe

2.1.1.Protection contre les court-circuits 

Si on voulais protéger l’accumulateur des court-circuit tout en voulant le recharger, le schéma serait le suivant :

La diode D1 permet de faire passer du courant des connecteurs (X+ X-) vers l’accumulateur. Donc de charger celui-ci, et comme elle empêche le courant d’aller dans le sens inverse, on ne peut pas le décharger (par un court-circuit par exemple).

Le seul problème est que la diode n’est pas parfaite et quand un courant la traverse on retrouve une tension à ces bornes (qui varie en fonction de plusieurs paramètres). C’est donc gênant car le chargeur qui se branche sur S+ et S- va voir la tension de l’accumulateur + tension de la diode. Or on a vu que la tension de fin de charge doit être très précise (voir MCC-1A).

2.1.2.Une solution existe
Un transistor piloté par un contrôleur O-Ring permet de créer une diode parfaite (ou presque).

Avec ce schéma, le chargeur MCC peut voir la tension réelle de l’accumulateur et l’accumulateur est protégé de la décharge au niveau des connecteurs externes (X+ X-)

2.1.3.La solution certainement mise en œuvre depuis le MCC3
Il suffit donc pendant un temps très courts (pour ne pas gêner un MCC-1A) de ne plus rendre la diode idéale.

La tension aux bornes des connecteurs va donc pendant ce temps présenter une surtension d’environ 0,6V (tension d’une diode). Le plus simple est donc de se servir du microcontrôleur déjà présent pour générer ce phénomène.

2.2.Signaux aux bornes du chargeur

2.2.1Charge à 1A

Sur un modèle de lampe ancien où un modèle qu’il faut charger à 1A (Olantern mini ici).

Dans les faits, à partir du moment ou l’on pose le chargeur sur la lampe, le microcontrôleur recherche un "signal" de la lampe pendant 90 secondes. Pendant cette recherche il injecte un courant de 90mA (pour faire fonctionner la diode idéale). Une fois passé cette période sans signal de la lampe, le chargeur lance une charge à 1A.

2.2.2.Charge à 2A

C’est le cas pour les accumulateurs 21700 (Warrior X pro – Perun 2 – Freyr - etc)

Découverte du signal:

On voit clairement les 5 impulsions d’environ 600mV sur la courbe orange ci-dessus

Une fois les 2 trames de 5 impulsions passées, le chargeur débute la charge à 2A en augmentant par palier de 0,5A.

2.2.3.Charge à 1,5A

C’est le cas pour les accumulateurs 18500 (Warrior mini – Perun 2 – Freyr - etc).

Pour une charge à 1,5A c’est 2 trames de 3 impulsions.


2.2.4Charge d'une OBULB 

Et la charge d'une Obulb, il est indiqué dessus 0.65A et il n'y a pas de palier à 0.65A???

Effectivement on part sur une charge classique de 1A, mais l'électronique interne d'une Obulb est différente. Il y a une électronique plus complexe entre le connecteur et l'accumulateur qui oblige le chargeur MCC à entrer dans la 2e phase de charge (tension constante) ce qui permet de charger à un courant de 0.65A.

Belle astuce de la part de OLIGHT😉.

3.Autres évolutions

3.1.Amélioration de la durée de vie de l’accumulateur

Les accumulateurs Li-ion sont un vaste sujet et trouver des données exacte n’est pas si facile. N’étant pas expert en chimie, je laisse ceux qui veulent avoir des données plus précises aller les chercher su internet.

Les infos que j’ai pu croiser de plusieurs source sont :

  • Garder un accumulateur complètement chargé (ou presque) en permanence réduit sa durée de vie

  • Des constructeurs d’accumulateur (Samsung par exemple) annoncent sur certains modèles que de passer d’une tension de 4,2V à 4,1V (-2,4%) peut doubler sa durée de vie

  • Les courants de décharges élevés réduisent la durée de vie.

3.1.1Ajout d’un seuil de début de charge

Pour améliorer la durée de vie des accumulateur, Olight a ajouté dans ce chargeur un seuil de début de charge à 4,1V, ce qui fait que si la tension de l’accumulateur est au dessus de cette tension, le voyant reste au vert et la charge ne démarre pas.

Concrètement une fois votre lampe chargée vous vous en servez un peu dans la journée et le soir quand vous voulez la recharger, le voyant reste au vert. C’est normal servez-vous en encore le lendemain la batterie n’est que très peu déchargée.

