(Et comment en allumer plusieurs, sans qu’aucune ne se mette à fumer)
Tout d’abord il faut savoir une chose : une diode électroluminescente, ou DEL n’est absolument pas comme une ampoule à incandescence. Sa luminosité dépend du COURANT qui la traverse et non de la tension à ses bornes.
D’autre part ce composant n’est pas linaire, c'est-à-dire que le courant qui le traverse n’est pas proportionnel à la tension à ses bornes.
En fait, une DEL est équivalente à un générateur de tension Vd en série avec une résistance Rd. (ATTENTION : ça ne veux pas dire qu’une DEL produit de l’électricité, ça veux dire qu’elle « bloque » toujours un peu de tension).
Ici par exemple, Vd vaut 1.5V (cette tension correspond au seuil de la diode). La pente que l’on observe ensuite est due à la résistance en série Rd. Cette pente est d’autant plus importante que la résistance est faible.
Le problème que l’on rencontre avec les diodes, c’est que la valeur de Vf varie fortement d’une couleur à l’autre et que pour une même couleur on peu aussi avoir des variations de Rd.
Le but du jeu va dont être de monter les diodes de telle sorte qu’elles soient traversé par un courant qui puisse être fixé aux environs de 20 à 30 mA (en général c’est le courant nominal des DEL) quel que soit la tension Vd qui je le rappelle n’est pas connue avec précision.
Observons par exemple 4 diodes :
Il y a deux rouges une orange et une verte. On remarque tout de suite que Vd est différent pour les trois couleurs et que Rd varie entre les deux diodes rouges !
Ce qu’on désire c’est que le courant qui traverse les DEL soit de 20mA, en dessous elles resteront éteintes (ou presque) au dessus on risque de les abimer.
Si on branche ces quatre DEL directement sur une pile de 2.5V (le trait en pointillé vertical symbolise sa tension) le courant dans chacune va être différent. Celui-ci peut être lu sur le graphique à l’endroit où se coupent la « fonction » de la DEL et le trait de la pile. Ainsi, la DEL verte restera éteinte (5mA), l’orange sera bien allumée (40mA) , mais les deux rouges s’en iront au paradis des semi-conducteurs (80 et plus de 100mA!)
Comment faire alors ?
Rappelons-nous de nos cours de physique du collège : deux dipôles en parallèle sont soumis à la même tension et deux dipôles en série sont parcourus par le même courant. Cette règle est au moins aussi importante que la loi d’Ohm !
Et voilà, nos trois DEL sont parcourues par le même courant. Oui mais voilà, les piles c’est des générateurs de tension et dans notre montage, on a un générateur de courant !
Il reste une autre règle à savoir, la tension des dipôles en série s’ajoute.
Bon, c'est bien beau tous ça, mais comment fait on maintenant si on veut allumer cas 4 LED mais avec 5V seulement ? Si on les met en série, c'est clair , il n'y aura rien d'allumé (il faut au moins 8.2V). Alors on se rappelle que 2 dipôles en parallèle sont soumis à la même tension : Nos 4 LED seront soumises à une tension de 5V , alors si on ne fait rien, on va griller les 4 !
La solution vient encore des résistances qui vont absorber la différence de tension entre l’alimentation et chaque LED!
Ainsi pour calculer R1 :
Là encore on prend 180 Ω.
On adapte le calcul aux autres résistances et on trouve R2=170Ω, R3=130Ω et R4=120Ω.
Remarquez que même si les LED rouges ont le même Vd à 20mA et utilisent la même
résistance, on ne les monte PAS en parallèle directement. Ce serait un coup de chance si les
courants étaient équilibrés !
Rien n’empêche bien sur de « mixer » les montages comme cela :
On trouve alors R1=90 Ω et R2=100 Ω
Généralement, on ne descend pas à des valeurs de résistances aussi faibles car le courant n’est alors plus très bien régulé : pour une même variation de tension, plus la résistance est faible, plus le courant va varier.
Et si maintenant on ne connaît pas la valeur de la tension d’alimentation ?
Et bien on va fabriquer un générateur de courant !
Avec une Zener de 3.3V comme ici :
On peut aussi simplifier ce montage avec un LM317 qui en plus d’être un régulateur de
tension, peut être utilisé en régulateur de courant :
En alternatif, le condensateur va se comporter comme une résistance.
Il reste encore un moyen intéressant d’alimenter les DEL, c’est en PWM (Pulse Width Modulation) ou MLI (Modulation de Largeur d’Impulsion). En fait, on va envoyer à intervalle
réguliers de brefs pics de courant, dont on va faire carier la durée en fonction de la luminosité
souhaitée ! Ce qui imposte c’est le courant moyen qui traverse la diode.
Tout d’abord il faut savoir une chose : une diode électroluminescente, ou DEL n’est absolument pas comme une ampoule à incandescence. Sa luminosité dépend du COURANT qui la traverse et non de la tension à ses bornes.
D’autre part ce composant n’est pas linaire, c'est-à-dire que le courant qui le traverse n’est pas proportionnel à la tension à ses bornes.
Le problème que l’on rencontre avec les diodes, c’est que la valeur de Vf varie fortement d’une couleur à l’autre et que pour une même couleur on peu aussi avoir des variations de Rd.
Le but du jeu va dont être de monter les diodes de telle sorte qu’elles soient traversé par un courant qui puisse être fixé aux environs de 20 à 30 mA (en général c’est le courant nominal des DEL) quel que soit la tension Vd qui je le rappelle n’est pas connue avec précision.
Observons par exemple 4 diodes :
Ce qu’on désire c’est que le courant qui traverse les DEL soit de 20mA, en dessous elles resteront éteintes (ou presque) au dessus on risque de les abimer.
Si on branche ces quatre DEL directement sur une pile de 2.5V (le trait en pointillé vertical symbolise sa tension) le courant dans chacune va être différent. Celui-ci peut être lu sur le graphique à l’endroit où se coupent la « fonction » de la DEL et le trait de la pile. Ainsi, la DEL verte restera éteinte (5mA), l’orange sera bien allumée (40mA) , mais les deux rouges s’en iront au paradis des semi-conducteurs (80 et plus de 100mA!)
Comment faire alors ?
Rappelons-nous de nos cours de physique du collège : deux dipôles en parallèle sont soumis à la même tension et deux dipôles en série sont parcourus par le même courant. Cette règle est au moins aussi importante que la loi d’Ohm !
Et voilà, nos trois DEL sont parcourues par le même courant. Oui mais voilà, les piles c’est des générateurs de tension et dans notre montage, on a un générateur de courant !
Il reste une autre règle à savoir, la tension des dipôles en série s’ajoute.
La solution vient encore des résistances qui vont absorber la différence de tension entre l’alimentation et chaque LED!
Ainsi pour calculer R1 :
On adapte le calcul aux autres résistances et on trouve R2=170Ω, R3=130Ω et R4=120Ω.
Remarquez que même si les LED rouges ont le même Vd à 20mA et utilisent la même
résistance, on ne les monte PAS en parallèle directement. Ce serait un coup de chance si les
courants étaient équilibrés !
Rien n’empêche bien sur de « mixer » les montages comme cela :
On trouve alors R1=90 Ω et R2=100 Ω
Généralement, on ne descend pas à des valeurs de résistances aussi faibles car le courant n’est alors plus très bien régulé : pour une même variation de tension, plus la résistance est faible, plus le courant va varier.
Et si maintenant on ne connaît pas la valeur de la tension d’alimentation ?
Et bien on va fabriquer un générateur de courant !
tension, peut être utilisé en régulateur de courant :
réguliers de brefs pics de courant, dont on va faire carier la durée en fonction de la luminosité
souhaitée ! Ce qui imposte c’est le courant moyen qui traverse la diode.
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