Modification Maglite 3D XP-G R5

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Dernière mise à jour:
February 08, 2017, 18:53

Maglite 3D mod (LED 3W)

 Maglite 3D modifiée avec LED XP-G R5

 

Un peu d'histoire !

Je suis un fan de tout ce qui peut émettre ou modifier la lumière.

En 2010, je me suis intéressé à la modification de lampes de poche à ampoule classique (filement).

J'avais plusieurs "Maglite" depuis plusieurs années, dont 2 ou 3 converties en LED via des modules du commerce ("drop-in").

L'inconvénient majeur que je leur trouvais est qu'il n'y a rien d'autre à faire que de les mettre en place, donc pas de plaisir de réaliser soi-même, et que la LED est systématiquement une LED loin de la plus efficace du moment, sous-alimentée (donc ne brille pas autant qu'elle le pourrait), et parfois même d'une couleur plus que douteuse ("vert-urine", dégueux quoi !).

 

Bref, j'ai donc regardé comment il serait possible d'exploiter une des LEDs les plus efficaces du moment (2011) et facilement trouvable dans les boutiques en ligne : la Cree XP-G R5.

Mon choix : j'ai choisi cette LED à cause de son efficacité lumineuse (140Lm/W) élévé, voire le plus élevé à l'époque, ainsi que parce que je souhaitais utiliser des piles alcalines qui ne supportent pas de courants très élevés (<2A).
Et puis j'ai trouvé des références très positives et des descriptions concernant cette LED par d'autres "moddeurs" de lampes de poche.

 

Préparation

Ressources :
  • led-tech.de pour la LED XP-G R5, (les frais de port sont très cher je trouve pour de si petits articles)
  • "Candle Power Forums" qui m'ont permis de valider mes hypothèses et trouver des liens vers des composants disponibles chez divers web-marchands. Certains des membres proposent divers produits ("heatsinks", lampes modifiées, etc.).
  • "Flashlight Wiki" qui regroupe beaucoup d'informations pour construire ou modifier ses lampes de poche (circuits pilotes, LEDs, tutoriels, etc.).
  • DealExtreme : un site que je trouve excellent (tout petits prix, pas de frais de port), il faut cependant étudier les commentaires et chercher la réputation des articles sur Internet avant d'acheter. Des membres des forums CPF conseillaient la série des "Drivers" de LED AK47 : je valide ! Ils sont excellents, pour 3 ou 4€.

 

Matériel et composants :
  • une lampe Maglite format 3D (3 piles de type D 1,5V),
  • une LED  de marque Cree, modèle XP-G R5, potentiellement dispo aussi sur DealExtreme (mois cher, pas de frais de port, mais pas forcément la même garantie d'avoir le vrai modèle voulu),
  • Un dissipateur thermique (cette LED émet beaucoup de chaleur malgré sa très petite taille) : le dissipateur "P7 flat top D Bare aluminum",
    • pour cela il suffit d'envoyer via PayPal la somme calculée à partir des indications du premier message du fil de discussion (pour moi : 2 P7 flat top D = 22$ US + 2$ (lettre recommandée) + 1$ (4% pour la carte bancaire).
    • le colis arrive en 7jours suivant la date d'envoi, annoncée sur le forum  à la fin du fil de discussion.
    • Sur PayPal, choisir "Envoyer de l'argent", puis "payer pour des biens et services".
    • Voici à quoi ça ressemble :

P7 flat top D-size bare alum.

  • Un circuit pour piloter la LED : AK-47 chez DealExtreme (le modèle que j'ai commandé n'existe plus), il s'agit d'un circuit avec ces caractéristiques :
    • tension d'entrée entre 2,6V et 4.5V (parfait pour 3 piles 1,5V en série),
    • tension de sortie entre 3V et 4V adaptée à la Cree XP-G R5,
    • courant de sortie de 1400mA maximum,
    • à base de circuits AMC7135 (très efficaces) : source de courant constant à 350mA, reliés en parallèle, ils permettent d'obtenir un courant constant multiple de 350mA,
    • plusieurs modes de fonctionnement (lumière faible, moyenne, forte, clignotements divers),
    • à mémoire car la Maglite D est équipée d'un interrupteur qui n'a que 2 positions : ouvert ou fermé. Donc la coupure du circuit doit pouvoir provoquer le changement de mode dans certaines conditions (allumer 2s seulement change le mode),
    • voici un modèle approchant celui que j'ai acheté : AK-47 AMC7135 1000mA 5-modes (images ci-dessous), il est constitué de 3 circuits AMC7135 (3 x 350mA) et d'un petit microcontrôleur PIC12f ou Atmel ATtiny pour gérer les modes (reprogrammable avec le matériel adéquat, voir sur le Flashlight Wiki),
    • une petite photo pour avoir une idée de ce à quoi ça ressemble :

