1. POURQUOI « LUMIÈRE+DIODE » ?
Avant de se familiariser avec les LED, il est fortement conseillé de se renseigner sur les semi-conducteurs en général et sur une diode classique en particulier (voir mon article « Diode semi-conductrice »). 
LED ou diode électroluminescente (LED, LED ; ing. à diode électroluminescente, à LED) - un dispositif semi-conducteur avec une jonction électron-trou (jonction p-n), créant un rayonnement optique lorsqu'un courant électrique le traverse dans le sens direct. Désignation graphique symbolique d'une LED.
Commutation directe des LED :
Programme de calcul d'une résistance supplémentaire sur le site http://www.radiolodka.ru
Rappel. Le courant dans les semi-conducteurs est le mouvement ordonné des porteurs de charge libres – électrons et trous. Seuls les électrons « - » bougent réellement. Les trous sont des particules imaginaires chargées « + ». En fait, un trou est l’endroit (simplifié) de la couche électronique d’où l’électron « s’est échappé ». On suppose que c’est là que se concentre la charge « + » (nous semblons oublier la charge de l’atome entier – l’ion « + »). La formation d’une paire électron-trou est appelée dissociation. Les électrons libres se déplacent de manière chaotique, tout comme les trous. Si un champ électrique est créé dans un semi-conducteur, le mouvement des porteurs libres deviendra ordonné (considérablement simplifié) - un courant électrique apparaîtra. Nous pouvons supposer que le courant dans les semi-conducteurs est le mouvement ordonné des électrons et des trous.
En fait, le processus inverse se produit constamment - la recombinaison des électrons et des trous : certains électrons libres « reviennent à la normale », c'est-à-dire occuper des espaces libres dans des coques électroniques. À température constante, les processus de recombinaison et de dissociation s'équilibrent mutuellement (c'est ce qu'on appelle l'équilibre DIAMIC), la concentration de porteurs de charge libres dans le semi-conducteur reste inchangée et, par conséquent, l'intensité du courant ne change pas. Un changement de température dans un sens ou dans l'autre entraîne une modification de la concentration de porteurs libres et une modification de la valeur actuelle. C’est pourquoi la résistance des semi-conducteurs dépend fortement de la température, mais c’est une toute autre histoire… 
Donc LED. On sait grâce à la physique scolaire que lorsqu’un électron d’un atome passe d’un niveau supérieur à un niveau inférieur, un quantum d’énergie électromagnétique est émis. Et la lumière est aussi un rayonnement électromagnétique. Cela signifie que tout dépend de la différence entre les énergies des niveaux « supérieur » et « inférieur ». C'est cette énergie qui détermine la fréquence du rayonnement électromagnétique. Dans certains cas, la fréquence correspond à la plage de la lumière visible.
Ainsi, si la recombinaison des électrons et des trous s’accompagne de l’émission d’énergie électromagnétique, on a une LED. Les LED peuvent émettre des rayons ultraviolets (UV) à infrarouges (IR).
Tous les matériaux semi-conducteurs n’émettent pas efficacement de la lumière lorsqu’ils sont recombinés. Les meilleurs « émetteurs » incluent GaAs ou InP, ainsi que ZnSe ou CdTe. En faisant varier la composition des semi-conducteurs, il est possible de créer des LED pour différentes longueurs d'onde allant de l'ultraviolet (GaN) à l'infrarouge moyen (PbS).
Les diodes en silicium, germanium ou carbure de silicium n'émettent pratiquement aucune lumière. Cependant, dans le cadre du développement de la technologie du silicium, des travaux sont activement en cours pour créer des LED à base de silicium.
En Union soviétique, dans les années 70 du XXe siècle, une LED jaune KL101 à base de carbure de silicium (SiC) a été produite, même si sa luminosité était très faible. 
