Je vais vous expliquer ici comment résoudre un problème simple mais courant concernant les LED . Il vous arrive surement d’avoir besoin d’alimenter une LED et peut être que vous ne savez pas comment calculer la résistance qui convient pour l’alimenter dans de bonnes conditions.
La théorie
Vous avez besoin de connaitre 3 paramètres :
- Le courant qui doit circuler dans votre LED.
- La tension avec laquelle vous allez alimenter votre circuit.
- la tension de seuil aux bornes de la LED.
Pour la tension à laquelle vous alimentez votre circuit , vous êtes sensé la connaitre , de mon coté j’en choisirai une pour l’exemple. Il reste les deux autres paramètres, le courant qui doit circuler dans la LED et sa tension de seuil. Ces deux informations sont disponible dans la documentation du constructeur, je vous montre :
Voici une LED prise au hasard chez un fournisseur de composant électronique.
Dans ce tableau on trouve « Forward Voltage » pour un If donné , c’est justement ce que l’on cherchait. Si vous cherchez la tension aux bornes de la LED en fonctionnement c’est » Forward voltage » que vous devez chercher et If pour le courant.
Comme vous pouvez le voir le constructeur donne 3 tensions ( min, typ et max). Vous l’aurez compris il s’agit de la tension minimum, typique et maximum que vous aurez au borne de votre LED pour un courant de 10 mA.
Le constructeur vous laisses définir le courant qui va circuler dans la LED , lui ayant fait ses tests a 10 mA .
Vous retrouvez le fameux If dans le tableau des maximums Ratings ( Les valeurs qu’il ne faut pas dépasser ), comme vous le voyez le If est donné pour un minimum d’1 mA et un maximum de 20 mA. Si vous allez au delà de cette valeur vous détruirez votre composant. En revanche en dessous d’1 mA vous n’aurez pas de lumière. Comme on le voit le constructeur a choisi sont If entre ces deux valeurs a 10 mA.
Le calcul.
Il faut soustraire la tension aux bornes de la LED ( le fameux « Forward Voltage« ) a la tension d’alimentation pour obtenir la tension aux bornes de la résistance chargée d’alimenter notre LED.
Ça nous donne donc, pour une tension d’alimentation de 12 v :
- Vr ( tension aux bornes de la résistance ) = V ( tension d’alimentation ) – Vd ( tension aux bornes de la diode)
- Vr = 12v – 3v = 9v
Calcul de R.
- R = Vr/0,010 ( 10 mA puisque le courant circulant dans la diode sera le même que celui qui circule dans la résistance).
- R= 9-0.010= 900 Ohms.
La puissance.
Pour alimenter votre LED la résistance chargée de limiter le courant dans le circuit va en échange de son travail dissiper de la chaleur. Nous devons donc vérifier que cette chaleur est dissipable par notre résistance. Les constructeurs donnent une puissance dissipable maximal de leur résistance en W il faut en tenir compte pour ne pas voir brûler une résistance sous-dimensionnée a la mise sous tension.
le calcul.
Le calcul est simple :
- P=UxI = Vr ( tension aux bornes de la résistance)x Ir ( le courant qui circule dans la résistance) =9 x 0.010 = 0.09w.
la puissance est dissipable par une résistance 1/4 w( 0.25w) comme celle ci :
Il vous faut plus de LED.
Il est intéressant de se poser la question sur ce qui se passerait si vous deviez ajouter des LED dans votre circuit.
En Parallèle:
Si vous ajoutez des LED en parallèle de la façon suivante :
D’abord au niveau des tensions, la répartition de celle ci ne changera pas. Les LED auront toujours 3 v a leurs bornes par consentant la tension aux bornes de la résistance de change pas.
En ce qui concerne le courant dans le circuit , chaque LED aura besoin de 10 mA par conséquent le courant que devra fournir la résistance sera maintenant de 10 mA x 4 ce qui nous fait 40 mA.
Nouveau calcul avec 40 mA
- R = U/I = 9 / 0.04 = 225 ohms.
La Puissance.
- P = 9X0.04 = 0.36W.
Comme vous le voyez si vous rajoutez des résistances en parallèle et que vous voulez conserver vos paramètres , il faudra changer votre résistance.
Que se passera t’il si vous ne changez pas la résistance ?
Votre résistance calculée pour une LED permet de fournir 10 mA dans les conditions d’origine. Si vous mettez une LED supplémentaire , les 2 LED devront se partager le courant disponible , soit 5 mA chacune. Il n’y a pas de risque mais vous verrez une forte baisse de la luminosité sachant que celle ci dépend du courant qui traverse la LED.
En série :
Dans ce cas étant donnée que tout le courant circule dans une seule ligne celui-ci restera de 10 mA. En revanche pour la répartition des tensions cela va changer beaucoup de choses .
Chaque LED va se répartir 3 V sur les 12 V disponible , étant donnée qu’il ne reste plus de tension a limiter avec la résistance , celle-ci n’est plus nécessaire .
Vous n’aimez pas le calcul.
Vous ne voulez pas vous cassez la tète avec le calcul de la résistance et celui du courant. J’ai une solution pour vous puisque le courant circulant dans la LED est au max de 20 mA et au mini de 1 mA , si votre but est seulement de faire un éclairage sans utiliser de calculatrice voici une solution pour vous :
Retenez :
- 330 ohm pour une tension de 3.3 Volts.
- 470 ohm pour une tension de 5 Volts.
- 1200 ohm pour une tension de 12 Volts.
- 2400 ohm pour une tension de 24 Volts.
Avec ces valeurs vous tournerez pour la plupart des LED autour de 10 mA et comme vous voyez que c’est un multiple de 100 par rapport a la tension c’est facile a retenir.
J’espère que cet article vous aura aidé a comprendre le calcul de la résistance qui vous permet d’alimenter une LED
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Sylvain Altmayer