Tout ce que vous devez savoir sur les LED : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Une diode électroluminescente est un appareil électronique qui émet de la lumière lorsqu'un courant le traverse. Les LED sont des composants électroniques petits, extrêmement efficaces, lumineux et bon marché. Les gens pensent que les LED ne sont que des composants électroluminescents courants et ont tendance à négliger les faits et caractéristiques intéressants des LED. Dans cette instructable, je vais vous apprendre « Tout ce que vous devez savoir sur les LED », qui comprend leurs valeurs nominales de fonctionnement, de courant et de puissance, les constructions, les types, la calculatrice de résistance pour les LED, les utilisations, les tests et un circuit LED simple.

Voici un lien vers l'application Android gratuite « Calculateur de résistance LED »: Calculateur de résistance LED. Cette application vous aide à calculer la valeur de résistance appropriée requise pour une LED.

Histoire de la LED

Le capitaine Henry Joseph Round a été l'un des premiers pionniers de la radio et a reçu 117 brevets. Il a été le premier à rapporter l'observation de l'électroluminescence d'une diode, conduisant à la découverte de la diode électroluminescente. Vladimirovich Losev a observé une émission de lumière à partir de jonctions ponctuelles de carborundum. Au cours de son travail de technicien radio, il a remarqué que les diodes à cristal utilisées dans les récepteurs radio émettaient de la lumière lorsque le courant les traversait. En 1927, Losev a publié des détails dans un journal russe sur ses travaux sur les diodes électroluminescentes. Quelques années plus tard, Nick Holonyak, Jr. a inventé la première LED à spectre visible (rouge) en 1962 alors qu'il travaillait comme scientifique consultant dans un laboratoire de la General Electric Company à Syracuse, New York.

Liste des pièces:

• LED de couleurs assorties - AliExpress
• LED RVB - AliExpress
• LED infrarouges - AliExpress

Étape 1: Composition & Travail

IMAGE:

1. Dremeling une LED.
2. Vue de dessus des électrodes de la LED. (plus grande cathode, plus petite anode).
3. Gros plan de l'anode et de la cathode de LED. (LED coupée en deux).
4. Anode et cathode de LED retirées de la coque en plastique.

Composition

Les LED les plus courantes sont composées de gallium (Ga), d'arsenic (As) et de phosphore (P). Les LED modernes ne sont pas seulement des types GaAsP - d'autres mélanges de semi-conducteurs abondent ! Ces semi-conducteurs sont également utilisés dans divers autres composants électroniques.

Travail

Une LED est une diode à jonction P-N qui émet de la lumière. Lorsqu'une LED est en polarisation directe, elle émet de la lumière au lieu de la chaleur générée par une diode normale. Lorsque la jonction P-N est en polarisation directe, dans le cas d'une LED, certains des trous se combinent avec les électrons de la région N et certains des électrons de N se combinent avec le trou de la région P-. Chaque recombinaison émet de la lumière ou des photons.

Les LED ont une polarité et ne fonctionnent donc pas si elles sont connectées en polarisation inverse. La méthode la plus simple pour vérifier la polarité d'une LED commune consiste à tenir la LED près de votre œil. Vous verrez qu'il y a deux électrodes. La plus épaisse est la cathode (-). La lumière est émise par la cathode. L'électrode la plus fine est l'anode (+). [Bien que cette méthode de vérification de la polarité ne fonctionne pas pour certaines LED comme les LED à haute efficacité, etc. où le contraire est vrai]. Généralement, les LED sont fabriquées de telle sorte que la longueur des fils de la cathode et de l'anode diffère. Pour cette raison, les LED sont fabriquées avec un fil d'anode (+) plus long que le fil de cathode (-). Cela facilite également la détermination de la polarité. Remarque: Certains fabricants maintiennent les deux fils d'électrode de la même longueur. Afin de tester la polarité, vous devrez utiliser un multimètre.