Le tableau montre la dépendance de la couleur de lueur de la LED sur le matériau semi-conducteur
Longueur d'onde (nm) |
Tension (V) |
Matériau semi-conducteur |
||
Infrarouge (IR) |
Arséniure de gallium (GaAs) |
|||
610 < λ < 760 |
1.63 < ΔV < 2.03 |
Arséniure d'aluminium et de gallium (AlGaAs) |
||
Orange |
590 < λ < 610 |
2.03 < ΔV < 2.10 |
Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) |
|
570 < λ < 590 |
2.10 < ΔV < 2.18 |
Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) |
||
500 < λ < 570 |
1.9 < ΔV < 4.0 |
Nitrure d'indium et de gallium (InGaN) / Nitrure de gallium (III) (GaN) |
||
450 < λ < 500 |
2.48 < ΔV < 3.7 |
Séléniure de zinc (ZnSe) |
||
Violet |
400 < λ < 450 |
2.76 < ΔV < 4.0 |
Nitrure d'indium et de gallium (InGaN) |
|
Violet |
différents types |
2.48 < ΔV < 3.7 |
Double LED bleu/rouge, |
|
Ultra-violets (UV) |
3.1 < ΔV < 4.4 |
diamant (235 nm) |
||
Large éventail |
Diode bleue/UV et phosphore jaune |
2. RETOURNONS AUX ORIGINES
Le premier rapport connu sur l'émission de lumière d'une diode à semi-conducteurs a été réalisé en 1907 par l'expérimentateur britannique Henry Round de Marconi Labs. Round a découvert et décrit pour la première fois l'électroluminescence, qu'il a découverte en étudiant le passage du courant dans une paire métal-carbure de silicium (SiC), et a noté la lueur jaune, verte et orange à la cathode.
L'électroluminescence est une luminescence excitée par un champ électrique.
On l'observe dans les substances semi-conductrices et les luminophores cristallins, dont les atomes (ou molécules) passent dans un état excité sous l'influence d'un courant électrique passé ou d'un champ électrique appliqué.
Luminescence (de lat. lumen, genre. cas lumière- la lumière et -escente- suffixe signifiant effet faible) - lueur non thermique d'une substance qui se produit après avoir absorbé l'énergie d'excitation. La luminescence a été décrite pour la première fois au XVIIIe siècle.
Initialement, le phénomène de luminescence était utilisé dans la fabrication de peintures lumineuses et de compositions lumineuses à base de luminophores, destinées à être appliquées sur les balances d'appareils destinés à être utilisés dans l'obscurité. La luminescence n'a pas attiré beaucoup d'attention en URSS jusqu'en 1948, lorsque le scientifique soviétique S.I. Vavilov, lors d'une session du Conseil suprême, a proposé de lancer la production de lampes fluorescentes économiques et d'utiliser la luminescence dans l'analyse de substances chimiques. Dans la vie quotidienne, le phénomène de luminescence était utilisé dans les lampes fluorescentes « lumière du jour » et les tubes cathodiques des tubes cathodiques. Le phénomène de luminescence est à la base du phénomène d'amplification de la lumière, confirmé expérimentalement par les travaux de V. A. Fabrikant et qui sous-tend l'orientation scientifique et technique de l'électronique quantique, trouvant notamment son application dans les amplificateurs de lumière et les générateurs d'émission stimulée (lasers). 
Les expériences d'électroluminescence furent plus tard, indépendamment de Round, répétées en 1923 par O. V. Losev, qui, expérimentant au laboratoire radio de Nijni Novgorod un contact redresseur d'une paire de fils d'acier au carborundum, découvrit une faible lueur au point de contact de deux matériaux différents - électroluminescence d'une transition semi-conductrice ( à cette époque le concept de « jonction semi-conductrice » n'existait pas encore). Cette observation a été publiée, mais sa signification n’était pas comprise à l’époque et est donc restée inexplorée pendant de nombreuses décennies.