Oui mais demain je pars en randonnée nocturne et j’ai besoin de l’autonomie maximum...L’astuce de certains est de d’allumer la lampe en mode turbo jusqu’à ce que le voyant passe au rouge.(Là c’est la double peine mais dans ce cas...).

3.1.2.Le voyant passe au vert à 95 % de la charge totale

Le voyant passe au vert quand la tension de l’accumulateur (quand le courant est nul) atteint 4,16V cependant la charge continue jusqu’à la charge complète de l’accumulateur. En gros, environ 1H30 après que le voyant soit passé au vert, la charge est vraiment complète (plus qu’avec un MCC-1A) mais aucun indicateur pour le montrer.

Pour y arriver, sur la 2e partie de la charge (tension constante – voir la review du MCC-1A) le chargeur produit toutes les 3 minutes une variation de courant pour mesurer la tension exacte de la batterie (permet de soustraire la partie de la tension due à la résistance interne de l’accumulateur et aux résistances d’accès à l’accumulateur).


On voit que le courant passe pratiquement à 0 puis revient à son courant de charge précédent, la mesure de la tension réelle de l’accumulateur est donc dans ce cas de 4,2V-0,154V=4,046V.

3.2.Amélioration de la fin de charge

Olight conscient du problème des résistances parasites dues à la nature de la liaison électrique (voir le paragraphe Inconvénient) et tous les essais que j’ai pu réalisés on conduit à des accumulateurs complètement chargé ce qui n’est pas le cas pour le MCC-1A chose que je n’avais pas vu car je n’avais pas creusé cet axe dans ma review précédente).

3.3.Adaptation aux blocs alimentation

J’ai fait un point détaillé sur le choix du bloc alimentation, vous pouvez le trouver ICI.

Sur ce point il y a encore eu une amélioration. On a vu sur la courbe de la charge à 2A que le chargeur fait des paliers de 0,5A (qui durent 1s chacun) jusqu’à arriver au courant final.

Pendant cette phase le chargeur observe le bloc d’alimentation, si il observe une faiblesse (tension qui baisse légèrement), il relance une observation et s’arrête au courant que ce dernier peut fournir.

Tout cela est transparent pour l’utilisateur pendant cette phase le voyant reste rouge.

Cela permet même de charger avec des blocs alimentations pas terrible et même j’ai fait des essais avec un panneau solaire mal orienté et cela permettait une charge certes faible mais sur une journée ce n’est pas négligeable.

Par contre avec des blocs alimentation limites, on peut charger plus vite dans certains cas avec le MCC-1A car on peut utiliser dans ce cas le bloc alimentation dans sa zone de surcharge (chose que je déconseille).

4.Inconvénients

Faut bien qu’il y en ait.

Le seul inconvénient que je trouve provient de l’atout principal de ce chargeur qui est la facilité d’emploi. En effet le fait de pouvoir lâcher le chargeur et qu’il se mette en place tout seul grâce aux aimants (dans la lampe et dans le chargeur) est top.

Cependant les liaisons électriques sont réalisés par contacts entre 2 éléments qui peuvent présenter des imperfections.

Les lampes Olight sont robustes et prévues pour être utilisées dans des condition extrême. Il peut donc y avoir des résidus ou des impacts au niveau des contacts sur la lampe qui introduisent une une résistance parasite supplémentaire.

Il est donc judicieux de nettoyer les contacts avant la recharge. Un peu d’eau et chiffon suffisent, je déconseille tous nettoyage à base d’élément abrasif. La charge n’en sera que plus rapide.

Pour anecdote, j’ai analysé sur une lampe en cuivre une charge avec et sans patine et on voit réellement une différence mais cela n’impacte que le temps en fin de charge.

Si votre voyant reste vert une fois le MCC3 "plugger" sur votre lampe vérifiez bien ce point. 

5.Conclusion

Même si ce nouveau chargeur ressemble fortement à l'ancien il y a énormément d'évolution face au MCC-1A.

Il n'est pas parfait mais nettement mieux que le MCC-1A qui reste un excellent chargeur.

