À propos de l'utilisation de LED, d'un appareil LED, comment allumer une LED

Tout le monde connaît désormais les LED: lampes LED, lampes LED, rubans et bien plus encore. Grâce aux efforts des développeurs, des appareils absolument exotiques sont apparus, par exemple, une buse sur un robinet d'eau.

Extérieurement, c'est un cylindre en plastique transparent: de l'eau froide versée - à l'intérieur de la buse une LED bleue s'allume, elle devient plus chaude - elle devient jaune, et même si l'eau est trop chaude, la buse devient rouge. Le contenu du remplissage interne est inconnu, mais le fait que les LED soient utilisées comme éléments émetteurs est évident.

La première LED a été développée à l'Université de l'Illinois en 1962. En 1990, des LED brillantes, puis super brillantes sont nées.

La LED elle-même est très similaire à une diode de redressement conventionnelle, seulement lorsqu'un courant continu la traverse, le cristal semi-conducteur commence à briller. Le nom anglais des LED est diode électroluminescente, ou LED, qui peut littéralement être traduit par diode électroluminescente.

Pour obtenir différentes longueurs d'onde de rayonnement (couleur), divers dopants sont ajoutés au semi-conducteur. L'ajout d'aluminium, d'hélium, d'indium, de phosphore fait émettre au cristal des couleurs du rouge au jaune. Pour obtenir une lueur du bleu au vert, les cristaux sont dopés avec des particules d'azote, de gallium ou d'indium.

De nos jours, les LED blanches sont probablement les plus courantes. Fondamentalement, ce sont des produits pour créer de l'éclairage, des lampes de poche, des souvenirs aux projecteurs sérieux pour une installation sur les toits et les façades des bâtiments. Mais voici un détail intéressant: dans la nature, aucun matériau semi-conducteur ne peut briller en blanc.

Comment être ici? Le rayonnement ultraviolet a aidé à sortir de cette situation: le cristal "ultraviolet" est recouvert d'une couche de phosphore, à peu près la même que celle des lampes fluorescentes, à la suite de quoi la LED brille en blanc.

Mais il y a aussi une embuscade. Comme dans les lampes fluorescentes, le phosphore perd ses propriétés avec le temps, la lueur devient faible. Cependant, pour qu'une telle usure se produise, la LED doit continuellement briller pendant au moins un an, et peut-être même plus. Ainsi, avec la mise en marche et l'arrêt périodiques, la durée de vie de ces appareils est assez longue.

Initialement, les LED étaient principalement destinées aux dispositifs indicateurs, elles ont remplacé les lampes incandescentes miniatures. Les avantages ici sont indéniables. Il s'agit d'une faible consommation d'énergie, d'une faible tension d'alimentation et d'une durabilité élevée: une lampe à incandescence a une durée de vie ne dépassant pas mille heures, tandis que pour les LED, ce paramètre s'élève à plusieurs dizaines de milliers.

Certaines sources affirment que la LED peut fonctionner en continu jusqu'à 11 ans! Mais dans certains appareils, pour remplacer une ampoule, il faut recourir à un démontage important du boîtier et de l'ensemble du panneau d'affichage. Ici, un marteau, un ciseau et une autre mère aident pleinement.

Un paramètre distinctif des LED est une variété de couleurs, ce qui élimine le besoin de filtres. Comparé aux lampes à incandescence Ampoules LED possèdent une résistance mécanique accrue, ce qui permet de tolérer facilement les vibrations et les chocs. Dans des limites raisonnables, bien sûr.

Dispositif LED

Les premières LED ont été produites dans des boîtiers métalliques avec une fenêtre transparente. Avec l'amélioration de la technologie, la coque a commencé à être entièrement en plastique.La couleur du plastique correspond généralement à la couleur de la lueur, mais les étuis transparents sont également très courants. La couleur de ces LED ne peut être déterminée qu'après son inclusion.

Identique à diode de redressement conventionnelleLa LED a deux broches anode et cathode. Par conséquent, lors de la connexion, respectez la polarité. La sortie de l'anode, en règle générale, est légèrement plus longue que la cathode, mais il s'agit toujours d'une nouvelle LED. Si les jambes sont déjà coupées, les conclusions peuvent être déterminées par le multimètre «proverbial»: avec la polarité correcte de la connexion, la LED s'allume un peu.

Dans le sens opposé, l'appareil doit présenter une grande résistance, presque ouverte, comme c'est le cas avec une diode de redressement classique. La disposition interne de la LED dans un boîtier transparent est illustrée à la figure 1.

Figure 1. La structure interne de la LED dans un boîtier transparent

Comment allumer une LED

Très souvent, les radio-amateurs amateurs posent la question: "Quelle tension est nécessaire pour allumer une LED?". Ici, vous pouvez voir l'analogie avec les lampes à incandescence. Cette lampe est pour 220V, et celle-ci est pour 12. Dans le cas de l'utilisation d'une LED, on ne peut pas dire que cette LED est pour 5V, et celle-ci est pour 12V. La question est: pourquoi?