Losev a montré que l'électroluminescence se produit à proximité de la jonction des matériaux. Il n’existait à cette époque aucune explication théorique au phénomène. Losev a pleinement apprécié l'importance pratique de sa découverte, qui a permis de créer des sources lumineuses à semi-conducteurs (sans vide) de petite taille avec une très faible tension d'alimentation (moins de 10 V) et des performances très élevées. Il a reçu deux certificats de droits d'auteur pour le « Relais de Lumière » (le premier a été déclaré en février 1927)
L'industrie a commencé à s'engager développement de lampes à semi-conducteurs seulement dans 1951. Aux États-Unis d'Amérique, un centre a été créé qui a commencé à développer des lampes fonctionnant sur la base de « l'effet Losev ». Le centre était dirigé par le célèbre scientifique K. Lehovets.
Américains Gary Pittman et Robert Bayard de Texas Instruments La technologie LED infrarouge a été découverte en 1961 et l'a breveté. 
En 1962 Nick Holonyak de l'Université de l'Illinois développé pour General Electric la première LED au monde(utilisé dans la pratique), qui fonctionnait dans la plage claire (rouge). Ainsi, Holonyak est devenu considéré comme le « père de la LED moderne ».
En 1968 a été créé première lampe LED, qui était destiné à l'indicateur Monsanto.
Aussi V1968 La société américaine Hewlett-Packard a présenté la première affiche publicitaire LED au monde. Il s’agissait d’un écran faiblement lumineux avec des informations affichées en lumière rouge.
En 1972, George Craford(ancien élève de Holonyak), a inventé la première LED jaune au monde et a rendu les LED rouge et rouge-orange plus lumineuses d'environ 10 fois.
En 1976 T. Pistol a créé la première LED à haute efficacité et haute luminosité au monde utilisée pour les télécommunications. Il est spécialement adapté à la transmission de données via des lignes de communication à fibre optique.
Les LED sont restées extrêmement chères jusqu’en 1968 (environ 200 dollars chacune) et leur utilisation pratique était limitée. Monsanto a été la première entreprise à organiser la production en série de LED fonctionnant dans la gamme de la lumière visible et utilisées dans les indicateurs. Hewlett-Packard a pu utiliser des LED dans ses premières calculatrices de poche produites en série.
Il est intéressant de noter que jusqu'au début des années 1970, les scientifiques américains appelaient LED Losevlumière- "La lumière de Losev." Au fil du temps, le nom Lumière Losev de moins en moins mentionné, et peu à peu oublié.
3. ACTUELLEMENT Diverses LED ont trouvé de nombreuses applications. Exemples:
3.1. Éclairage et indication dans les équipements radio et les appareils électroménagers 
indicateurs du niveau du signal de sortie des amplificateurs audio ; 
c'est la même chose, mais les flèches sont remplacées par des LED ; 
dans les amplificateurs à tubes, lorsque la lumière fournie par les lampes à incandescence n'est pas suffisante, des LED sont allumées pour un plus grand effet ; 
dans un interrupteur d'éclairage ordinaire.
3.2. Diverses lampes et luminaires 
Certes, de telles lampes coûtent cher car elles sont assez compliquées : 
3.3. Lampes LED et tout type d'éclairage pour voitures 
3.4. Éclairage décoratif :
intérieur 
bâtiments et structures 
et autres objets, publicité 
3.5. Le Laser LED est un laser à semi-conducteur basé sur une LED. 
Dans certaines conditions, un électron et un trou avant recombinaison peuvent rester dans la même région de l'espace pendant un temps assez long (jusqu'à quelques microsecondes). Si à ce moment un photon de la fréquence (de résonance) requise traverse cette région de l'espace, il peut provoquer une recombinaison forcée avec la libération d'un deuxième photon, et sa direction, son vecteur de polarisation et sa phase coïncideront exactement avec les mêmes caractéristiques du photon. premier photon.
Dans une diode laser, le cristal semi-conducteur se présente sous la forme d’une plaque rectangulaire très fine. Une telle plaque est essentiellement un guide d'ondes optiques, dans lequel le rayonnement est limité à un espace relativement petit. La couche supérieure du cristal est dopée pour créer une région n, et la couche inférieure est dopée pour créer une région p. Le résultat est une jonction p-n plate d’une grande surface. Les deux côtés (extrémités) du cristal sont polis pour former des plans parallèles lisses qui forment un résonateur optique appelé résonateur Fabry-Pérot. Un photon aléatoire d'émission spontanée, émis perpendiculairement à ces plans, traversera tout le guide d'onde optique et sera réfléchi plusieurs fois par les extrémités avant de ressortir. En passant par le résonateur, il provoquera une recombinaison forcée, créant de plus en plus de photons avec les mêmes paramètres, et le rayonnement s'intensifiera (mécanisme d'émission stimulée). Dès que le gain dépasse les pertes, la génération laser commence.