Fonctionnement d'une lampe, cas de la S1R Baton 2 de OLIGHT

Fonctionnement d'une lampe,

Cas de la S1R Baton II de OLIGHT

1.But

Le but de ce document est de comprendre le fonctionnement d'une lampe torche et les interactions entre les différents constituants, en prenant le cas particulier de la S1R Bâton 2 de OLIGHT.

Beaucoup d'entre vous se posent des questions sur la thermique, les accumulateurs, le mode "Turbo", etc... Et je vais essayer d'y apporter quelques réponses.

J'ai choisi le modèle de la S1RII car j'apprécie ce modèle, je dispose des modèles en aluminium, cuivre et titane ce qui va nous permettre de voir la différence en thermique.

Vous l'aurez donc compris, le reste de ce document va être plutôt technique, et s'orienter vers l'électronique et la thermique. Je ne suis pas assez compétent en optique et je n'ai pas de matériel approprié.

2.La partie électronique

L'électronique est mon domaine de prédilection, je vais donc essayer de ne pas m’emballer et de rester accessible à tous ceux qui voudront en savoir un peu plus.

A la base une lampe torche se compose des deux éléments principaux, un accumulateur et une LED, de ceux-ci va en découler une électronique.

On va passer outre le choix de ces éléments, car ça pourrait prendre beaucoup de temps, et considérer qu'au moment du design c'était le choix optimum.

On va donc faire un paragraphe sur la LED, l'accumulateur, les topologies de conversion d'énergie possibles, et sur l'électronique choisie pour la S1RII.

2.1.La LED

Le modèle choisi est la XM-L2 du fabricant CREE.


J'ai déjà rédigé un article sur cet élément, il est disponible ICI.

La conclusion que j'en avais tirée est la suivante:

On a donc vu que le courant qui traverse une LED de puissance crée un flux lumineux conséquent. Ce courant entraine aussi une différence de potentiel (ou tension) aux bornes de la LED qui dépend de divers paramètres comme la température, le lot de fabrication, etc… Cette tension et ce courant induise une puissance (Puissance=Tension x Courant). Cette puissance va provoquer une hausse de température qui va dépendre essentiellement du soin que le fabricant de lampe va apporter à l’assemblage pour assurer la résistance thermique entre la jonction de la LED et l’environnement extérieur la plus faible possible. Car plus la température de la jonction de la LED sera haute et plus le flux lumineux diminuera.

Pour la conception de la lampe torche, la caractéristique importante à retenir est celle du point de fonctionnement maximum. Pour le modèle que j'ai sous la main j'ai mesuré 3.45V de tension de LED pour un courant de 3A à une température du boiter de la lampe de 25°C.

2.2.L'accumulateur


C'est le modèle IMR16340 de référence 16C05-10C un accumulateur propriétaire d'Olight (on ne trouve pas d'équivalent dans d'autres marques). En effet sur les 16340 standards on ne retrouve pas les 2 pôles sur la même face (voir photo ci-dessus.)

C'est donc un accumulateur lithium ion d'une capacité de 550mAh. Ce qui veut dire grossièrement qu'une fois chargé on va pouvoir tirer un courant de 550mA pendant 1 heure avant d'être totalement déchargé.

C’est un accumulateur "high drain" (fort courant) et 10C fait référence au courant maximal de décharge, 10 x le courant nominal de décharge de 550mA, donc 5,5A max.

On pourrait faire un raccourci en disant que si l'accumulateur peut sortie 550mA pendant 1 heure, il peut sortir 5,5A pendant 6 min. Hé ben non, la chimie, la résistance interne et la thermique interne vont fortement limiter la chose. Le plus parlant est de tracer une courbe de réponse de l'accumulateur dont je dispose (qui n'est pas neuf).

A partir de cet accumulateur complètement chargé (d'une tension de 4.2V) et je vais tirer un courant de 3A (courant maximum admissible dans notre LED):

On voit très clairement sur cette courbe l'effet de la résistance interne de l’accumulateur. Dès que l'on applique le courant la tension chute de 520mV (12.4%)  ce qui donne une résistance interne d’environ 170mΩ (0.52V/3A).

On voit aussi qu'en un peu moins d'une minute et trente secondes la tension atteint 2.8V (je déconseille d'aller plus bas) à ce moment j’arrête de tirer 3A (le courant repasse à 0A).

Un 2e essai à un courant de 1.67A (correspond à 600lm pour notre LED)

La forme est différente, le temps est beaucoup plus long (base de temps x5) et j’ai arrêté le courant au bout de 443s arbitrairement.