Le fait est que la LED est un dispositif de courant: une résistance de limitation de courant est allumée en série avec elle, comme le montre la figure 2.

Figure 2 Schéma de câblage des LED via une résistance de limitation de courant

Il est facile de voir que la LED est connectée à une source CC avec la polarité correcte: l'anode est connectée au pôle positif de la batterie et la cathode à travers la résistance de limitation, respectivement, au négatif. Naturellement, la résistance de limitation peut également être incluse dans la rupture de la sortie d'anode, car le circuit est en série!

La source DC sur la figure est représentée comme une cellule galvanique avec une tension ne dépassant pas un vol et demi. En fait, il peut s'agir d'une batterie de cellules avec une tension de 12 ... 24V, et avec une inclusion appropriée, même un réseau d'éclairage AC de 220V. L'essentiel est de limiter le courant continu à travers la LED au niveau indiqué dans la documentation technique. Pour la plupart des LED modernes, ce courant est de 20mA.

Mais ici, il est juste de faire une petite remarque sur le problème de la tension des LED. Le fait est qu'à l'heure actuelle, à des fins de miniaturisation d'équipements électroniques, la production de LED avec une résistance de limitation intégrée intégrée dans le boîtier a été établie. Cette intégration nous permet de dire que cette LED a une tension de fonctionnement de 12V, et celle-ci n'est que de 5.

C'est avec ce marquage que vous pouvez voir les étiquettes de prix sur les étagères des marchés de la radio. Certes, de tels appareils ne sont pas courants, il ne faut donc pas oublier la résistance de limitation.

Il existe également une catégorie de LED conçues pour une tension de fonctionnement spécifique. Ce sont les soi-disant LED clignotantes contenant un générateur intégré à l'intérieur, ce qui fait clignoter le cristal à une fréquence donnée. Les tentatives de modification de la fréquence de clignotement à l'aide de condensateurs externes et d'autres astuces sont vouées à l'échec. Bien qu'un certain changement de fréquence puisse être obtenu en faisant varier la tension d'alimentation.

Ainsi, des LED clignotantes sont produites spécifiquement pour une certaine tension: haute tension 3 ... 14V et basse tension 1,8 ... 5V. Dans le même temps, la résistance de limitation intégrée pour les LED clignotantes basse tension est absente. Ici, vous devez faire preuve d'une attention maximale. Mais revenons aux LED ordinaires.

Ainsi, il a déjà été dit que le courant continu de la plupart des LED est de 20 milliampères. Il est possible de faire un peu moins (juste la luminosité diminuera et la couleur sera un peu différente de celle attendue), mais plus est hautement indésirable. C'est cette valeur de courant qui est destinée à fournir la résistance de limitation représentée sur la figure 2.

Afin de calculer la valeur de résistance de cette résistance, vous devez connaître deux paramètres.D'une part, il s'agit de la tension d'alimentation du circuit (notez qu'il s'agit de SCHÉMAS, pas d'une seule LED) et, d'autre part, d'une chute de tension directe sur la LED.

Cette baisse directe est stipulée dans la documentation technique, et pour la plupart des types de LED, elle est de l'ordre de 1,8 ... 3,6V (pour chaque type propre, mais le plus souvent 2V). Ce sera la chute de tension directe sur la LED à un courant de 20 mA. Avec de telles données, il est très simple de calculer la résistance de la résistance de limitation. Pour préciser d'où il vient, vous pouvez utiliser le schéma simple illustré à la figure 3.

Figure 3Schéma de connexion LED

Il est évident que la résistance connectée en série R1 et la LED HL1 sont un diviseur de tension. Il est également connu qu'une chute de tension directe sur la LED selon les données de référence est exactement de 2V. Ici, nous avons une si bonne LED.

Ensuite, avec une tension d'alimentation de 12V, la chute de tension aux bornes de la résistance R1 sera de 12V - 2V = 10V. Par conséquent, selon la loi d'Ohm, il est facile de calculer la résistance de la résistance à laquelle le courant à travers la LED sera de 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Formule de calcul de la résistance de limitation:

Ici, tout est clair et simple. Au numérateur se trouvent la tension d'alimentation et une chute de tension directe sur la LED. Le dénominateur contient le courant requis à travers la LED multiplié par un facteur de fiabilité de 0,75. En mécanique, cela s'appelle la marge de sécurité.

Dans le cas où plusieurs LED sont connectées en série, la chute de tension sur elles s'additionne simplement et se substitue à la formule indiquée ci-dessus. Naturellement, dans ce cas, la résistance R dans ce cas devient inférieure à celle d'une seule LED.

Naturellement, une certaine puissance est libérée sur la résistance. Pour que la résistance ne s'éteigne pas immédiatement ou au fil du temps, sa puissance est généralement calculée par la formule:

Toutes les quantités ont la dimension du système SI: tension en volts, résistance en ohms, puissance en watts.

Très souvent, il existe un besoin pour diverses méthodes de connexion des LED, en les connectant à diverses sources d'alimentation, mais cela sera discuté dans la suite de l'article.

Voir aussi: Comment connecter la bande LED à l'alimentation

Boris Aladyshkin