Les diodes laser peuvent être de plusieurs types. La plupart d'entre eux comportent des couches très minces et une telle structure ne peut générer un rayonnement que dans une direction parallèle à ces couches. En revanche, si le guide d'ondes 
rendu suffisamment large par rapport à la longueur d'onde, il pourra fonctionner selon plusieurs modes transversaux. Une telle diode est dite multimode. «
multi-
mode»
). L'utilisation de tels lasers est possible dans les cas où une puissance de rayonnement élevée est requise de la part de l'appareil et où la condition d'une bonne convergence du faisceau n'est pas imposée (c'est-à-dire que sa diffusion importante est autorisée -). Les domaines d'application de tels lasers sont : les appareils d'impression, l'industrie chimique, le pompage d'autres lasers. D'autre part, si une bonne focalisation du faisceau est requise, la largeur du guide d'onde doit être comparable à la longueur d'onde du rayonnement. Ici, la largeur du faisceau sera déterminée uniquement par les limites imposées par la diffraction. Tel 
Les appareils sont utilisés dans les dispositifs de stockage optique, les désignateurs laser ainsi que dans la technologie des fibres. Il convient toutefois de noter que de tels lasers ne peuvent pas prendre en charge plusieurs modes longitudinaux, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas émettre simultanément à différentes longueurs d'onde.
La longueur d'onde du rayonnement de la diode laser dépend de la bande interdite entre les niveaux d'énergie des régions p et n du semi-conducteur.
Du fait que l'élément émetteur est assez fin, le faisceau à la sortie de la diode, par diffraction, diverge presque immédiatement. Pour compenser cet effet et obtenir un faisceau fin, il est nécessaire d'utiliser des lentilles convergentes. Pour les lasers larges multimodes, les lentilles cylindriques sont le plus souvent utilisées. Pour les lasers monomodes, lors de l'utilisation de lentilles symétriques, la section transversale du faisceau sera elliptique, puisque la divergence dans le plan vertical dépasse la divergence dans le plan horizontal. Ceci est plus clairement visible dans l’exemple du faisceau d’un pointeur laser.
Dans le dispositif le plus simple décrit ci-dessus, il est impossible d'isoler une longueur d'onde distincte, à l'exclusion de la valeur caractéristique du résonateur optique. Cependant, dans les dispositifs dotés de plusieurs modes longitudinaux et d'un matériau capable d'amplifier le rayonnement sur une plage de fréquences suffisamment large, un fonctionnement à plusieurs longueurs d'onde est possible. Dans de nombreux cas, y compris la plupart des lasers visibles, ils fonctionnent à une seule longueur d'onde, qui est cependant très instable et dépend de nombreux facteurs - changements de courant, température externe, etc. Ces dernières années, la conception de la diode laser la plus simple décrite ci-dessus a subi de nombreuses améliorations afin que les appareils basés sur ceux-ci puissent répondre aux exigences modernes
3.6. Dans les lecteurs laser de CD, DVD et Blu-ray 
Périphérique de lecteur de CD approximatif : 
Le laser à semi-conducteur (4) génère un faisceau laser de faible puissance qui frappe le miroir réfléchissant. Un moteur commandé par microprocesseur déplace le chariot mobile (6) doté d'un miroir réfléchissant et d'une lentille de focalisation (7) vers la piste de CD souhaitée (1). Le faisceau laser est focalisé sur la surface du disque à l'aide d'une lentille, puis la lentille focalise le faisceau réfléchi par la surface du disque. Ce faisceau, à l'aide d'un système optique (5), est envoyé à un photodétecteur (3), qui convertit les impulsions lumineuses reçues en impulsions électriques, qui sont ensuite décryptées de manière appropriée par le contrôleur (2) et transmises à l'ordinateur sous forme de données numériques.
