Comment connecter des LEDs? (Partie 1/2)

Bonjour à toutes et à tous ,

Cela fait un bail que je devais créer ce petit tutoriel et je profite de la question d'un passionné sur l'éclairage de la passerelle Dunlop pour le réaliser.

Donc, avant toute chose, il faut bien assimiler ce qui va suivre. En effet, on touche à l'électricité et il ne faut pas faire n'importe quoi, sous peine de déclencher un incendie. Les matériaux que l'on utilise ne sont pas neutre en modélisme et peuvent s'enflammer très rapidement.

LA LED

Les LEDs ont toujours un sens de polarité (le + étant la patte longue et le - la patte courte )

Elle se caractérise par:

sa couleur,
son voltage (V),
son ampérage (A ou mA),
Son intensité lumineuse I(V) (mcd),
Sa longueur d’onde,
Son angle de diffusion.

LA RÉSISTANCE
Pour pouvoir utiliser une led dans un montage électrique ou électronique, il faut impérativement utiliser une résistance. Elle sert à réguler le courant qui circule dans la LED. Elle se met toujours en série avec la LED sur le plus (la phase) de celle-ci.Sans elle, la led brule.

Quand le courant passe dans la résistance, cette dernière chauffe. Il est impératif de bien calculer sa valeur.
Une résistance trop puissante, aura pour conséquence une intensité lumineuse faible de la led.
A contrario, une résistance pas assez puissante, engendrera une forte intensité lumineuse mais avec un fort risque de surchauffe et de bruler celle-ci ainsi que la led. Dans un tel cas la résistance peu même commencer à fumer et devenir brulante au point de pouvoir bruler du papier, carton plume ou même du bois. Ce qui peut engendre un départ d'incendie. (J'en ai fait l'expérience) .

Calcul de la valeur d'une résistance
Formule
((Voltage de l'alimentation - Voltage de la led) / Ampérage de la led)/Nombre de led = Résistance en ohms

Code couleur des résistances
http://www.digikey.com/~/media/Images/Marketing/Resources/Calculators/resistor-color-chart.jpg?la=fr-FR

Calcul automatique de la valeur d'une résistance à partir de son code couleur
http://www.dcode.fr/code-couleur-resistance#2

Une résistance par led

Pour une led de 3,2 Volts avec un ampérage de 0,02 A ou 2 mA devant fonctionner sur une alimentation en 12Volts, la résistance optimale nécessaire pour faire fonctionner cette led sera de 440 ohms.

((12-3,2) / 0,02)/1= 440 ohms

Une résistance pour plusieurs leds

Pour un dispositif utilisant 4 leds de 3,2 Volts avec un ampérage de 0,02 A ou 2 mA qui doivent fonctionner avec une seule résistance sur une alimentation en 12Volts , la résistance optimale nécessaire pour faire les faire fonctionner sera de 110 ohms.

((12-3,2) / 0,02)/4= 110 ohms

SCHÉMAS ÉLECTRIQUES DE CONNEXION DES LEDS

Une seule led

Courant continu

Courant alternatif

En cas de d'alimentation par courant alternatif, une led peut être facilement alimentée (sortie dite “accessoires” des transfos train). Il faut simplement ajouter au montage habituel une diode “normale” pour forcer le courant à ne passer dans la led que dans un sens.

Plusieurs leds

Une résistance par led (Solution à privilégier)

La connexion s'effectue en parallèle avec une résistance par led.

En courant continue

En courant alternatif

Les avantages:
Permet de détecter rapidement une led défectueuse.
Gestion des leds individualisé.
Réseau de cablâge et fonctionnement des leds sécurisés.

Inconvénients:
Installation plus cher.
Plus de résistance et éventuellement de câbles à utiliser.
Besoins de plus d'espace.

Une résistance pour plusieurs leds

La connexion s'effectue en série avec une résistance pour plusieurs leds.

En courant continue

En courant alternatif

Les avantages:
Installation moins cher.
Moins de résistances et moins de câbles à utiliser.
Peut être installé dans un espace réduit.

Inconvénients:
Pas de gestion individuelle des leds.
Bien calibrer la résistance au nombre et à la puissance des leds.
Pour chaque résistance, obligation d'utiliser des leds avec des caractéristiques techniques identiques.

Merci Frédéric pour ce tuto très intéressant.

Une petite remarque cependant: je pense que ta formule utilisée pour le

Calcul de la valeur d'une résistance

((Voltage de l'alimentation - Voltage de la led) / Ampérage de la led)/Nombre de led = Résistance en ohms

correspond au cas, que tu n'as pas indiqué ensuite, où les LEDs sont en parallèle les unes avec les autres mais en série avec cette résistance unique.

Dans le cas où les LEDS sont en série les unes avec les autres et avec la résistance, comme indiqué dans tes derniers schémas, la formule devrait plutôt être

((Voltage de l'alimentation - Voltage de la led * Nombre de led) / Ampérage de la led) = Résistance en ohms

Enfin, un petit moyen mnémotechnique pour ceux qui ne sont ont du mal à ce souvenir que
l'anode est le + et la cathode le -: l'âne (pour anode) est plus (+) grand que le chat (cat, pour cathode).

Non, non lpmc6622, J'ai bien indiqué la bonne formule:

Une résistance pour plusieurs leds

((12-3,2) / 0,02)/4= 110 ohms

Si je suis ton résonement, ((12 - 3,2 * 4) / 0,02) cela donne 1760 ohms hors dans le message de grumpf du mardi 3 juillet 2007, ce dernier m'avait indiqué qu'il fallait divisé la valeur de la résistance par le nombre de led. Voir le message ici => https://www.franceslotforum.com/forum/messages.html?page=10&idsujet=1083094&pgi=1.

