mardi 6 décembre 2016

Calculer la résistance de protection d'une LED

Lorsque vous branchez une LED dans un circuit, il faut toujours lui associer une résistance de protection, sinon votre LED risque de ne pas survivre bien longtemps.  Mais comment choisir la bonne valeur de résistance?


Commençons par énumérer les trois paramètres que vous devez connaître avant d'effectuer votre calcul:
  • La tension de seuil de votre LED.  C'est la différence de potentiel aux bornes de la LED quand elle est allumée.  Elle tourne généralement autour de 2 ou 3 V, mais la valeur exacte dépend  de la couleur émise par la LED (1,5 V pour l'infrarouge, 2 V pour le rouge, 3,3 V pour le bleu...).  Si vous disposez de la fiche technique de votre LED, c'est ce qui s'appelle "forward voltage".  Vous pouvez aussi la mesurer au moyen d'un multimètre (commencez par calculer une valeur temporaire de résistance en supposant une tension de seuil de 2 V, puis mesurez la tension aux bornes de la LED pendant qu'elle est allumée).
  • Le courant optimal pour votre LED.  On retrouve cette donnée dans la fiche technique de la LED ("forward current").   Il est souvent de 20 mA. Remarquez qu'il n'y a rien de tragique à allumer une LED avec un courant plus faible que la valeur optimale (la LED sera seulement moins brillante, et la différence ne sera peut-être même pas perceptible à l'oeil). Évitez toutefois les courants trop intenses:  si la LED ne grille pas immédiatement, sa durée de vie risque d'être sérieusement compromise.
  • La tension d'alimentation.  Il s'agit peut être d'une sortie de votre carte Arduino, de 4 piles AA en série, d'une alimentation de laboratoire...peu importe:  vous devez connaître la tension qui servira à alimenter votre LED.  Au besoin, mesurez-la au moyen d'un multimètre.  Cette tension doit être supérieure à la tension de seuil de la LED.

Le calcul:  la loi d'Ohm

Tout le monde connaît la loi d'Ohm, qui stipule que la tension est égale au produit de la résistance par le courant.

                         Loi d'Ohm:       U = RI

Encore faut-il l'utiliser correctement!

La loi d'Ohm s'applique à la résistance, et non à la LED.  Dans l'équation, "U" représente donc la tension aux bornes de la résistance.

Un premier exemple (une seule LED):

Supposons que vous désirez brancher une LED rouge à la sortie d'une carte Arduino.  Vous avez vérifié que la tension de seuil de votre LED est de 2 V, et votre Arduino génère une tension de 5 V.   La tension aux bornes de la résistance sera donc:

    5 V - 2 V = 3 V

On récapitule:  puisque la résistance et la LED sont branchées en série avec l'alimentation, elle sont traversées par le même courant de 20 mA, et elles se partagent la tension d'alimentation (2 V pour la LED, 3 V pour la résistance).

Nous sommes maintenant prêts à appliquer la loi d'Ohm à la résistance:

U = RI

3 = R (0,020)

R = 3 / (0,020) = 150 ohms

Un deuxième exemple (2 LEDs en série):

Vous désirez brancher alimenter deux LEDs bleues reliées en série au moyen d'une batterie de 9 V. La tension de seuils de vos LED est de 3,3 V.



Une fois allumée, chaque LED bleue consommera 3,3 V.  La tension aux bornes de la résistance sera donc:

9 V - 3,3 V - 3,3 V  = 2,4 V

La résistance doit donc être traversée par un courant de 20 mA lorsqu'elle est soumise à une tension de 2,4 V.

Nous appliquons à nouveau la loi d'Ohm à la résistance:

U = RI

2,4 = R (0,020)

R = 2,4 / (0,020) = 120 ohms

Un calculateur en ligne

Si vous êtes pressé ou paresseux, vous pouvez utiliser une page web qui fera le calcul pour vous.

Yves Pelletier   (TwitterFacebook)

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