DealExtreme AK-47 faceDealExtreme AK-47 dos

  • du fil électrique supportant un courant de 2A (un bout avec isolant rouge, et un autre noir).
  • de la colle thermique (voir du côté de Arcticsilver et Led-Tech.de) pour coller la LED sur le dissipateur,
  • de la colle époxy pour fixer le régulateur sous le dissipateur,
  • un connecteur 2 broches pour connecter l'interrupteur de la Maglite au circuit de pilotage,
  • de la peinture phosphorescente !

 

Outils et instruments :
  • une clé à six pans, ou clé Allen de 2,5mm pour dévisser la visse de serrage de l'interrupteur de la Maglite 3D,
  • une mini-perceuse avec les embouts suivants : disque pour couper le plastique, fraise pour agrandir les trous dans le plastique,
  • fer à souder et étain,
  • pince pour tenir les objets chauds lors de la soudure,
  • un couteau ou pince à dénuder pour dénuder les fils électriques,
  • ce qu'il faut pour appliquer de la colle époxy,
  • pinceau pour la peinture phosphorescente,
  • un plan de travail qui ne craint rien ! (peinture, colle, etc.),
  • un appareil photo pour capturer les étapes de la réalisation (j'y ai pensé un peu tard).

 

La réalisation

Collage de la LED au dissipateur

Cette étape peut être réalisée n'importe quand avant d'avoir à souder la LED au circuit de commande. MAis comme il y a un temps de durcicement de la colle, il est bon de la réaliser dès maintenant.

  • nettoyer le dessous de la LED et la surface du "pilier" central du dissipateur,
  • lire attentivement les instructions d'emploi de la colle thermique,
  • préparer la colle tel que décrit dans les instructions du fabriquant,
  • étaler une FINE couche de colle sur le dessous de la LED, (plus la couche est fine, plus la résistance thermique est faible, et c'est ce qu'on veut ici),
  • positionner la LED bien au centre du "pilier" au centre du dissipateur, veiller à ne pas  et appuyer (pas trop fort quand même) pour que l'excès de colle s'évacue sur les côtés,
  • s'il y a un petit ajustement de position à faire, faites-le tout de suite (la position bien centrale de la LED déterminera la perfection du faisceau lumineau).
  • laisser sécher un bon 15-20 minutes, voire plus.
  • Voici ce que ça donne (ne as tenir compte des fils soudés : cela fait l'objet d'une autre étape) :

Dissipateur +LED

Démontage
Il faut commencer par démonter la Maglite :
  • dévisser et enlever la tête de la lampe (la partie qui contient la vitre et le réflecteur et sert à régler le faisceau),
  • dévisser et enlever le fond de la lampe (la partie qui sert à mettre/retirer les piles),
  • retirer le petit capuchon de caoutchouc qui protège l'interrupteur (l'attraper avec les doigts et tirer pour l'enlever),
  • prendre la clé Allen de 2,5mm et l'introduire dans le trou au centre de l'interrupteur, puis dévisser (ça peut être assez dur, sur ma lampe il était très serré),
  • le bouton devrait alors être libre de bouger dans le tube,
  • appuyer sur l'interrupteur pour le mettre en position enfoncée ("lampe allumée"), ainsi il ne gênera plus pour faire sortir le bloc interrupteur-ampoule par le fond,

Vous devriez ainsi vous retrouver avec un tube, un capuchon de caoutchouc, un bloc interrupteur-ampoule, les 2 extrémités de la lampe (réflecteur et bouchon des piles).