Structure d'un CD au microscope électronique : 
Le disque compact (CD) est un support de stockage optique sous la forme d'un disque en plastique avec un trou au centre, le processus d'enregistrement et de lecture des informations est effectué à l'aide d'un laser. Comme indiqué ci-dessus, les DVD et Blu-ray sont devenus le développement ultérieur du CD, le prototype étant le disque gramophone.
Initialement, le CD a été créé pour stocker des enregistrements audio sous forme numérique (appelé CD-Audio), mais il est ensuite devenu largement utilisé comme support pour stocker des données (fichiers) sous forme binaire (appelé CD-ROM - anglais Compact Disc Read Only Memory, disque compact en lecture seule ou CD-ROM - « Disque compact, mémoire en lecture seule »). Par la suite, les CD sont apparus non seulement avec la possibilité de lire une fois les informations qui y sont stockées, mais également avec la possibilité de les graver (CD-R) et de les réécrire (CD-RW (Compact Disc-ReWritable, CD réinscriptible)).
Le format de fichier sur un CD-ROM diffère du format d'enregistrement des CD audio, et par conséquent, un lecteur de CD audio conventionnel ne peut pas lire les informations qui y sont stockées ; cela nécessite un lecteur (appareil) spécialisé pour lire de tels disques.
DVD (anglais : Digital Versatile Disc - disque numérique polyvalent ; également anglais : Digital Video Disc - disque vidéo numérique) - un support d'informations réalisé sous la forme d'un disque ayant la même taille qu'un CD, mais une structure plus dense de la surface de travail, qui vous permet de stocker et de lire plus d'informations en utilisant un laser avec une longueur d'onde plus courte et un objectif avec une plus grande ouverture numérique.
Un laser rouge d'une longueur d'onde de 650 nm est utilisé pour lire et graver des DVD. Le pitch d'une piste est de 0,74 microns, soit plus de deux fois inférieur à celui d'un CD. Un DVD enregistré, comme un CD, est un exemple de réseau de diffraction avec une période égale au pas de la piste.
Il existe quatre types de format DVD basés sur la structure des données :
1 - DVD-vidéo - contient des films (vidéo et son) ;
2 - DVD-Audio - contient des données audio de haute qualité (beaucoup supérieure à celles d'un CD audio) ;
3 - DVD-Data - contient des données ;
4 - contenu mixte.
Contrairement aux CD, qui ont une structure fondamentalement différente pour un disque audio et pour un disque de données, les DVD utilisent toujours le système de fichiers UDF (pour les données, la norme ISO 9660 peut être utilisée). Les DVD vidéo qui doivent être lisibles sur des lecteurs grand public utilisent le même système de fichiers UDF, mais avec un certain nombre de restrictions (document ECMA-167) : par exemple, la fragmentation des fichiers n'est pas autorisée. Ainsi, n'importe quel type de support DVD peut contenir n'importe laquelle des quatre structures de données.
Disque Blu-ray, BD (anglais blue ray - blue ray et disc - disk ; l'écriture blu au lieu de blue est intentionnelle) - un format de support optique utilisé pour l'enregistrement haute densité et le stockage de données numériques, y compris la vidéo haute définition. La norme Blu-ray a été développée conjointement par le consortium BDA. Le premier prototype du nouveau transporteur a été présenté en octobre 2000. La version moderne a été présentée au salon international de l'électronique grand public, Consumer Electronics Show (CES), qui s'est tenu en janvier 2006. Le lancement commercial du format Blu-ray a eu lieu au printemps 2006.
Blu-ray (lit. « rayon bleu ») tire son nom de l'utilisation d'un laser « bleu » (techniquement bleu-violet) de courte longueur d'onde (405 nm) pour l'enregistrement et la lecture. La lettre « e » a été délibérément omise du mot « blue » pour permettre l'enregistrement d'une marque, puisque l'expression « blue ray » est une expression couramment utilisée et ne peut pas être enregistrée en tant que marque.