J'ai fait le test et il avait raison, avec une résistance de 1760 ohms, l'intensité des leds était faible alors qu'avec la résistance de 110 ohms, l'intensité des 4 leds en série était quasi identique à l'intensité de la led avec une résistance de 440 ohms.

Mais bon dans ce sens là on ne risque pas de griller les leds avec une résistance de cette valeur ce qui n'est pas le cas si on en met une de 110 ohms sur une seul de ces leds :))

Par contre, il ne faut surtout pas brancher les leds en parallèle avec une seule résistance pour plusieurs leds.

Ce branchement est mauvais car il n'offre aucune garantie concernant le courant de chaque
LED. Une petite différence dans les caractéristiques d'une LED par rapport à l'autre peut provoquer le passage d'un fort courant dans l'une et d'un faible courant dans l'autre. Cela se traduit dans le meilleur des cas par une différence d'éclairage des 2 LEDs, dans le pire des cas par une surchauffe de l'une des LEDs puis éventuellement par une destruction des LEDs l'une après l'autre.

Bravo pour le tuto, et le temps passer à le faire!

Trois petits commentaires:
- une correction d'unité: 0,02A=20mA

- Je ne comprends pas l'utilité d'ajouter une diode supplémentaire en alternatif, sachant que les LED font déjà office de diode (LED: Light-emitting Diode).

- Concernant la formule de calcul, je suis d'accord avec lpmc6622, pour calculer la résistance pour plusieurs LED en série:
La formule doit être:
((Voltage de l'alimentation - Voltage de la led * Nombre de led) / Ampérage de la led) = Résistance en ohms

Avec la condition minimum a respectée:
Voltage de l'alimentation > Voltage de la led * Nombre de led

A+

Non, il ne faut pas faire (Voltage de l'alimentation - Voltage de la led) puis multiplier par le (Nombre de LEDs)…
Ce que je disais c'est de multiplier le (Voltage de la LED) par le (Nombre de LEDs) et d'ensuite soustraire cette valeur à celle du (Voltage de l'alimentation).

Ce faisant, je m'aperçois qu'avec l'exemple de quatre LEDs en 3,2V sous 12V ça ne peut pas marcher puisque la chute de tension totale aux bornes des quatre LEDs en série est de… 12,8V!

Bon, ce n'est pas bien important, si ça marche comme tu dis… J'essaie juste de comprendre…

Eidt: j'ai commencé mon message avant que marconet n'écrive le sien, je suis parti déjeuner et j'ai fini mon message au retour

Tuto très bien fait mais comme dit plus haut attention à la formule :
c'est bien (12-3,2*4)/0,02 d'après toujours la même loi U=R*I et donc R=U/I

Dans ce cas on obtiendrait une résistance négative tout simplement parce que 12V ne suffisent pas pour alimenter 4 Leds de 3,2V en série. Concrètement on peut donc les brancher directement sans résistance sur le 12v sans risque par contre le courant qui les traverse serait inférieur à 0,02A.
Pour obtenir les 20mA il faudrait au moins 3,2V*4 donc 12,8V.

@marconet
la diode sert en alternatif, comme en continu, à protéger les Leds lors d'une tension inverse à leurs bornes. Les leds ne supportent qu'une tension inverse très faible (quelques volts) avant de claquer, alors qu'une diode 1N4007 par ex. supporte 1000V en inverse.

Effectivement le résultat est négatif. Bon bah je testerais ce soir sans résistance. Tous mes test sans résistance on vu les les se bruler :-(.

Par contre, si mon alimentation en 12v n'est pas suffisante, alors comment est -il possible que ma passerelle Dunlop qui possède 4 leds en série, dont les caractéristiques sont identiques aux leds de mon tuto, fonctionnent parfaitement avec la résistance de 110 ohms?

Si tes Leds ont brulé sur 12V alors soit tu en avais pas 4 en série soit ce n'était pas des Leds blanches 3,2V. Cette tension est en fonction de la couleur de la Led: 1,5V environ pour rouge etc... se référer à la doc de la Led.

Ton alimentation de 12V n'est pas suffisante pour faire traverser un courant de 20mA dans tes Leds par contre les Leds commencent à éclairer avant cette valeur (qui doit surement être la valeur max d'ailleurs?). Tu peux facilement connaitre le courant réel qui les traverse en mesurant la tension aux bornes de ta résistance puis en divisant par 110.

Fretz,

Peux-tu m'aider, car la ma formule n'a pas fonctionné pour un teste réalisé aujourdh'ui avec une led RVB. Je m'explique:

Je viens de faire un test de connexion avec une led qui a les caractéristiques suivantes:
Led RGB
Ampérage 20 mA
Voltage 3 V/DC

Alimentation 12 V/DC

Ce qui me donnait une résistance théorique pour une led de (12-3)/0.2/1=45 ohms. Hors j'ai testé avec une résistance de 110 Ohms, ce qui semblait être largement suffisant et celle-ci a cramé.J'ai testé avec une résistance de 440 Ohms et là aucun problème. Juste une légère chauffe de la résistance.

Dans l'attente de ton retour. Merci.

Bonjour.je pense que ton problème vient de là.
20mA est egal a 0.020 A et non 0.20 A comme dans ton calcul
c est pour cela que tu trouve une resistance de 44 0hms et non 440 ohms comme tu as besoin.

PAT28 a écrit :
Bonjour.je pense que ton problème vient de là. 20mA est egal a 0.020 A et non 0.20 A comme dans ton calcul c est pour cela que tu trouve une resistance de 44 0hms et non 440 ohms comme tu as besoin.