 

Démontage de la fixation de l'ampoule du bloc interrupteur :
  • à l'aide la clé Allen de 2,5mm dévisser la petite visse en laiton (jaune),
  • ensuite, retirer la lampe et sa fixation en métal, le ressort et ses 2 embouts en métal

 

Démonter l'interrupteur du bloc interrupteur-ampoule :
  • dévisser complètement la petite visse de serrage dévissée dans l'étape "démonter la Maglite"
  • le petit écrou relié à la languette métallique devrait pouvoir se retirer du cylindre de l'interrupteur (bleu),
  • l'interrupteur est ensuite retirable du bloc de plastique qui le maintient.

 

Découpe

Pour pouvoir introduire le dissipateur, il faut faire de la place dans la tête de la lampe !

Le réflecteur
  •  Retirer le réflecteur de la tête de la lampe en dévissant la "bague" qui maintient le verre en place,
  • mettre le verre sur une surface propre et douce pour ne pas le rayer,
  • récupérer le réflecteur et découper la partie tubulaire avec la mini-perceuse munie d'un petit disque à découper,
  • bien égaliser et ébarber pour que la nouvelle base du réflecteur soit bien propre.
  • les poussières de plastique doivent s'enlever en soufflant fort dessus (ou une bombe de nettoyage à air), pour ne pas rayer le revêtement réfléchissant,
  • remettre le réflecteur dans la tête de la lampe, revisser la bague de tête avec le verre et le réflecteur.

Note : Cette découpe doit se faire au raz du commencement du revêtement réfléchissant.

Pour y arriver, j'ai découpé le tube bleu 0,5cm au-dessus de la base (à 0,5cm de la base du cône du réflecteur), puis j'ai rogné petit-à-petit le tube jusqu'au raz du début de la couverture réfléchissante (voir photo plus bas).

La fixation de l'ampoule
  • à l'aide de la mini-perceuse munie d'un disque de découpe, couper le tube noir de fixation de l'ampoule au niveau des petits renforts à sa base,
  • bien égaliser et ébarber pour que ce soit bien propre.
  • couper la petite languette métallique (celle avec l'écrou), de manière à ce qu'elle dépasse de quelques millimètres de la base du tube coupée qui tenait l'ampoule,
  • en profiter pour agrandir un peu la fente par laquelle passe la languette avec un écrou (la languette sera plus épaisse au niveau de la soudure avec le fil noir, voir ci-dessous).

Voir photo ci-dessous pour un aperçu du résultat.

La soudure de 2 fils d'alimentation
  • Prendre la petite lamelle de métal avec l'écrou et la coincer dans une pince pour pouvoir souder le bout qui dépasse du bloc-interrupteur,
  • étamer d'abord la languette (attention elle deviendra très très chaude),
  • dénuder le fil noir sur 3mm et étamer le fil conducteur mis à nu,
  • souder le fil à la lamelle (voir photo plus bas).

 

  • Prendre l'interrupteur (bleu) et le caler avec une des parties métalliques vers le haut (et l'autre vers le bas),
  • l'interrupteur est symétrique sur ma lampe, donc j'ai choisi quelle face serait le "haut" arbitrairement,
  • étamer la petite partie métallique du haut, pas plus de 5 à 6 secondes pour ne pas faire fondre l'intérieur de l'interrupteur,
  • dénuder le fil rouge sur 3mm et étamer le fil conducteur mis à nu,
  • souder le fil à la petite partie métallique de l'interrupteur précédemment étamée (voir photo plus bas).

 

Photo d'étape !

 

Désolé de ne pas avoir pris d'autres photos avant, je n'y ai pensé qu'à cette étape !

 Voici donc : (cliquer pour agrandir l'image)

les composants de la lampe

Sur cette image, de gauche à droite, de haut en bas :

  • le tube (corps de lampe)
  • le ressort de contact électrique du compartiment à piles,
  • la clé Allen de 2,5mm,
  • le capuchon en caoutchouc de l'interrupteur,
  • la languette avec écrou coupée, un fil électrique soudé,
  • la vis jaune et l'ampoule d'origine dans son support,
  • le bloc interrupteur-support de l'ampoule, coupé,
  • le bouchon du compartiment à piles,
  • la LED sur son dissipateur thermique,
  • l'interrupteur bleu avec un fil rouge soudé,
  • le ressort de maintient de l'ampoule d'origine,
  • le réflecteur coupé,
  • la tête de lampe avec le verre, sans le réflecteur.