Étape 2: Courants et puissances nominales, loi de Haitz

IMAGE: Symbole LED

Les LED IR communes peuvent fonctionner jusqu'à ~ 1,5 V, mais les LED rouges communes ont besoin d'environ 1,8 V, les LED vertes communes ont besoin d'environ 2 V et les LED bleues et blanches communes (qui sont bien sûr bleues avec un revêtement phosphorescent) ont besoin d'un bon 3 V.

Les LED n'ont pas de "tension nominale"; ils sont entraînés par le courant. La luminosité est à peu près proportionnelle au courant et non directement proportionnelle à la tension. À n'importe quel courant particulier, ils auront une tension directe, mais qui est secondaire au courant, qui est le principal facteur qui doit être contrôlé.

Évaluations actuelles

Les valeurs nominales actuelles des LED sont également similaires aux valeurs nominales de tension. Les LED ont généralement un courant nominal standard. La plupart des LED nécessitent environ 5-25 mA. Le courant requis par une LED dépend parfois de la Couleur de la LED. Si vous fournissez un excès de courant, la LED brûlera et sera endommagée. Par contre si vous fournissez un courant très faible, la LED ne produira pas sa puissance maximale. Les LED rouges/vertes ultra-lumineuses modernes peuvent donner une sortie acceptable (pour l'utilisation de l'état, etc.) sur aussi peu que 1 mA

Puissances nominales

Une LED peut avoir différentes puissances nominales en fonction de son type, de sa construction et de son intensité nominale, etc. Les LED sont également disponibles dans des boîtiers « LED haute puissance ». Les LED sont moins inefficaces que les ampoules conventionnelles telles que les CFL et les ampoules à incandescence.

La loi d'Haitz

Il indique que chaque décennie, le coût par lumen (unité de lumière utile émise) diminue d'un facteur 10, et la quantité de lumière générée par boîtier LED augmente d'un facteur 20, pour une longueur d'onde (couleur) de lumière donnée. Il est considéré comme le pendant LED de la loi de Moore, qui stipule que le nombre de transistors dans un circuit intégré donné double tous les 18 à 24 mois. Les deux lois reposent sur l'optimisation des processus de production de dispositifs à semi-conducteurs.

Étape 3: Construire

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1. LED de base.
2. Dôme LED.
3. LED CMS (grande).
4. LED SMD (Petite).
5. Affichage LED utilisé dans l'affichage à 7 segments.

Les LED sont produites dans une variété de formes et de tailles. La couleur de la lentille en plastique est souvent la même que la couleur réelle de la lumière émise, mais pas toujours. Par exemple, le plastique violet est souvent utilisé pour les LED infrarouges, et la plupart des appareils bleus ont des boîtiers incolores. Les LED modernes haute puissance telles que celles utilisées pour l'éclairage et le rétroéclairage se trouvent généralement dans des boîtiers de dispositifs à montage en surface (SMD). Certaines LED ont des lentilles en plastique diffuses.

DEL de base

La LED de base est l'une des LED les plus utilisées. En raison aussi de sa popularité, sa pièce est relativement moins chère que les autres LED. Il a l'air très basique et le design est très simple.

Dôme LED

Il s'agit d'un type de LED qui a la forme d'un « Dôme ». Cette forme est conçue pour augmenter la zone vers laquelle la lumière est transmise. En d'autres termes, l'angle d'émission (circonférence) de la lumière de la LED est supérieur à la LED de base. Ceci est généralement contrôlé par la distance à laquelle ils placent l'émetteur de lumière du dôme. Les fiches techniques vous donnent presque toujours un "angle de demi-puissance" (l'angle hors axe auquel vous ne voyez que la moitié de la luminosité). Si vous voulez un angle d'émission beaucoup plus large, vous pouvez couper le dôme avec un outil dremel. Si vous vous en souciez, vous pouvez ensuite limer ou polir le bout, mais ce n'est pas nécessaire. Plus vous le coupez près du dispositif d'émission, plus l'angle que vous obtiendrez sera grand. Mais faites attention à ne pas couper trop près car il y a un petit fil à l'intérieur qui ne peut généralement pas être vu à l'œil nu. Bien que ce type de LED soit légèrement plus cher qu'une LED basique.

