Pourquoi une résistance de limitation ?
Lorsque vous regardez un montage dans lequel se trouve une LED vous aurez remarqué qu’elle est systématiquement accompagnée d’une résistance de limitation. Cette résistance sert à limiter le courant qui traverse la LED au moment ou vous l’alimentez .Le constructeur nous donne une caractéristique du courant en fonction de la luminosité de la LED , ce courant a bien entendu une limite qui dépend de la LED .
Comment lire la documentation du constructeur ?
Voici une LED prise au hasard chez Mouser un de mes fournisseurs de composants électronique, vous pouvez consulter la fiche technique ici. Elle est dans un boitier standard 5 mm. Sur ce boitier la patte la plus longue vous indique l’anode ( la patte +) , la patte la plus courte la cathode (la patte -). il existe une autre méthode pour le savoir avec ce boitier , la partie ronde au niveau des pattes a une partie plate c’est généralement la cathode , ce qui est pratique a savoir quand les pattes sont coupées. Je précise « généralement » car il m’est arrivé d’acheter des paquets de 1000 LED sur aliexpress et de retrouver le boitier coulé à l’envers ! Je ne vais pas trop râler quand même compte tenue du prix totalement dérisoire au-quel sont ces composants qui fonctionnent par ailleurs à merveille .
La première chose a regarder :
Les maximums admissible par le composant sont les premières données que vous devez allez voir. Dans le cas d’une LED le « Forward Current » est la valeur la plus importante. C’est le courant maximum admissible par la LED ,vous devez vous en éloigner le plus possible (à la baisse) sachant que si vous vous mettez dans ces conditions , elle risque de mourir très vite dés que les conditions de votre montage dépasseront les conditions du constructeur , en ce qui concerne la température par exemple, ici 25 c .
Pour faire votre calcul :
Ci-contre , les caractéristiques normales de fonctionnement de la LED . C’est ce dont nous aurons besoin pour faire le calcul de la résistance que accompagnera la LED. Le premier paramètre donne 70 mCD ( milli candella) pour 20 mA de courant et 3 mCD pour 1 mA . La plupart des calculs de résistance sont fait à 20 mA , pour ce qui me concerne je mets toujours mes LED autour de 10 mA , l’idée ici est que la LED soit visible .Dans la plupart des cas 10 mA est largement suffisant. De plus ça optimise votre consommation de courant et augmente la durée de vie de votre LED , sachant qu’en cas de coup de chaud elle n’aura aucune peine a rester en vie.
Une autre donnée est importante ici , c’est la tension de seuil de la LED ou « Foward Voltage ». Pour faire notre calcul nous aurons besoin de savoir quelle tension il y aura aux bornes de la LED pour le courant qui nous intéresse puisque l’idée ici est de fixer le courant qui traverse la LED. Comme vous le voyez cette tension nous est donnée dans le tableau ( 1.8 Volts) pour un courant de 20 mA .
Comment faire si on choisi de ne faire passer que 10 mA dans la LED ?
En réalité cette tension de seuil varie assez peu avec le courant , surtout dans les plages que nous utilisons , vous pourrez conserver cette tension dans la plupart des cas. Si vous n’êtes pas convaincu de ça , la caractéristique suivante est faite pour vous .
Comme vous le voyez ci-contre le constructeur a prit la peine de nous faire une caractéristique courant en fonction de la tension de seuil .C’est une caractéristique en semi-Logarithme pour accentuer la visibilité des variations . Le faite qu’elle soit en demi-Log et non en échelle linéaire doit déjà vous mettre la puce a l’oreille. Si les variations de tension avaient été très importantes le constructeur aurait fait une échelle linéaire pour vous présenter cette courbe .
Si on regarde notre cas , pour 10 mA , la tension de seuil devrait être de 1,7 Volts , ce qui est très proche des 1,8 Volts pour 20 mA.
Le calcul
Maintenant que vous savez quelles sont les données qui seront importantes pour vous ( la tension de seuil et le courant ) passons au calcul.
Vous devez d’abord savoir sous quelle tension vous allez alimenter votre système (LED , résistance )
si c’est 5 Volts :
on va retirer la tension de seuil de la diode , a la tension d’alimentation :
5 – 1.8 = 3.2 Volts
C’est la tension que nous aurons aux borne de la résistance (3.2 Volts)
Maintenant pour calculer la résistance :
R=U(tension aux bornes de la résistance)/I(Courant que nous désirons dans notre système ) -> 3.2/0.01 = 320 ohm
Si on prend une résistance de la série E12 , 330 ohm est la plus proche . Vous voyez que vous serez au final obligé de faire une approximation pour choisir la résistance la plus proche , vous comprenez qu’il est inutile d’aller chercher les quelques millivolts sur une LED , un calcule grossier fonctionnera parfaitement !
Si votre alimentation est de 12 Volts
12-1.8 = 10.2 Volts
R=10.2/0.01 = 1020 Ohms donc 1kOhm si vous alimentez en 12 Volts
Libre a vous de changer le courant si vous trouvez que votre LED ne brille pas assez .Si vous n’avez pas de DATASHEET ( documentation) sur votre composant , 10 mA ça fonctionne toujours ! 🙂
La puissance
On a pas parlé de puissance ici , une résistance 1/4 de Watt suffira à tout les coups , mais il aurait logiquement fallut dimensionné la puissance de notre résistance.
P=RI² -> (pour 12v) 1000×0.01²= 0.1 Watt (pour 5v) 330×0.01²=0.5 milliWatts
On est largement en dessous du 1/4 de watt pour les deux cas , seulement vous voyez quand même que la puissance que la résistance aura a dissiper augmentera avec la tension .Si vous choisissez d’alimenter avec une tension plus importante ou d’augmenter votre courant de LED , il faudra choisir une résistance qui sera capable de dissiper une puissance plus importante.
Il existe également des LED de puissance qui servent a l’éclairage de votre maison par exemple , le courant qui les traversent peut dépasser 1 Ampère si vous faites le calcul de la puissance de la résistance qu’il faut pour des LED comme celle-ci , vous vous rendrez compte que la résistance qui convient va vite devenir énorme !
Sauf si votre but est de faire un grille pain lumineux , il existe des systèmes a découpage qui sont utilisé pour alimenter de type de LED .
Bonne lecture !
Sylvain Altmayer