Schéma du circuit de calculateur de résistance DEL

Calculatrice de résistance à LED | Besoin de résistance en série


Dans ce tutoriel, nous allons apprendre l'un des concepts de base essentiels aux débutants en électronique, à savoir un calculateur de résistance à LED. Vous verrez pourquoi le choix d’une résistance appropriée pour la LED est crucial pour son fonctionnement, ainsi que les facteurs à prendre en compte lors de la sélection d’une résistance particulière afin que la LED ne s’allume pas.

introduction

Si vous venez juste de commencer avec de l’électronique comme du bricolage ou d’Arduino, le premier projet ou circuit que vous avez construit serait probablement de faire clignoter une LED.

La bonne chose à propos d’Arduino est qu’il dispose d’une LED intégrée connectée à Digital IO Pin 13 et il vous suffit de brancher la carte Arduino UNO à un ordinateur et de télécharger le Croquis clignotant. Le voyant commence à clignoter.

Mais si vous vous arrêtez là, vous ne comprendrez pas la partie «matériel» du projet. Si vous regardez le schéma d’Arduino Uno Rev 3, vous remarquerez que le voyant n’est pas directement connecté à la broche IO du microcontrôleur ATmega328P (broche 5 du port B pour être exact). Mais il est plutôt connecté via une résistance de 1 KΩ en série.

Cette résistance est la chose intéressante pour la suite de la discussion sur ce tutoriel. Mais pour des informations de base sur les diodes électroluminescentes (DEL), vous pouvez vous reporter au post suivant.

«Diodes électroluminescentes (DEL)»

Quelle est la nécessité d'une résistance LED?

Si vous lisez le didacticiel sur les voyants mentionné ci-dessus, vous constaterez peut-être que n'importe quel voyant présente deux caractéristiques principales qui définissent le fonctionnement d'un voyant. Ils sont le courant direct et la tension directe.

Toutes les LED, quels que soient leur forme, leur taille ou leur facteur de forme, ont une quantité de courant de fonctionnement prédéfinie qu’elles peuvent autoriser. Ce courant est généralement défini dans les feuilles de données comme courant continu continu.

C'est le courant maximum absolu avec lequel une LED peut être alimentée sans aucun dommage. Par exemple, une LED blanche de 5 mm a un courant direct absolu maximal de 30 mA.

Il est donc absolument essentiel de contrôler la quantité de courant circulant dans une LED et la méthode la plus simple pour limiter le courant consiste à utiliser une résistance série.

L'autre caractéristique importante d'une LED est sa tension directe. Nous verrons son impact tout en comprenant l'équation du calculateur de résistance à LED et le choix de la résistance série.

Équation du calculateur de résistance DEL

Passons maintenant à l’aspect important du tutoriel, c’est-à-dire l’équation du calculateur de résistance à LED. Par souci de simplicité, considérons un circuit simple composé d’une seule LED, d’une résistance série et d’une alimentation.

L'image suivante montre un circuit de LED simple composé d'une LED, d'une résistance RS et une alimentation VS.

Schéma du circuit de calculateur de résistance DEL

En utilisant une théorie de circuit simple, vous obtenez l'équation suivante:

VS = RS * JER + VLED, où

VS est la tension d'alimentation,

RS est la valeur de la résistance série,

jeR est le courant à travers la résistance série,

VLED est la tension directe ou la chute de tension aux bornes de la LED (généralement représentée par VF).

Depuis la résistance série RS et les DEL sont en série, le courant qui les traverse sera le même et, comme indiqué dans nos discussions précédentes, ce courant devrait être le courant direct de la DEL (ILED ou simplement jeF).

Ainsi, nous pouvons réécrire l’équation ci-dessus comme suit:

RS = (VS – VF) / JEF

C'est l'équation du calculateur de résistance DEL. Il est important de noter ici que la valeur de la résistance en série dépend à la fois du courant direct de la LED et de la tension directe de la LED. Par conséquent, il est essentiel de garder un œil sur ces deux valeurs d’une LED de sa fiche technique.

Différentes couleurs et types de DEL ont différentes valeurs nominales de tension et de courant direct. Par exemple, le tableau suivant donne un aperçu des valeurs du courant et de la tension de transfert de certaines des LED 5 mm couramment utilisées.

REMARQUE: Les valeurs suivantes sont spécifiques à un fabricant et ne peuvent pas être généralisées. Pour des valeurs précises, vous devez absolument consulter la fiche technique fournie par votre fabricant.

Couleur LED Courant Direct (IF) Tension directe (VF)

blanc

30 mA

3,6 V

rouge

20 mA

2 V

Bleu

20 mA

3,9 V

vert

20 mA

2,4 V

Jaune

20 mA

2 V

ambre 20 mA

2,4 V

Orange

50 mA

2.1 V

Infrarouge

100 mA

1,4 V

Si deux DEL sont connectées en série, l'équation pour calculer la résistance en série sera la suivante:

RS = (VS – VF * 2) / IF

En fait, s’il existe un nombre «N» de DEL similaires connectées en série, l’équation du calculateur de résistance de DEL peut être écrite comme suit:

RS = (VS – VF * N) / IF

Exemple

Examinons maintenant un exemple de circuit et calculons la valeur de la résistance en série pour qu'une LED fonctionne correctement sans exploser.

Exemple de calculateur de résistance à LED

A partir de l'image ci-dessus, la tension d'alimentation VS 5V, la LED utilisée est une LED blanche de 5 mm. Dans le tableau ci-dessus, une LED blanche typique de 5 mm a les notes suivantes:

Courant Direct IF = 30 mA et

Tension directe VF = 3,6 V.

En substituant ces valeurs dans l'équation ci-dessus, nous obtenons ce qui suit:

RS = (5 V – 3,6 V) / 30 mA

RS = 46,6 Ω.

La valeur la plus proche est une résistance de 47 Ω. Mais si vous voulez être du côté de la sécurité, je vous suggérerais d'utiliser la prochaine grande valeur et, dans ce cas, ce serait une résistance de 56 Ω.

Dissipation de puissance de la résistance

Une caractéristique importante de la résistance en série pour une LED qui est souvent négligée ou ignorée est la dissipation de puissance de la résistance.

Si la chute de tension de la LED est VF, alors la chute de tension à travers la résistance est VS – VF. Cela signifie que dans le processus de limitation du courant à travers la LED à la valeur de IF, la résistance doit dissiper la puissance restante, ce qui est (VS – VF) * JEF. Si la puissance nominale de la résistance ne correspond pas à cette valeur, la résistance va brûler et vous verrez la fumée magique.

Si nous considérons l'exemple ci-dessus d'alimentation 5V avec une LED blanche de 5 mm, nous avons calculé que la valeur de la résistance était de 47Ω. Dans ce cas, la puissance dissipée par la résistance est de (5 V – 3,6 V) * 30 mA. Ceci est égal à 42 mW. Ainsi, une résistance de ¼ W serait suffisante.

Cela peut sembler un petit nombre, mais il ne s'agit que d'un exemple et il peut être très chaud lors de la conception et de la construction de circuits à LED complexes et de forte puissance.



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