Ce qui est impressionnant c'est que pour un courant 1.8x plus petit on tient 12x plus de temps pour arriver à la même tension. Cela est dû à la résistance interne et aussi à l’échauffement interne. En conclusion, la taille de l'accu et sa capacité en mAh sont loin de suffire pour anticiper le comportement d'un accumulateur, ce qui se passe en interne est difficilement prévisible à moins d’être spécifié par le fabricant.

Si des infos sur certains modèles particuliers de batterie vous intéressent je vous conseille ce SITE.

On peut y trouver des 16340 de 750mAh avec une résistance série quasiment 3x plus grande. Je ne vous parle pas de la durée effective du mode Turbo (sachant la sécurité de la S1RII l'arrête à 3V) et du risque de surchauffe (voir plus) de l'accumulateur.

C'est une des raisons qui justifie l'utilisation d'accumulateur propriétaire, même si je ne suis pas pour, d'un point de vue pratique. Un mauvais accumulateur peut donner une impression d'une lampe bas de gamme voir même blesser l'utilisateur. 

2.3.Choix de l'électronique

C’est l’élément le plus important après le choix de la LED et de l’accumulateur. C’est elle qui fait la liaison entre ces deux éléments et qui va faire la nature finale de la lampe. Cette électronique impacte sur :

  • l’autonomie, en effet si les pertes de cette dernières sont importantes, il en sera de même pour la consommation au niveau de l’accumulateur

  • La durée des modes ″haute puissance″, la S1RII est un très bon exemple et nous allons voir cet aspect juste après

  • La température finale, en effet les pertes de l’électronique s’ajoutent à la puissance envoyée dans la LED pour se transformer en chaleur

2.3.1.Cahier des charges

Nous allons partir de la courbe de l'accumulateur et de la tension de la LED mesurée pour le mode Turbo (pire cas).


La ligne horizontale rouge représente la tension de la LED en mode turbo. On se rend compte que pendant 25s (30 à 40s pour une batterie neuve) la tension de l'accumulateur se trouve supérieure à la tension de la LED et le reste du temps (70%) inférieure. De plus même si au bout d'1'30 on arrive en fin de mode turbo, on voit que la tension de sortie remonte haut (>3.8V) et donc que l'accumulateur est loin d'être vide.

Pour tous les autres modes d’éclairage la tension sera plus faible :

  • 1000lm 3A 3.45V

  • 600lm 1.65A 3.22V

  • 300lm 0.75A 3V

  • 60lm 0.184A 2.74V

  • 12lm 0.026A 2.6V

On a besoin de choisir une électronique de conversion d’énergie entre l’accumulateur et la LED avant de faite ce choix on va faire un point sur les différentes topologies qui existent.

2.3.2.Topologies de conversion d'énergie

Le sujet étant vaste et complexe pour ceux qui désirent de plus amples informations vous les trouverez ICI.

Pour résumer voici une courte synthèse :

2.3.2.a.Le régulateur linéaire

En électronique ″conventionnelle″ le seul montage qui permet de faire une adaptation de tension est le régulateur linéaire dont un des schémas basiques est le suivant : 

Ce montage ne peut que diminuer la tension (donc abaisseur). Le seul composant de puissance est le transistor (En haut, au milieu).

Pour faire simple, le transistor va absorber la différence de tension, entre la tension d'entrée (Uin) et la tension de sortie (Uout). Cette différence de tension multipliée par le courant que demande la sortie va donner la puissance perdue dans le transistor.
 
On a donc la puissance fournie par la source qui est égale à la puissance que consomme la sortie + la puissance perdue dans le transistor. D'un point de vue conversion d'énergie, le rendement sera le rapport de la puissance en sortie sur la puissance d'entrée.
 
Il est donc facile de comprendre que plus il y a de différence entre la tension d'entrée et de sortie, plus il y a de pertes et moins le rendement est bon.

Pour améliorer ce rendement il existe les topologies à découpage (vois paragraphes suivants) qui peuvent permettent, en plus, de fournir une tension de sortie supérieure à la tension d’entrée. Leur seul point faible est la fiabilité car elles utilisent beaucoup de composant (surtout pour le contrôle) et des transistors de découpage. Ce n’est que relatif les MTBF(temps moyen entre 2 pannes) reste de l’ordre de plusieurs millions d’heure si c'est bien fait.