Depuis l'avènement du format en 2006 jusqu'au début de 2008, le Blu-ray avait un concurrent sérieux : le format alternatif HD DVD. En deux ans, bon nombre des grands studios de cinéma qui prenaient initialement en charge le HD DVD sont progressivement passés au Blu-ray. Warner Brothers, la dernière société à proposer ses produits dans les deux formats, a progressivement supprimé le HD DVD en janvier 2008. Le 19 février de la même année, Toshiba, le créateur du format, arrête le développement dans le domaine du HD DVD. Cet événement a mis fin à ce qu’on appelle la « guerre des formats ».
La technologie Blu-ray utilise un laser bleu-violet d'une longueur d'onde de 405 nm pour lire et écrire. Les DVD et CD conventionnels utilisent des lasers rouges et infrarouges avec des longueurs d'onde de 650 nm et 780 nm, respectivement. La capacité du disque est inversement proportionnelle à la longueur d'onde du laser : Blu-ray – 25 Go, DVD – 4,7 Go, CD – 700 Mo.
3.6. Télémètres laser, niveaux, niveaux 
3.7. Projecteurs laser 
3.8. Un terme comme Téléviseur LED a été présenté 
Samsung Corporation va promouvoir sa propre gamme de téléviseurs LCD rétroéclairés par LED (Edge-LED). Ce terme, TV LED, suscite de nombreuses controverses quant à la légalité de son utilisation, car techniquement, ces téléviseurs ne sont pas 100 % LED (les LED fournissent uniquement un rétroéclairage) - les LED à semi-conducteurs modernes sont beaucoup plus grandes que les pixels d'un téléviseur moderne, Ainsi, l'utilisation réelle d'une matrice LED à part entière pour la formation d'images n'est possible que sur de très grands écrans (par exemple, les tableaux d'affichage des stades, les écrans publicitaires).
Avant de passer au dispositif de rétroéclairage LED, il convient de dire quelques mots sur la terminologie elle-même. Tout d’abord, il n’existe pas de téléviseurs LED (à l’exception de quelques modèles OLED). Il existe des écrans LED spécialisés, utilisés notamment dans la publicité extérieure. Les téléviseurs appelés LED sont plus correctement appelés téléviseurs LCD avec rétroéclairage LED.
LED - qu'est-ce que c'est ?
Étant donné que les cristaux liquides d’une matrice de téléviseur n’émettent pas de lumière, un téléviseur LCD a par définition besoin d’un rétroéclairage. L'une des sources lumineuses les plus efficaces et en même temps faciles à utiliser et bon marché (relativement) est la LED (en anglais LED - Light Emission Diode, c'est-à-dire littéralement diode électroluminescente). Les LED ont un rendement élevé (environ 95 %), sont alimentées par de faibles courants et se caractérisent par une très faible inertie (allumage/extinction rapide).
Ce sont les LED qui ont commencé à être utilisées dans le rétroéclairage des téléviseurs LCD ces dernières années.
- LED de bord 
Le rétroéclairage « Edge » (le plus souvent appelé Edge LED) est basé sur un nombre relativement restreint de LED situées le long du bord de l'écran ; la lumière de ces LED est délivrée à différentes zones de l'écran à l'aide de guides de lumière (plaques de plastique transparentes). Un tel rétroéclairage est assez bon marché (peu de LED, commandes simples), mais, du fait de sa simplicité, le contrôle du rétroéclairage est limité à de grandes zones de l'écran proches du bord correspondant. Le principal avantage d'Edge LED est son faible coût et sa compacité : il n'est pas nécessaire de placer des lampes fluorescentes derrière la matrice LCD (et de prévoir un entrefer à proximité des lampes pour qu'elles soient efficacement refroidies par le flux d'air), ce qui permet de réaliser des téléviseurs plus mince.