 

Assemblage de la LED et du circuit pilote
  • Souder les fils fournis sur le circuit pilote comme sur la photo suivante : (cliquer pour agrandir)

Soudure des fils du pilote

  • passer les 2 fils du pilote dans les 2 trous du dissipateur (photo ci-dessus),
  • souder le fil rouge sur l'anode de la LED (souvent notée "A" ou "+"),
  • souder le fil noir sur la cathode de la LED (souvent notée "K" ou "-"),
  • voici ce que ça donne de près :

Dissipateur +LED soudée

 

Soudage du connecteur sur le circuit pilote
  • Cette étape est facultative : j'avais envie de pouvoir disposer de modules d'éclairage interchangeables, si ce n'est aps votre cas, vous n'aves pas besoin de connecteur.
  • souder le connecteur en biais pour ne pas qu'il aille buter sur l'interrupteur (quand il sera inséré dans le haut de la lampe), ne pas hésiter à mettre la quantité d'étain suffisante pour supporter les contraintes mécaniques lors du remontage de la lampe,
  • positionner le circuit pilote à quelques millimètres du dessous du dissipateur thermique, parallèlement à sa surface,
  • faire des petits pilliers de colle époxy pour tenir le circuit.

Connecteur et colle époxy

Sur cette photo, la colle est juste de la colle chauffée,
ce qui fait l'affaire tant que la LED ne chauffe pas...
puis se décolle dès que la LED est allumée à mi-puissance quelques minutes.
=> utiliser la colle epoxy.

Ré-assemblage de la lampe
  • remettre l'interrupteur (bleu) dans le bloc interrupteur-support d'ampoule (noir) coupé,
  • remettre la petite vis de serrage dans l'écrou de la languette,
  • remettre la languette à sa place dans le bloc interrupteur-support d'ampoule (noir) coupé,
  • enfoncer l'interrupteur en mode "lampe allumée" pour qu'il ne dépasse pas du bloc,
  • modeler les 2 fils d'alimentation afin qu'ils ne gênent pas lors du remontage,
  • glisser le bloc interrupteur-support d'ampoule (noir) dans le corps de la lampe (tube) comme il l'était,
  • repositionner l'interrupteur en face du trou prévu,
  • revisser la petite vis de serrage pour maintenir le tout en place avec la clé Allen 2,5mm.
  • replacer le petit capuchon de caoutchouc sur l'interrupteur (pas forcément facile à remettre),
  • voici ce que ça donne :

Interrupteur remonté

 

Assemblage du circuit pilote et des fils d'alimentation
  • en tenant bien compte que la grosse pastille du centre du circuit doit être relié à la borne "+" des piles, donc au fil rouge provenant de l'interrupteur,
  • la partie autour de la pastille centrale doit être reliée à la borne "-" des piles, donc au fil noir venant de la petite languette métallique avec l'écrou,
  • souder le fil noir et le fil rouge provenant de l'interrupteur et de la languette sur la partie du connecteur devant accueillir les fils (en tant bien compte des 2 points précédents)
  • puis coupler les 2 parties du connecteur (celle avec les fils provenant de l'interrupteur et celle soudée au circuit pilote).

Circuit pilote connecté
Sur cette photo, en y regardant bien, j'ai eu un petit problème mécanique sur la soudure
du connecteur : le connecteur a forcé sur la soudure lors d'un test d'insertion
et le connecteur s'est en partie détaché du circuit.

Premier essai

À cette étape, il est possible d'essayer le fonctionnement de la lampe :

