Que sont les LEDs?

LED est l’acronyme de Light Emitting Diode en anglais, ou DEL Diode Electro-Luminescente en français. Il s’agit d’un composant électronique semi-conducteur. Pour faire très simple, une diode est un millefeuille de matériaux qui a la particularité de ne laisser circuler le courant que dans un sens, de son Anode (+) à sa Cathode (-), très couramment utilisé dans presque tous les dispositifs électroniques. Dans le cas des LED, des matériaux bien spécifiques sont utilisés dans le millefeuille qui produisent de la lumière lorsque le courant les traverse. Le choix du matériau utilisé défini la couleur de la lumière émise, et non le boîtier en plastique transparent.

La propriété première d’une diode étant de ne laisser passer le courant que dans un sens, il est très important de toujours la brancher dans le bons sens, au risque de la faire « claquer » en quelques secondes d’alimentation inverse.

Quelques notions d’électricité

Il y a 4 valeurs à intégrer pour pouvoir travailler avec des LED (et une grande partie des installations électriques) :

La Tension, en volts [V] symbolisée par la lettre U.

Le Courant, en ampères [A] symbolisée par la lettre I.

La Résistance, en ohm [Ω] symbolisée par la lettre R.

La Puissance, en Watts [W] symbolisée par la lettre P.

On pourrait faire une analogie (certes un peu bancale) avec un circuit hydraulique, où la tension correspondrait à la pression de l’eau donné par la pompe, le courant serait le débit en nombre de litre par minute qui passe dans un tuyau, et la résistance serait un limiteur de débit. Sauf que dans notre cas l’eau est remplacée par des électrons, la pompe par une pile et le tuyau par un fil conducteur.

Il y a 2 formules qui lient ces 4 valeurs et qui est un peu la base de tout travail avec l’électricité :

U = R x I

P = U x I

En fonction de la tension de la pile que l’on va utiliser (U) et du courant nécessaire au bon fonctionnement de la LED (I) que l’on veut allumer, on va pouvoir calculer la valeur de la résistance (R) que l’on devra utiliser pour un éclairage optimal et durable.

Choisir les LEDs

Les LED se trouvent sur de nombreuses formes mais je me concentrerais ici sur le modèle le plus courant, qui est aussi économique et facile à utiliser, les THT.

On peut les trouver en différentes formes et taille mais il s’agit toujours d’une petite masse de plastique transparente avec 2 pattes qui en sortent d’un côté. On en trouve émettant divers couleurs, principalement du jaune, de l’orange, du rouge, du bleu, du vert et du blanc.

Il y a 2 valeurs à prendre en compte, la tension nominale directe, et le courant nominal directe. Ces valeurs varient d’un modèle à l’autre mais généralement on trouve une moyenne tournant autour de 2V pour la tension et 20mA pour le courant.

Pour cette exemple on prendra une LED de 3mm de diamètre, rouge, tout ce qu’il y a de plus basique. Le fabricant annonce une tension nominale entre 1,7V et 2.5V (on va choisir 2V) et un courant nominal de 30mA.

Choisir l’alimentation

On peut utiliser des piles, ou un petit transformateur, par exemple un chargeur de smartphone qui sort du 5V. Dans tous les cas il faut une alimentation en courant continu. Une pile est toujours en continu. Pour ce qui est des alimentations d’appareils électroniques tels les smartphones, il s’agit généralement de courant continu, pour en être certain, vérifiez que sur l’alimentation il est écrit DC (Direct Current) ou VDC à côté de la tension de sortie.

1 pile bouton CR2320, de 3V, très courante.

2 piles LR6 (ou AA) de 1,5V les plus courantes.

1 pile 6LR61 de 9V

1 chargeur de smartphone basique de 5V

Toutes ces solutions se valent, le choix dépendra surtout de la place à disposition et de la mobilité souhaitée. En effet le chargeur n’est pas adapté pour illuminer une figurine destinée au jeu mais pourra avoir un intérêt pour certains décors ou pièces d’expo (si on a une prise pas loin).

Pour les piles bouton on peut trouver assez facilement sur les sites d’électronique des supports/connecteurs, ainsi que pour les piles 9V.

