Labo "LED"

Objectif

Réalisation d’un premier montage sur la carte de prototypage. Découverte des composants : LED, résistance, conducteurs monobrins, pile ou autre source de courant continu en très basse tension.

Le matériel

•   Platine d’essai (breadboard)

L’utilisation d’une breadboard pour un montage aussi simple n’est pas absolument indispensable mais s’il s’agit de vos premiers montages cela vous permettra de vous familiariser à ce matériel. Une fois adoptée, la platine d’essai vous sera d'une grande aide pour les essais ultérieurs.

•   LED

La LED (Light Emitting Diode) est une diode qui émet de la lumière.

C’est un composant que nous utiliserons dans presque tous nos montages électroniques comme témoin lumineux pour signaler la présence d’une tension.

Puisque la LED est une diode, elle ne conduit le courant que dans un seul sens.
Il y a donc sur une LED, un côté "+" (l'anode) et un côté "-" (la cathode).
Il faut absolument respecter ces polarités pour que la LED fonctionne.
Branchée en sens inverse, la LED bloque le passage du courant et reste éteinte.

Des repères sur la LED montrent où se trouvent l’anode et la cathode. Lorsque les pattes de la LED n’ont pas été coupées, la plus longue correspond à l’anode (coté +) la plus courte est la cathode (coté -). Si les pattes de la LED ont été coupées, pour la souder dans un circuit par exemple, le moyen de reconnaître où est la cathode est de rechercher le méplat sur le pourtour du boitier.

Tension de seuil

Lorsque la LED est branchée dans le sens passant, la tension à lui fournir pour l'allumer doit au minimum être égale à ce qu'on appelle la tension de seuil. Si la tension appliquée est moindre, le courant reste insignifiant et la LED est éteinte. Dans le cas des LED que nous utilisons, la tension de seuil est de l’ordre de 2 V. La tension que nous lui appliquerons sera 2 V ou peut-être quelques dixièmes de volt en plus mais l'intensité admise par la LED ne peut dépasser 20 mA. Si on mettait par exemple une tension de 5 V aux bornes de la LED, celle-ci laisserait passer un courant bien plus important et elle claquerait immédiatement.

En principe, nous aurions donc besoin d'une source de tension d'environ 2 V ou juste un peu plus mais pas de trop pour limiter le courant à 20 mA. Difficile donc de dire quelle tension il nous faudrait exactement ! La solution à ce problème est de prendre une tension supérieure à la tension de seuil, 5 V par exemple, et de mettre en série avec la LED, une résistance chargée de limiter le courant à 20 mA.

•   Résistance de limitation du courant

Cette résistance a pour rôle de limiter le courant à une vingtaine de milliampères.
Elle va en même temps limiter la tension appliquée aux bornes de la LED à la tension de seuil.

Calcul de la valeur de la résistance de protection

Supposons que la tension de seuil de la LED soit
La tension d’alimentation du circuit est supérieure.   U > 2V
La tension aux bornes de la résistance   U_R = U – U_LED
Comme la LED et la résistance sont en série, le courant qui traverse la résistance est identique à celui qui traverse la LED. La loi d’Ohm appliquée à la résistance nous permet donc de calculer sa valeur

Exemple :

Remarques : Référez-vous aux caractéristiques données par le constructeur pour connaître les valeurs exactes de l’intensité admissible et la tension à appliquer à la LED. En cas de doute, mettez une valeur de résistance un peu supérieure à celle que donnent les calculs. Cela évitera de faire griller la LED et cela prolongera sa durée de vie.

Réalisation

Une LED en série avec une résistance de limitation du courant dont la valeur est adaptée à la tension d'alimentation du circuit.

Observations

Observez que la LED s’allume lorsqu’elle est branchée dans le bon sens mais qu’elle reste éteinte si on inverse soit la LED soit les fils d’arrivée du courant.

Vous pouvez aussi mettre des résistances de valeurs supérieures. Observez alors que plus la résistance est élevée et plus le courant et la luminosité de la LED seront faibles.

Observez également que si l'on place la résistance avant ou après la LED, cela ne change rien.

Mesures

Profitez de ce montage pour mesurer la tension aux bornes de la LED

Sans changer la valeur de la résistance, si vous remplacez la LED par une autre de couleur différente, vous constaterez que la tension aux bornes de la LED diffère légèrement. En principe, une LED de couleur rouge a une tension de seuil moindre qu'une jaune. Les bleues ont une tension de seuil supérieure à 3 V.