2.3.2.b.Le BUCK (ou montage abaisseur)

Ce montage permet d’avoir une tension de sortie plus faible que la tension d’entrée (comme le régulateur linéaire), mais avec un rendement bien plus élevé. Le schéma de la partie puissance est le suivant : 


2.3.2.c.Le BOOST (ou montage élévateur)

Ce montage donne une tension de sortie plus forte que la tension d’entrée, avec un rendement élevé. Le schéma de la partie puissance est le suivant :


2.3.2.d.Le BUCK-BOOST (ou montage abaisseur-élévateur)

Comme son nom l’indique il permet d’abaisser ou d’élever la tension d’entrée, ce n’est ni plus ni moins qu’un BUCK suivit d’un BOOST. Son inconvénient majeur est qu’il a beaucoup de composants donc un rendement plus faible qu’un BUCK ou qu’un BOOST, et son schéma est le suivant.

2.3.3.Choix de la topologie

Donc si on analyse les données, on voit que la solution ″élévateur″ n'est pas viable car si l'accumulateur est chargé on ″détruit″ la LED (trop de tension → trop de courant → destruction).

Si on choisit une topologie "abaisseur",  le mode turbo va être plutôt court alors que l’accumulateur est loin d’être déchargé, mais elle convient parfaitement et l’autonomie sera très importante.

Si on veut un mode turbo plus long, il faut s'orienter vers une solution ″abaisseur/ élévateur″, mais sachant que la place disponible pour l'électronique est faible il va certainement falloir faire des compromis. 

Voici une photo de l'électronique de la S1RII, pour la taille on voit sur la photo de gauche qu'elle est identique à une pièce de 1 centime. Le schéma que j'ai établi est le suivant je pense être proche de la réalité, mais faire du reverse-engineering n’est pas évident:
Schéma extrêmement simple (au vu des fonctions implémentées) mais efficace:

  • Le couple L1, IC1, R1 et R2 forment un Boost. IC1 intègre le contrôle et les éléments de découpage.

  • Q1 est un MOSFET piloté en régulateur linéaire.

  • IC4 qui est un amplificateur de précision, qui régule le courant dans la LED. Il mesure le courant dans celle-ci au travers du SHUNT et s'arrange pour qu’il soit l'image de la consigne envoyée par le microcontrôleur. Pour cela il pilote Q1, puis quand celui-ci arrive en butée il pilote le Boost.

  • IC2 est le microcontrôleur qui coordonne tout, et est alimenté par le régulateur IC3.

 Olight s'est donc orienté vers un Buck-Boost non conventionnel, un Boost suivit d'un régulateur linéaire. Les composants utilisés sont des composants de fabricants très réputés (Texas Instrument, Microchip) voir même haut de gamme (IC4). Il ne reste plus qu'à mesurer les performances.

2.3.4.Performance de l'électronique

Comme dans la plupart des domaines la mesure d'indice de performance se fait par une mesure de rendement. Dans notre cas particulier le rendement est donc la puissance envoyée dans la LED divisée par la puissance extraite de la batterie.

Sur fond rouge la zone que l'accumulateur ne permet pas d'atteindre.


Les chiffres rouges en gras représentent le fonctionnement du Boost (avec un rendement plus que correct).

La zone sur fond bleu est la zone nominale, dans laquelle on a le plus de chance d'être avec une utilisation mixte (un peu de chaque puissance) et que l'on va utiliser la totalité de la batterie.

Le rendement à 12lm peut paraitre faible mais les 52% à 4.2V correspondent à 65mW de pertes sachant que la consommation du microcontrôleur et de la LED d’état de la batterie font partie ces pertes.

C’est pourquoi je préfère regarder aussi les pertes dans l'électronique, je trouve ça complémentaire.


Je trouve ça plutôt pas mal, on a des pertes un peu fortes quand l'accumulateur est bien chargé et que l’on n’est pas en Boost, mais c'est le prix à payer pour un mode turbo plus long, un manque de place, et une fiabilité accrue. Ça semble être un bon choix pour toucher le plus d'utilisateurs possible.

3.Thermique

Je voulais faire un petit point sur le côté thermique, car je pense que cela peut intéresser du monde.

