Pas vraiment…

Il y a une différence de taille entre une led et une lampe :

• Une lampe est une resistance, on la contrôle donc par la tension qu'on lui soumet, le courant qui la traverse étant un résultat de cette tension.
• Une led est une diode, on la contrôle donc par le courant qui la traverse, la tension à ses bornes étant donné par sa courbe de caractéristiques.

ON NE BRANCHE JAMAIS DIRECTEMENT UNE LED SUR UNE PILE OU UN BLOC D'ALIMENTATION SOUS PEINE DE LA DETRUIRE TRES RAPIDEMENT, VOIRE INSTANTANEMENT

Le fonctionnement d'une LED est régi par plusieurs courbes de caractéristiques. Les plus importantes sont :

• Le graphe puissance lumineuse/courant

Ce graphe permet de savoir quelle sera la puissance lumineuse émise par la LED en fonction du courant qu'on lui injecte. Dans la plupart des LEDs , on a une relation quasi proportionnelle entre le courant et la puissance lumineuse.

• Le graphe tension/courant (exemple à droite)

Ce graphe permet de savoir quelle sera la chute de tension aux bornes de la led, en fonction du courant qui lui est injecté. Ce graphe (ou au moins la valeur nominale de tension pour la valeur nominale de courant) est indispensable pour calculer la résistance de charge nécessaire au bon fonctionnement de la LED.

Une led est une diode. Elle ne fonctionne donc que dans un sens.

La Led a 2 pattes : l'anode (A) et la cathode (K).

Pour assurer le fonctionnement correct , il faut que le courant circule de l'anode vers la cathode.
Il faudra donc orienter la led pour que la cathode soit dirigée vers le négatif et l'anode vers le positif de votre pile ou bloc d'alimentation.

Si on branche une led à l'envers :

• si la tension est inférieure à sa tension inverse, la led ne s'illumine pas
• si la tension est supérieure à sa tension inverse, la led grille

Il n'existe pas de moyen sûr à 100% de connaître sans tester la polarité d'une Led, si on ignore son modèle. Malgré tout, les règles suivantes sont habituellement constatées pour reconnaitre la polarité :

• Position du méplat sur le boîtier : méplat = cathode
• dans les leds de faible puissance uniquement, forme de la puce : gros bloc = cathode

dans les SFH485, le bloc interne est inversé : méplat = cathode mais gros bloc interne = anode

• On ne branche pas directement une led ou un groupe de leds sur un générateur. Le courant dans la led étant fonction de la courbe de caractéristiques de la led et de la véritable tension de sortie du générateur, on ne peut pas le prédire avec précision, et on peut très facilement excéder les caractéristiques maximales admissibles par la led.
• lorsqu'on groupe des leds en parallèle, chaque led doit disposer de sa propre résistance de charge.

Remarque : explication simplifiée, limitée au courant continu et aux résistances pures.

Lorsqu'on soumet un élément résistant à une tension, il va opposer une résistance au passage du courant.

Cette valeur de résistance est donnée par la loi d'ohms :

Lorsqu'on groupe des résistances en série, on obtient une nouvelle résistance, résultat de ce groupement.

• La valeur de cette résistance est la somme des valeurs de chaque résistance.
• Le courant est le même dans toutes les résistances (loi des noeuds).
• La tension totale est répartie sur les différentes résistances (loi de kirchhoff).

Lorsqu'on groupe des résistances en parallèle, on obtient une nouvelle résistance, résultat de ce groupement.

• La valeur de cette résistance est donnée par la formule ci-dessous
• Chaque résistance est soumise à la tension totale du groupe
• Le courant est réparti dans les différentes résistances (loi des noeuds)

Un groupement complexe est un ensemble de résistances en série et parallèle. Ce type de groupement est assez rare, on préfère habituellement mettre en place la résistance résultante.
Il peut par contre servir en dépannage si on n'a pas la valeur souhaitée, pour s'en approcher au plus près.

Tout groupement complexe peut être éclaté en un ensemble de :

• groupements série
• groupements parallèle

Qui peuvent être résolus séparément.

Puisqu'une résistance de charge est nécessaire pour faire fonctionner correctement une led, comment calculer celle-ci ???

On a au départ plusieurs informations à notre disposition :

• la tension du générateur

et , si on est chanceux :

• la tension directe de la led
• le courant nominal de la led

ou, si l'on n'est pas chanceux :

• la documentation technique de la led

• il faut d'abord rechercher le courant nominal, et s'assurer qu'il n'y a pas de facteurs limitatifs de ce courant nominal (modes de pose,…)
• si l'on ne désire pas la puissance maximale lumineuse de la led , relever sur la courbe puissance lumineuse/courant le courant nécessaire pour obtenir la puissance lumineuse souhaitée.
• il faut ensuite déterminer la tension directe grâce à la courbe tension/courant et au courant de fonctionnement déterminé précédemment.

On va établir un circuit électrique dans lequel vont se trouver en série :

• notre générateur
• la résistance de charge
• la led

le courant sera donc le même en tout points du circuit (voir loi des noeuds plus bas). Calculer le courant dans la résistance reviendra donc à calculer le courant dans la led.

On a donc dans ce circuit :

• Ugéné = Ures + Uled
• Icircuit = Igéné = Ires = Iled

Avec : Ugéné = tension fournie par le générateur Ures = tension constatée aux bornes de la résistance Uled = tension relevée aux bornes de la led (ou fournie par la documentation, dans notre cas)

Igéné = courant fourni par le générateur Ires = courant traversant la résistance Iled = courant traversant la led

Pour calculer une résistance , on utilise la loi d'ohm (voir plus bas) :

La valeur de la résistance est donc : R = U / I = Ures / Ires = (Ugéné - Uled) / Ires = (Ugéné - Uled) / Iled

Le pilotage en courant permet de s'affranchir de la résistance de charge, mais demande un générateur de courant plus complexe à monter qu'un circuit de résistances.