LED CMS

Ce type de LED est généralement de très petite taille. SMD signifie appareil monté en surface. Et comme son nom l'indique, cette LED est soudée sur la surface du PCB contrairement aux composants « traversants » conventionnels. Ces LED sont généralement soudées par des machines (robots à souder précis) et sont extrêmement difficiles à souder à la main (bien qu'il ne soit pas impossible de souder des LED SMD à la main). Pour souder des LED SMD à la main, vous avez juste besoin d'un fer à souder à pointe fine, d'une soudure fine, d'une lumière vive, et éventuellement d'une loupe et de bonnes compétences de soudure précises.

Affichage LED

Ce type de LED est principalement utilisé dans les écrans car sa forme est plate.

Étape 4: Types

IMAGE:

1. LED dôme.
2. LED IR.
3. LED d'affichage à 7 segments
4. LED tricolore (LED à changement de couleur).

LED de couleur

Les LED colorées et blanches sont principalement utilisées dans les indicateurs, les lampes, les équipements d'éclairage, etc. Elles sont l'une des LED les plus couramment utilisées.

LED à changement de couleur (LED tri/bi couleur)

Dans ce type de LED, la couleur émise par la LED change au cours d'une période de temps spécifique. Un petit circuit intégré (IC) est intégré dans cette LED afin de contrôler le délai entre la transition des différentes couleurs. Les LED tri/bicolores ne changent pas de couleur, ce sont en fait deux LED séparées (souvent une rouge et une verte) dans un seul boîtier. Vous tournez l'une ou l'autre pour produire deux couleurs et les deux pour en faire une troisième.

LED infrarouge (IR)

Ce type de LED émet des rayons infrarouges. Ces rayons infrarouges ne peuvent pas être vus par l'œil humain. Ce type de LED fonctionne généralement sur une fréquence de transmission de 38 KHz. Le concepteur module la LED afin que le récepteur la discrimine des autres sources IR. Les LED sont également modulées à de très basses fréquences pour simplement afficher une LED clignotante, et sont souvent modulées à des fréquences relativement élevées avec un cycle d'utilisation variable pour contrôler efficacement leur luminosité. Et puis certains sont modulés à des fréquences beaucoup plus élevées pour envoyer des données (comme dans la fibre optique par exemple). Il est principalement utilisé dans les appareils de communication télécommandés et à petite portée. Vous pouvez tester une LED IR en la visualisant sous une caméra pendant qu'un courant est appliqué à travers la LED. En d'autres termes, les caméras peuvent détecter les rayons IR émis par la LED. Les caméras qui n'ont pas de filtre de blocage IR peuvent généralement voir assez bien près de l'IR (et ont tendance à être des caméras bon marché et en particulier des caméras de sécurité). Mais il convient de mentionner que même certaines caméras de téléphones portables ne voient pas très bien les LED IR à cause de leur filtre de blocage IR.

LED d'affichage à 7 segments

Une LED d'affichage à 7 segments est une LED composée de 7 LED d'affichage connectées sous la forme d'un 8. Elle est utilisée dans les calculatrices, les écrans, etc. Une LED similaire est également utilisée pour afficher les alphabets.

LED UV

Les LED UV émettent des rayons de lumière Ultra Violet. Ces rayons ont diverses applications telles que la stérilisation, la purification de l'eau, etc.

Étape 5: Calculateur de résistance pour LED

IMAGES:

1. Diverses résistances et une LED.
2. Logo de l'application du calculateur de résistance à LED.

Ainsi, la question la plus fréquemment posée à propos des LED est la résistance appropriée à utiliser avec. La raison pour laquelle une résistance est utilisée avec les LED est de les protéger d'un excès de courant qui peut brûler et endommager la LED. Mais choisir la bonne LED n'est pas si simple. Pourquoi? Et bien si vous choisissez une très haute résistance, la LED n'émettra pas son maximum de lumière. Et si vous avez une faible résistance, il y a des chances que la LED soit endommagée.