- Éclairage direct (Direct-LED) 
Le rétroéclairage LED direct (Direct) ou matriciel (Matrix) est construit sur une grille (matrice) de LED située derrière le panneau LCD. Dans ce cas, chaque LED de rétroéclairage peut être allumée et éteinte indépendamment des autres. Cela augmente considérablement le nombre de LED de rétroéclairage et complique grandement leur contrôle ; par conséquent, cela nécessite des algorithmes de contrôle plus avancés et des processeurs plus puissants qui implémentent ces algorithmes. Naturellement, les téléviseurs LCD dotés d'un tel rétroéclairage LED sont les plus chers, mais aussi de la plus haute qualité. En fait : si vous devez afficher un objet sombre dans une partie de l'écran, c'est à cet endroit de l'écran que le rétroéclairage peut se produire. être atténué, fournissant la couleur noire la plus profonde possible. Si en même temps une zone lumineuse apparaît dans une autre partie de l'écran, bien que adjacente (par exemple, un flash provenant d'une explosion), alors en augmentant la luminosité du rétroéclairage dans cette partie de l'écran, vous pouvez obtenir une luminosité maximale de l'image. . En conséquence, cela vous permet d'augmenter considérablement le contraste du téléviseur LCD. 
Un autre développement du rétroéclairage LED direct était le rétroéclairage LED couleur direct. L'idée est simple : si vous installez une matrice de rétroéclairage derrière l'écran LCD, composée non pas de LED blanches simples, mais de triades de LED rouges, vertes et bleues, vous pouvez alors contrôler non seulement la luminosité du rétroéclairage, mais aussi sa couleur. . Cette technologie est appelée LED RVB. Cela ouvre de nouvelles opportunités pour améliorer la qualité des couleurs des téléviseurs LCD et augmenter le contraste des couleurs.
En revanche, l'utilisation de sources supplémentaires de lumière colorée comporte un risque de distorsion du rendu naturel des couleurs : à la fois en cas de calibrage initial incorrect du téléviseur et du fait d'un calibrage de l'appareil au fil du temps.
3.9. Indicateur LED dans le thermomètre, alimentation 
3.10. Matrice LED 
Qu'est-ce qu'un écran LED, des modules LED ?
Il s'agit d'un écran qui utilise une diode électroluminescente (DEL) à semi-conducteur comme source de lumière. Tous les écrans LED modernes sont construits à l'aide d'une technologie modulaire, c'est-à-dire assemblés à partir de modules identiques séparés, comme des briques. Malheureusement, il n'y a pas d'unification et de normalisation en la matière. Par conséquent, chaque développeur et fabricant crée son propre type de module, sa propre taille et ses propres interfaces de signal. L'écran LED peut être de n'importe quelle taille, un multiple de la taille d'un module. 
Le module LED est une unité de montage fonctionnellement complète, à l'intérieur de laquelle est montée toute l'électronique de commande. Sur la face avant du module se trouvent des matrices LED (sous-modules) installées, qui forment la toile d'information de l'écran assemblé.
Exemples d'écrans LED : 
4. TYPES DE LED
Les LED sont très peu susceptibles d'être endommagées lorsqu'elles fonctionnent à basse température et à faible courant. De nombreuses LED produites dans les années 70 et 80 du siècle dernier fonctionnent encore aujourd'hui. Cependant, un courant accru et une température élevée peuvent facilement les endommager. Le principal signe d'un dysfonctionnement des LED est une forte diminution du flux lumineux à la tension de fonctionnement nominale. La création de nouveaux types de LED (par exemple ultra-lumineuses) a entraîné une augmentation des courants de fonctionnement et une augmentation de la température des cristaux. La réponse des matériaux à partir desquels les LED haute puissance sont fabriquées à de telles conditions n'a pas encore été entièrement étudiée, la dégradation des cristaux est donc l'une des principales causes de défaillance. Une LED est considérée comme inopérante lorsque son flux lumineux chute de 75 %.
4.1. lumière bleue 
Les LED bleues sont basées sur des alliages GaN et InGaN. La combinaison avec des LED rouges et vertes permet d'obtenir un blanc pur, mais ce principe de création de blanc est désormais rarement utilisé.