Par contre, on va voir ça au premier ordre cela suffit pour se faire une idée, pas besoin de simulation par élément fini. 😁

On peut considérer que les pertes dans l'électronique et la puissance injectée dans la LED vont se transformer en chaleur. Pour avoir une vague idée de ce que ça représente on va faire des approximations puis comparer à des mesures.

Si on injecte une énergie dans un matériau et que l'on considère qu'il n'en transmet pas à son environnement (ce qui est faux bien évidemment) on peut faire un calcul simple à partir de la capacité calorifique de ce matériau, de son poids et de l'énergie injectée.

Pour ne pas faire une erreur trop importante, il faut prendre un temps plutôt court avec une énergie forte. On va donc faire un essai avec le mode turbo pendant 45 secondes. J'ai mesuré en moyenne 11W fournis par la batterie dans ce cas. Cela donne le tableau suivant:

ΔT représente donc l'élévation de température du matériau si on lui injecte une énergie correspondant à 11W pendant 45 secondes. Le poids est celui mesuré de la mécanique des 3 lampes en ma possession. Il faut juste faire attention au fait que les lampes sont réalisées à base d'alliage alors que les données dans le tableau sont pour des matériaux purs.

On voit donc que le cuivre est le matériau qui va avoir une élévation de température la plus faible, puis viens l’aluminium et ensuite le titane qui est relativement proche de l'aluminium.

Comme on a négligé l’échange du matériau avec son environnement, la mesure sera obligatoirement plus faible.

 Avant de faire un essai réel on va regarder une autre caractéristique importante de ces matériaux, c'est la conductivité thermique. Plus elle est forte, plus la chaleur "voyage" et se réparti bien dans le matériau.

On voit ici que le cuivre arrive toujours en tête, puis l'aluminium et le titane est loin derrière.

 Dans l'essai suivant les lampes sont recouvert un scotch avec une émissivité connue pour faire des mesures les plus justes possible. L'essai est réalisé dans une pièce climatisée à 18°C chaque échantillon est allumé en mode turbo et on fait un relevé toutes les 15 secondes.

On voit donc que la température dans:

  • le cuivre reste homogène et présente une élévation de 13°C

  • l'aluminium est un petit peu moins homogène et présente une élévation de 21°C

  • le titane n'est pas homogène du tout et son point chaud au niveau du boitier voit une élévation de 34°C

On voit aussi que le scotch de l'aluminium n'est pas bien collé sur le corps de la S1RII en aluminium on aperçoit donc une sorte de triangle sur le bas de la lampe. (J’ai eu la flemme de refaire la manip😓)

On voit aussi, qu'avec des calculs simples au 1er ordre, on n’était pas si loin que ça pour le cuivre et l'aluminium, pour le titane sa faible conductivité thermique a un impact trop important.

4.Assemblage

Pour que la LED chauffe le moins possible il faut que l'assemblage entre la LED et le boitier soit le plus efficace possible d'un point de vu thermique. Tout se passe dans la "tête" de la S1R2.


Pour y parvenir La LED est monté sur un SMI, qui est reporté sur le boîtier à l'aide d'une bonne dose de graisse thermique, on voit encore les traces de cette graisse sur la photo ci-dessous (résidus gris).
Détail d’un SMI
Un SMI (en français) veut dire Substrat Métallique Isolé, c'est une plaque de métal sur laquelle est fixé un isolant électrique(très mince et plutôt bon conducteur thermique) sur lequel est fixé une feuille de cuivre qui se grave comme un circuit imprimé classique.

Le plus souvent dans l’industrie la plaque de métal est en aluminium mais quand on veut des performances thermiques maximale on la choisi en cuivre ce qui est le cas dans notre S1RII.

 
Si vous avez lu l'article sur la LED, vous avez du noter que l'échange thermique se fait par une surface de 2.8mm x 4.8mm. Ce SMI permet de faire la liaison électrique (circuit imprimé) et thermique, il augmente la surface d'échange tout en minimisant l'élévation thermique entre celle-ci et celle de la LED.

Pour éviter que l’électronique ne chauffe trop, les composants L1, IC1 et Q1 sont reportés thermiquement au boîtier à l’aide d’un "Gappad". Sa texture ressemble à de la Patafix et sa conduction thermique est bonne. Ça suffit amplement pour maintenir ces composants à une température acceptable.

Olight a donc aussi soigné l’assemblage pour obtenir les meilleurs résultats possible.