Une formule simple a donc été inventée:

Résistance = (Tension Source - Tension LED) / (Courant LED / 1000)

* Gardez à l'esprit que le courant LED est en milliampères (mA)

Afin de faciliter ce calcul, vous pouvez utiliser ce calculateur de résistance à LED pour application Android gratuite. C'est une application conçue spécialement pour ce Instructable. D'autres fonctionnalités et plus de fonctions et calculatrices liées à l'électronique seront ajoutées à cette application. L'application a été développée par BluBot Technologies. Vous pouvez consulter ses Instructables et le contacter via son Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Il entreprend également divers autres projets de développement d'applications, de sites Web, de programmes informatiques, etc. Vous pouvez le contacter via son site Web.

Étape 6: Utilisations

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1. Télécommande TV sans bouton enfoncé.
2. Télécommande du téléviseur avec bouton enfoncé et flash LED IR détecté.
3. Bande de LED dôme d'une lampe de poche d'urgence.
4. Flash LED d'un appareil photo Smartphone.
5. Indicateurs d'alimentation LED d'un ordinateur portable.

Les LED sont utilisées partout. Du flash de votre téléphone au système musical de votre voiture, en passant par les lumières de votre jardin et l'écran de votre téléviseur. Fondamentalement, leur nature adaptative et leur efficacité leur ont donné une place dans la plupart des gadgets électroniques.

Certaines des utilisations les plus connues sont:

1. Éclairage.
2. Affiche.
3. Indicateurs.
4. Lumières et objets décoratifs.
5. Télécommande.
6. Stérilisation.
7. Purification de l'eau.
8. Dentisterie et autres applications médicales.

Étape 7: Tests et circuits

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1. Multimètre utilisé pour tester la LED.
2. Circuit simple à l'aide de LED.

Essai

Un testeur rapide classique pour la couleur, la luminosité et la polarité n'est qu'une pile bouton au lithium 3V (par exemple CR2032). Ne touchez bien sûr que brièvement les LED à basse tension, sinon elles risquent de surchauffer !

Certaines LED peuvent être testées afin de vérifier leur bon fonctionnement à l'aide d'un multimètre & en suivant les étapes:

1. Réglez le cadran du multimètre sur la fonction 'Continuité'.
2. Connectez maintenant l'anode (+) de la LED à la sonde ROUGE/Positive/(+) du multimètre et connectez la cathode (-) de la LED à la sonde NOIRE/Négative/(-) du multimètre.
3. Si la LED fonctionne, le multimètre commencera à émettre un « bip ». Et une valeur s'affichera sur l'écran du multimètre. En plus de cela, la LED doit s'allumer.

* Tester une LED à l'aide de la fonction de continuité d'un multimètre ne fonctionnera généralement pas car la plupart des multimètres n'appliquent qu'une basse tension, inférieure à 1 V, pour les tests de résistance et de continuité. Si c'est le cas, le multimètre n'émettra pas de bip continu; il peut émettre un bip court. De nombreux multimètres ont une fonction de test de diode, indiquée par un symbole de diode, qui s'applique jusqu'à 2 V à travers la diode. Cela vous indiquera de manière fiable la polarité de nombreuses LED, mais pas nécessairement les LED bleues et blanches avec des tensions directes élevées.

Vous pouvez également tester la LED et tout autre composant à l'aide de ce circuit: - Testeur de composants de capteur électronique

Circuit

C'est l'un des circuits les plus basiques et polyvalents que vous puissiez trouver qui utilise une LED. La raison pour laquelle c'est un excellent circuit pour commencer est qu'il peut également vérifier le fonctionnement de tout autre composant électronique ou capteur électronique. Vous pouvez également consulter un tutoriel détaillé qui vous aidera à réaliser ce circuit: Testeur de composants de capteurs électroniques

Finaliste du concours technique

Deuxième prix dans le Teach It! Concours commandité par Dremel