  • insérer des piles (3 x type D alcalines),
  • refermer le bouchon d'accès aux piles,
  • jouez avec l'interrupteur !
    • LA LED doit s'allumer
    • allumer la lampe pendant 2 secondes puis l'éteindre passe à un autre mode d'éclairage.
    • pour les circuits ayant des groupes de modes d'éclairage, il faut :
      • allumer la lampe et positionner le mode "faible lumière",
      • au bout de 5 à 6 secondes, la LED s'éteint très brièvement,
      • juste après, éteindre la lampe : ceci passe au groupe de modes d'éclairage suivant.
    • Si la LED ne fonctionne pas, vérifier :
      • que le fil rouge du circuit pilote est bien relié à l'ANODE de la diode,
      • et le fil noir à la CATHODE,
      • que le fil rouge provenant de l'interrupteur est bien soudé ou relié à la pastille centrale du circuit pilote,
      • que le fil noir provenant de la petite languette avec écrou se trouve bien relié à la piste externe (autour de la pastille centrale) du circuit pilote,
      • que les piles sont bien insérées côté "+" vers l'intérieur de la lampe, côté "-" vers le bouchon à visser,
      • que les soudures sont bien brillantes,
      • que l'interrupteur n'a pas été endommagé (fondu) lors de la soudure du fil rouge,
      • etc.

ATTENTION : la LED brille TRES fortement à pleine puissance (~400Lm), et comme elle est toute petite, la regarder directement provoquera au minimum un aveuglement passager (5 à 10 minutes), au pire, brûler la rétine.

 

Insertion du dissipateur dans la lampe
  • Avant tout, il faut essayer d'insérer le dissipateur pour vérifier qu'il rentre bien (c'est très ajusté et il faut parfois un peu forcer pour faire entrer le dissipateur),
  • si le dissipateur est un peu lâche et s'enlève facilement, vous pourrez ajouter un petit bout de feuille d'alminium d'un côté du dissipateur (entre le dissipateur et le corps de la lampe).
  • Avant d'insérer le dissipateur "définitivement" dans le corps de la lampe, je vous conseille d'étaler une fine couche de pâte thermique (la même que pour les CPU des ordinateurs) sur les flancs du dissipateur ou à l'intérieur de la lampe (là où va s'insérer le dissipateur) : cela va augmenter le pouvoir de dissipation thermique en faisant du corps de la lampe un dissipateur secondaire (je vous garantis que la LED CHAUFFE vraiment, et que c'est utile),
  • mettez un petit morceau de feuille d'aluminium sur un côté à l'intérieur de la lampe, dépassant par le haut pour pouvoir le tenir lors de l'insertion du dissipateur, cela fera office de "cale" pour bloquer le dissipateur en place,
  • insérer doucement le dissipateur dans la lampe en tenant bien le petit bout de feuille d'aluminium, jusqu' à ce que le petit rebord extérieur deu disspateur vienne buter contre le bord de la lampe.

Dissipateur inséré

 

Finitions

Pour pouvoir retrouver votre lampe dans le noir (si tant est qu'on puisse perdre une lampe aussi grosse !), il est intéressant de peindre tout autour de la LED (surtout pas sur la LED) avec une peinture phosphorescente, ainsi, une fois éteinte, de la lumière continuera à être émise tout autour de la LED.

Après séchage de la peinture phosphorescente, il ne reste plus qu'à revisser la tête de la lampe (qui contient le réflecteur et le verre protecteur).

La forme du dissipateur thermique permet de garder la possibilité de collimater (focus) la lumière émise pour avoir un éclairage large ou plutôt un rayon concentré.

 

Après essais, cette lampe porte facilement à 100m, les couleurs des objets (arbres, herbe, fleurs, etc.) sont parfaitement visibles.

Je ferai des mesures de portée.

La nuit, le faisceau lumineux est clairement visible à la sortie du réflecteur.

 

Voici la lumière à la sortie de cette lampe, comparé à un module "drop-in" Terralux Ministar2 TLE5 pour mini-Mag "2xAA" (LED SSC P4 à 140Lm il me semble) :

comparaison avec Terralux Ministar2 TLE5 (SSCP4) 140Lm
Mag 3D avec XP-G R5 à gauche et Minimag avec TLE5 SSCP4 à droite.
Y a pas photo !

La puissance lumineuse de la Mag 3D dépasse celle du jour ensoleillé (Juin vers 16h) même à une 10aine de mètres.

Prochaine étape, peut-être une Maglite 3D avec une LED Cree XM-L2 T6 et un circuit à base de 4 AMC7135 pour 1400mA (voir chez shinningBeam modèle 101-AK) : cela devrait pratiquement doubler la luminosité en n'augementant que très peu la puissance électrique consommée.

 

Auteur : Denis Chupau

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