Choisir l’interrupteur

A peu près n’importe quel interrupteur que vous pourrez récupérer fera l’affaire, le gros souci étant surtout la façon de l’intégrer à votre figurine ou décor. Je préfère utiliser ceux à glissières, comme dans le premier exemple ci-dessous, mais des boutons poussoirs peuvent aussi faire l’affaire mais il est plus rare d’en trouver à « accrochage » ou « bi-stable » c’est à dire qui restent enclenchés après une pression et qui se déclenchent avec une nouvelle pression. Sinon vous devrez maintenir le doigt dessus pour illuminer votre figurine, c’est rarement le but recherché.

Dans le cas des interrupteurs é glissière, il y a généralement 3 pin pour le branchement. On en utilise 2, généralement celle du centre et une des 2 cotés.

Choisir la résistance

Une résistance est un composant qui limite le courant qui la traverse, et il s’agit probablement du composant le plus courant en électronique et existe sous pleins de forme. Son sens de montage n’a pas d’importance. Leur valeur en Ohm est la principale valeur à vérifier, bien que la Puissance puisse aussi avoir son importance lorsque l’on fait d’autres montages.

Voici une des formes les plus courantes à disposition des bricoleurs. Pour nous ce sera le modèle à privilégier en raison de sa facilité d’utilisation.

Certaines ont leur valeur en Ohm inscrites en toutes lettres mais la plupart ont un code couleur facilement déchiffrable grâce à des tableaux que le trouve sans problème sur le net, mais le plus pratique reste de mesurer avec la fonction ohmmètre d’un multimètre (voir Outillage).

Les valeurs de résistances sont normalisées par palier. On utilisera la valeur supérieure la plus proche du résultat de notre calcul.

Si vous prévoyez de réaliser divers projets avec des LED, il existe des assortiments avec un mix de valeurs.

Pourquoi mettre une résistance ? Pour adapter la tension de l’alimentation à la tension nominale de la LED afin de la faire fonctionner de façon optimale sur une longue durée. Car même si une LED avec une tension nominale de 2V éclairera pas trop mal branchée directement sur une pile 3V, je ne garantit pas qu’elle ne va pas claquer après quelques heures.

Même s’il existe de nombreuse babioles à LED qui sont montées sans résistance, il faut savoir que l’on peut trouver sur le marché des LEDs avec résistance intégré pour un montage direct sur une alimentation donnée, ce qui peut être très pratique et économique pour une utilisation dans des produits de façon industrielle, mais si vous voulez acheter des LEDs que vous pourrez monter avec différentes alimentations, il est préférable d’ acheter des LEDs « toutes nues » et d’adapter avec des résistances, qui ne coutent vraiment pas cher.

Pour définir la valeur nécessaire à votre montage, il va falloir sortir la machine à calculer, mais rassurez-vous, rien de compliqué en vue.

Plus haut j’ai donné la formule suivante : U = R x I (Tension = Résistance x Courant)

Que l’on peut aussi retourner comme ceci : R = U/I (ou encore : I = U/R)

Formulé autrement : La tension est égale à la résistance multipliée par le courant.

Ce que nous savons :

-la tension d’alimentation est de 3V (pour la pile bouton ou les 2 piles de 1,5V, mais elle peut aussi être 5V ou 9V pour les autres solutions d’alimentation)

-la tension nominale de notre LED est de 2V

-le courant nominal de notre LED est de 30mA (soit 0.03A)

Nous voulons faire descendre la tension d’alimentation (3V) au même niveau que la tension nominale (2V). Soit 3 – 2 = 1V.

Nous avons donc U = 1 et I = 0.03, nous pouvons donc trouver R.

R = U/I = 1/0.03 = 33.33 Ohm qu’on va arrondir à 33 et ça tombe bien car 33Ohm c’est justement un palier de Valeur de LED.

Pour répéter l’exemple avec la pile de 9V :

Ualim – Uled = 9 – 2 = 7V

R = U/I = 7/0.03 = 233 Ohm. Sur le marché on trouvera une résistance de 240Ohm qui fera l’affaire.

Montage théorique

La résistance se monte en série avec la LED, comme cela :

Et dans le cas où on voudrait mettre plusieurs LEDS:

Julien Graf