5.Conclusion

Avec sa S1R bâton II, Olight a fait le choix de plaire au plus grand nombre avec un mode Turbo plutôt long, une bonne autonomie, une électronique fiable dans un faible encombrement, tout en faisant avec les contraintes régies par les lois de la physique et celles économiques.

Pour les différent matériaux proposés, on a vu l'impact sur la thermique, l'aluminium est bon, le cuivre va offrir un gain non négligeable et le titane n'est pas fait pour ça, mais ce n'est pas pour ce critère qu'on le choisi😉. 

Pour faire de gros raccourcis le cuivre sera plus lourd mais éclairera plus fort en mode Turbo (plus la LED est chaude en interne moins elle éclaire). On devrait pouvoir l'observer entre le cuivre et le titane mais il faudrait pouvoir faire l'essai avec la même batterie, la même LED et la même électronique.

On a aussi vu, que ce qui limite la durée du turbo est l’accumulateur pour ce modèle, mais pour d'autre plus puissant ce sera surement la thermique. En effet, pour l'homme, la sensation de brulure est à partir de 55°C et hormis les modèles gros et haut de gamme où une sécurité thermique efficace est envisageable, limiter le temps en mode turbo est le seul moyen de protéger l'utilisateur.

mardi 13 juillet 2021

OLIGHT MCC 1A Review

OLIGHT MCC 1A Review

Je vous propose une petite review sur le chargeur magnétique MCC 1A de OLIGHT.



1 - Cahier des charges

Le chargeur est compatible avec quasiment toutes les lampes OLIGHT à culot magnétique (excepté les modèles "Javelot", il me semble, car le diamètre est différent").

Cela veut dire qu'il doit charger les modèles d’accumulateur ci-dessous.


 

De la taille 16340 (550mAH -10C) à celle de 21700 (5000mAh)

Le courant de charge choisi a donc été de 1A.

Il peut paraître un peu fort pour le 16340 (~1,8C) et un peu faible pour un 21700 (~0,2C), mais ça parait un bon choix pour un chargeur polyvalent:

  • 1,8C est acceptable pour un accumulateur "high drain" de qualité

  • 0,2C va prendre un temps de charge un peu long (5-6 heures si totalement déchargé)

2 - MCC 1A – Inside

Voici les entrailles de la bête

On peut voir sur cette photo de chaque coté du cordon les 2 petits rectangles jaune qui sont les leds qui vous indiquent en charge (rouge) et chargé (vert).

Les composant les plus gros de gauche à droite:

-le shunt qui mesure le courant (marqué R100)

-la self (marquée 1R5)

-le contrôleur (marqué SLM6510)

les autres composants servants au bon fonctionnement et certainement à une protection thermique par CTN.


Le contrôleur est un circuit intégré de la marque SOLA-IC basé sur un buck à redressement synchrone spécialement conçu pour les cellules Li-ion. Il fonctionne à une fréquence élevée de 1,2MHz ce qui permet d'avoir peu de perte et avoir une self de petite taille.

3 - MCC 1A en action

Une petite photo thermique nous montre les éléments qui chauffent. Le contrôleur est le plus chaud ce qui est normal vu qu'il embarque les transistors de découpage. Environ 50°C pour une température max fabricant de 125°C (tout a fait normal).


Les essais suivants sont réalisés avec un "bloc alim" 5V 2A (voir paragraphe suivant).


La charge d'un accumulateur Li-ion se compose de 2 phases:

  • Une première à courant constant qui fait augmenter la tension de l'accumulateur jusqu'à une tension de 4,2V +/-50mV. Pour certains accumulateurs avec une chimie différente cette tension peut se trouver entre 4,1V à 4,35V.

  • Une deuxième à tension constante pendant laquelle le courant décroît. Le courant de fin de charge conseillé dépend du fabricant des accumulateurs


     

    Ci-dessus la première phase, avec le courant injecté dans l'accumulateur dont la moyenne est de 0,941A. La mesure est propre on ne voit ni l'ondulation ni le découpage.

    Et ci-dessous la transition entre la phase 1 et la phase 2


     

    Courbe jaune: courant dans l'accu (1V = 1A) courbe magenta: tension aux bornes de l'accu.

    Au moment de la transition (phase 1- phase 2) la tension est de 4.19V et le courant de 0.941A.