Son usage ne se justifie que lorsque la source de tension sur laquelle est branchée le montage à leds enregistre de fortes variations de tension pendant l'utilisation.

Le pilotage impulsionnel permet de tirer, pour un même courant moyen consommé, plus de luminosité d'une Led.

Sa mise en oeuvre demande un circuit de contrôle et de puissance, dont la complexité ne se justifie pas dans le cadre de FreeTrack.

Exemple de schéma pour consultation (pas d'assistance sur ce point) →

Les groupements de leds sont utilisés pour optimiser l'alimentation simultanée de plusieurs leds depuis un même générateur.
On tentera toujours de privilégier le type de montage permettant d'exploiter au mieux la tension du générateur à notre disposition, de façon à pouvoir limiter le courant dans le montage.

Le choix du montage sera donc :

• groupement série, si la tension du générateur l'autorise.
• sinon, groupement série-parallèle.
• on n'utilisera finalement le groupement parallèle que si la tension du générateur est trop faible pour l'un des 2 autres types de groupement.

Le calculateur de leds vous permettra d'obtenir rapidement le meilleur montage selon les caractéristiques de votre générateur et des leds : http://www.free-track.org/freetrack/calcled

Lorsqu'on place des leds en série :

• On crée un circuit à 1 branche
• On n'a besoin que d'une résistance, quel que soit le nombre de leds
• Le courant total consommé par le circuit correpond au courant consommé par 1 led.
• La tension d'alimentation nécessaire pour faire fonctionner le circuit va varier en fonction du nombre de leds, car les chutes de tensions de chaque led s'additionnent.

• C'est le type de groupement qui va demander le moins de courant
• Dans le cas d'une alimentation par piles, le groupement en série est le montage qui permet le maximum d'autonomie avant recharge ou remplacement. Il est donc à privilégier si la tension du générateur le permet.
• Ce type de groupement demande moins de composants et de câbles

• La tension d'alimentation du générateur doit être assez importante pour alimenter ce type de montage

• montage à N leds
• chaque led a pour tension nominale Uled (en volts) et courant nominal Iled (en milliampères)
• le bloc d'alimentation délivre une tension Ualim (en volts)

• Il faut que Ualim soit supérieur à Uled * N , sinon ce montage n'est pas utilisable (Leds sous-voltées = leds éteintes)

• Valeur de la résistance de charge :

Lorsqu'on place des leds en parallèle :

• On crée un circuit à N branches (N étant le nombre de Leds)
• On a besoin d'une résistance par branche.
• Le courant total consommé par le circuit correspond à la somme des courants dans chaque branche, c-à-d la somme des courants consommées par chaque led.
• La tension d'alimentation nécessaire pour faire fonctionner le circuit va être la même que la tension d'alimentation requise pour alimenter un montage à 1 led.

• C'est le type de groupement qui va demander le moins de tension pour pouvoir fonctionner, le générateur peut donc avoir une tension assez faible (mais malgré tout supérieure à la tension nominale de la led (led sous-voltée = led éteinte).

• Le générateur devra délivrer un courant suffisant pour alimenter l'ensemble du montage.
• Dans le cas d'une alimentation par piles, c'est le montage qui offre le moins d'autonomie avant recharge ou remplacement.
• Ce type de groupement demande plus de composants et de câbles.

• Dans ce type de montage, on calcule la résistance pour 1 branche puis on reproduit ce calcul sur les autres branches. Le calcul est donc le même que pour un montage à 1 led.
• chaque led a pour tension nominale Uled (en volts) et courant nominal Iled (en milliampères)
• le bloc d'alimentation délivre une tension Ualim (en volts)

• Il faut que Ualim soit supérieur à Uled , sinon ce montage n'est pas utilisable (Leds sous-voltées = leds éteintes)

• Valeur de la résistance de charge :

Un assemblage série-parallèle est en fait un ensemble de plusieurs assemblages série, placés en parallèle les uns des autres.

On utilise ce type d'assemblage lorsque la tension du générateur est assez importante pour des assemblages série de 2 leds au moins mais trop faible pour un assemblage série de l'ensemble des leds du montage (p.ex : 4 leds)

On crée donc un circuit à plusieurs branches, chaque branche ayant ses propres caractéristiques et étant calculée séparément des autres. Le nombre de leds dans les différentes branches n'est pas forcément identique (p.ex : montage à 3 leds, répartis en une branche de 2 leds et une branche de 1 led)

• Consomme moins de courant que l'assemblage en parallèle et peut fonctionner avec une tension plus basse que l'assemblage série 3 ou 4 leds.

• Ce type de groupement demande plus de composants et de câbles que le groupement série.

• Dans ce type de montage, on calcule indépendemment la résistance pour chaque branche (on reproduit ce calcul sur les autres branches si elles sont identiques).
• la branche considerée contient N leds en série
• chaque led a pour tension nominale Uled (en volts) et courant nominal Iled (en milliampères)
• le bloc d'alimentation délivre une tension Ualim (en volts)

• Il faut que Ualim soit supérieur à N * Uled , sinon ce montage n'est pas utilisable (Leds sous-voltées = leds éteintes)

• Valeur de la résistance de charge pour une branche: