LA LED : APPLICATIONS

Caractéristiques et brochage

Il existe de nombreux types de LED, de différents diamètres, de toutes formes et de différentes puissances.
Voici le brochage d'une LED de diamètre 5 mm, la connexion la plus courte est la cathode, elle se trouve du côté du méplat.

La LED est une diode qui émet de la lumière, ses caractéristiques sont proches de celles d'une diode de signal. Elle ne laisse passer le courant que dans un seul sens.

La tension directe (Vd) aux bornes de la diode est fonction du type. Pour des LED de diamètre 3 ou 5 mm, elle dépend de la couleur émise, comme le montre les courbes ci-contre. Le courant direct (Id) typique est souvent de 20 mA et le maxi et à ne pas dépasser de 50 mA. Certaines LED basse consommation ont un courant typique de 2 à 5 mA.

Des LED existent en forte puissance ( en w), clignotantes, infrarouge, en bandeau, bicolore, etc... Un site leur est consacré : LED-fr.net

Calcul de la résistance série

Comme le courant qui traverse une LED doit être limité à quelques mA, elles fonctionnent le plus souvent avec une résistance en série dans le circuit.

 

Elle se calcule simplement en utilisant la loi d'ohm. Il faut d'abord connaître les caractéristique de la LED : la tension directe Vd et le courant typique Id.

R = (E - Vd)/Id

Par exemple pour une LED de 5 mm, rouge, alimentée en 9 V avec Vd = 1,6 V et Id = 15 mA :
R = (9 - 1,6)/0,015 = 493 Ohms. On prendra la valeur la plus proche normalisée 470 ohms.

Tracer les caractéristiques d'une LED

On peut en réalisant le schéma plus haut, à l'aide d'un voltmètre déterminer les caractéristiques d'une LED inconnue. Le schéma ci-dessous propose une solution informatique.

 

Un microcontrôleur fabrique un signal MLI ( de largeur d'impulsion variable ). Ce signal sur PB1 est appliqué à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel CI1 et charge le condensateur C1. Le condensateur étant chargé par impulsions ont obtient à ses bornes la valeur moyenne du signal MLI.

CI1 étant monté en suiveur de tension, cette valeur moyenne est transmise à la sortie. La tension de sortie varie de 0 à 5 V. Le montage fonctionnant comme un convertisseur numérique analogique.

Le microcontrôleur mesure sur ses 3 entrées analogiques ADO, AD1 et AD7 les tensions aux bornes des résistances et de la LED.

La résistance ajustable règle le courant maxi dans le circuit.

Pour ce traceur j'utilise une carte avec un ATmega 88, mais tout autre carte, comme un Arduino capable de fournir une MLI et possédant des entrées analogiques convient.

Application : LED clignotante

Quelques solutions existent pour faire clignoter une LED :

Utiliser un microcontrôleur en boîtier DIL 8 broches PIC ou AVR ce qui permet de faire l'économie de composants et créer toute sorte d'effet de lumière.

Acheter une diode clignotante (l'électronique est intégrée sur la puce), la fréquence de clignotement n'est pas ajustable.

Utiliser un circuit d'horloge en astable comme sur le schéma ci-contre, voir la page NE555 Applications. La période de clignotement est de l'ordre de 1,3 s avec les valeurs des composants.

Utiliser un seul transistor unijonction monté en oscillateur :
Clignotant à LED avec transistor unijonction.

Application : Gradateur de LED

Pour faire varier progressivement la luminosité d'une LED, une simple résistance ajustable ne convient pas car la relation entre la tension directe et le courant n'est pas linéaire. On peut utiliser un microcontrôleur qui génére une MLI. La variation se fait en appuyant sur 3 boutons poussoirs ( montant, descendant, arrêt). Un exemple est donnée avec un atmega 88, mais tout autre microcontrôleur capable de fournir une MLI et possédant des entrées numériques convient.

Pour programmer le PIC, il faut faire appel à un programmateur, j'utilise un PICKIT2 de chez Microchip. On en trouve pour pas cher, car Microchip est passé au PICKIT3.
Les outils de développement sont gratuits.

Application : LED changeant de couleur

En utilisant une LED à 3 couleurs ( Rouge, vert, bleue) et un microcontrôleur, il est possible d'obtenir une animation où les couleurs se mélangent.

Le montage est placé sur une étoile de noël et utilise un PIC12F509 programmé en assembleur. Les résistances série n'ont pas les même valeurs car les tensions directes sont différentes suivant les couleurs.

 

Le fichier programme au format Intel led_mult.hex