    Et enfin la fin de charge (décroché sur la courbe jaune ==> le voyant passe de roue à vert).

     Le courant de fin de charge est de 120mA. On remarque aussi qu'une fois le voyant au vert, le chargeur n'envoie plus aucun courant dans l'accumulateur.

    Conclusion: En toute objectivité c'est un excellent chargeur qui respecte parfaitement les consignes fournies par les fabricants de cellules Li-ion.


    4 - Choix du bloc d'alimentation

    Je fais ce petit paragraphe car beaucoup se posent des questions sur le choix du bloc d'alimentation par peur d’abîmer l'accumulateur de leur lampe préférée.

     

    Ce que la plupart d'entre nous appelle "chargeur" n'est en fait qu'un simple bloc l'alimentation, qui fournit une tension de 5V. Son courant maximum d'utilisation est l'autre donnée indiquée.

    La fonction de chargeur est rempli par une électronique précise et proche de l'accumulateur. Ici le MCC-1A et dans le cas d'un téléphone, cette électronique est embarquée dans le téléphone.

     

    Si on prend celui-ci en exemple on voit indiqué: OUTPUT 5V "symbole courant continu" 2,1A.

    Ce qui veut dire que la tension fourni est de 5V DC et que l'on peut tirer entre 0 et 2,1A.

    Certains bloc alimentation de téléphone dit "rapide" indiquent plusieurs tensions. Dans ce cas le chargeur et le bloc alimentation communiquent pour faire varier la tension, mais en dehors de toute communication la tension est bien de 5V. C'est la norme pour un port USB.

    La courbe d'une alimentation est la suivante.


     

    Dans notre cas Uonom=5V et Iomax=2,1A

    La zone normale d'utilisation (verte) est pour un courant situé entre 0A et Iomax (courant indiqué sur le bloc alim.)

    Puis vient la zone de surcharge avec Iocp (Over Current Protection) au delà duquel la tension devient inférieur à 5V jusqu'au courant de court-circuit Icc. Dans cette zone le fabricant se doit de protéger l'utilisateur (brulure,feu,...) mais si l'utilisateur rencontre des problèmes de fonctionnement électrique...ce n'est plus la responsabilité du fabricant.


    Le chargeur MCC 1A peut demander jusqu'à 4,2V et 1A aux bornes de l'accumulateur.

    Un buck avec résistance de mesure a un rendement d'environ 88%. Ce qui fait que la puissance max tirée sur le bloc d'alimentation est de 4,2*1/0,85=4,78W donc pour une tension de 5V un courant de 0,96A.

    Donc pour faire simple on retrouve au niveau du bloc alimentation à peu près le même courant qu'au niveau de l'accumulateur.

    Je vous conseille donc de prendre un chargeur d'au minimum 1A (sachant que les chargeurs de portable font au moins 2A).

    Pour ceux qui pensent prendre soin le leur accumulateur en prenant un chargeur 0,5A pour limiter le courant de charge, ils se trompent. Il ne limitent pas du tout le courant de charge à 0,5A tout dépend du Iocp, de la pente que le fabricant a choisi, et de l'état de charge de l'accumulateur. De plus même si l'accumulateur charge, le bloc alimentation va chauffer plus qu'en utilisation normale. J'ai même vu que dans certains cas le chargeur, son voyant passe rouge avec un courant de charge ridicule et donc une charge "infiniment" longue.

    Le seul vrai moyen de changer le courant de charge est de modifier le chargeur...mais c'est un autre sujet.

    5 - Conclusion

    Le MCC-1A de OLIGHT est un excellent chargeur avec les arguments suivant.

    Les +:

  • Très pratique d'utilisation, sa mise en place est rapide sans démontage de la lampe.

  • Compatible avec toutes les lampes OLIGHT à culot magnétique (mise à part les "Javelot").

  • Charge les accus comme le veut la théorie.

Les -:

  • Ne s'adapte pas à l'accumulateur, il en résulte une charge un peu rapide pour les 16340 et plutôt lente pour les 21700.

  • Pas de seuil de début de charge. En effet une fois la charge fini si on attend peu, en reconnectant le chargeur il reprend la charge. Et donc un risque de légère surcharge et de réduction de la durée de vie de l'accumulateur.

Nous verrons dans la review du MCC3 (à venir prochainement) si les points négatifs on été traités.


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