Allumer une LED avec une vieille pile épuisée (Joule Thief)

Comme toutes les diodes, les LEDs ne laissent circuler aucun courant si la différence de potentiel entre leurs deux électrodes est inférieure à une certaine valeur.  Cette tension est d'environ 0,7 volt pour une diode au silicium, mais il est beaucoup plus élevé pour une LED:  2 volts pour une LED rouge,  3 volts pour une LED bleue...

Pour cette raison, il est impossible d'allumer une LED en la branchant directement aux bornes d'une pile AA de 1,5 V:  il faut mettre 2 ou 3 piles en série pour accomplir quelque chose d'aussi simple qu'allumer une petite lumière colorée!


La solution, pour alimenter une LED au moyen d'une seule pile, consiste à construire un circuit oscillateur qui transforme la faible tension constante fourni par la pile en une tension variable qui atteint périodiquement, pour une courte durée, une valeur supérieure à la tension continue.

Par curiosité, j'ai construit le célèbre "joule thief", un circuit qui permet d'allumer une LED au moyen d'une seule pile AA.  Mieux encore:  nul besoin d'une pile neuve fournissant une tension de 1,5 V:  la LED s'allumera sans problème (et pour plusieurs heures) si on l'alimente avec une vieille pile qui était destinée au recyclage, sa tension étant devenue insuffisante pour alimenter quoi que ce soit d'autre.

Le circuit est facile à réaliser, et les composants nécessaires sont peu nombreux:  une petite bobine toroïdale avec un noyau en ferrite (constituée de deux enroulements d'une dizaine de tours chacun), un transistor NPN (j'ai utilisé un ), une résistance de 1 kΩ, une LED de la couleur de votre choix, et une vieille pile AA.

Si vous avez l'habitude de récupérer des composants dans des appareils qui ne fonctionnent plus, votre "junk box" contient peut être déjà quelques tores de ferrites (un petit morceau métallique en forme de beignet).  J'ai trouvé dans la mienne une bobine toroïdale toute faite qui faisait parfaitement l'affaire.  Si vous devez la bobiner vous-mêmes, vous pouvez vous baser sur les instructions disponibles ici.

Résultat:  la LED s'allume avec comme seule alimentation une pile AA affichant 0,95 V en circuit ouvert et 0,70 V en circuit.  La photo ci-dessous montre la tension aux bornes de la LED bleue alors que l'oscilloscope est réglé à 1 V/div et 10 µs/div: la tension atteint un maximum d'environ 3 volts et la fréquence de 33 kHz est beaucoup trop rapide pour que le clignotement de la LED soit perceptible.

Pour une explication du principe de fonctionnement, vous pouvez lire cette discussion sur le forum Futura Sciences.

Yves Pelletier (Twitter: @ElectroAmateur)