La première LED bleue a été fabriquée en 1971 par Jacques Pankove (l'inventeur du nitrure de gallium). Mais il produisait trop peu de lumière pour être utile. La première diode bleu vif a été présentée en 1993 et s'est largement répandue.
4.2. lumière blanche 
Il existe deux manières d’obtenir une lumière blanche d’intensité suffisante à l’aide de LED. Le premier d’entre eux est la combinaison de cristaux de trois couleurs primaires dans un seul boîtier : rouge, bleu et vert. Le mélange de ces couleurs produit du blanc. Une autre façon consiste à utiliser le phosphore pour convertir le rayonnement bleu ou ultraviolet en blanc à large spectre. Un principe similaire est utilisé dans la production de lampes fluorescentes.
4.3. Systèmes RVB 
Le blanc peut être obtenu en mélangeant différentes couleurs, la combinaison la plus couramment utilisée étant le rouge, le bleu et le vert. Mais en raison de la nécessité de contrôler le mélange et le degré de diffusion des couleurs, le coût de production des LED RVB est assez élevé. Cependant, cette méthode intéresse de nombreux chercheurs et scientifiques, car elle permet d'obtenir différentes nuances de couleur. De plus, l’efficacité de cette méthode de production de lumière blanche est très élevée.
Il existe plusieurs types de LED blanches multicolores : di-, tri- et tétrachromatiques. Chacun de ces types présente plusieurs caractéristiques clés, notamment la stabilité des couleurs, le rendu des couleurs et l’efficacité lumineuse. Une efficacité lumineuse élevée implique un faible indice de rendu des couleurs (IRC). Par exemple, une LED blanche dichromatique a la meilleure efficacité lumineuse (environ 120 Lm/W) mais le CRI le plus bas. Tétrachromatique - faible efficacité lumineuse mais excellent CRI. Le trichromatique se situe à peu près au milieu.
Bien que les LED multicolores ne constituent pas la solution la plus optimale pour produire du blanc, elles peuvent être utilisées pour créer des systèmes produisant des millions de nuances de couleurs différentes. Le principal problème réside dans les différentes valeurs d’efficacité lumineuse pour les couleurs primaires. À mesure que la température augmente, la couleur souhaitée « flotte ».
4.5. LED au phosphore 
Le spectre d'une LED blanche est déterminé par la lumière bleue, qui est émise par un cristal à base de GaN (pic autour de 465 Nm) et, en passant par le phosphore jaune (500-700 Nm), est convertie en blanc. L'utilisation de différents types et nuances de phosphore permet d'obtenir différentes nuances de blanc - du chaud au plus froid. La qualité du rendu des couleurs en dépend également. L'application de plusieurs couches de différents types de phosphore sur le cristal bleu vous permet d'obtenir le CRI le plus élevé.
Les LED à base de phosphore sont moins efficaces que les LED classiques car une partie de la lumière est dispersée dans la couche de phosphore et le phosphore lui-même est également sujet à dégradation. Cependant, cette méthode reste la plus populaire pour la production commerciale de LED blanches. Le matériau de phosphore jaune le plus couramment utilisé est le Ce3+:YAG.
En outre, des LED blanches peuvent être fabriquées à base de LED ultraviolettes utilisant du phosphore rouge et bleu avec l'ajout de sulfure de zinc. Ce principe est similaire à celui utilisé dans les lampes fluorescentes. C'est pire que le précédent, mais permet d'obtenir un meilleur rendu des couleurs. De plus, les diodes ultraviolettes ont une plus grande efficacité lumineuse. En revanche, les rayons UV sont nocifs pour l’homme.
4.6. Diodes électroluminescentes organiques (OLED) 
Si la base de la surface émettrice de la LED est d'origine organique, une telle LED est appelée OLED (Organic Light Emitting Diode). Le matériau émetteur peut être une petite molécule en phase de cristallisation ou un polymère. Les cristaux de polymère peuvent être flexibles, respectivement, ils sont appelés PLED ou FLED.
Par rapport aux LED conventionnelles, les OLED sont plus légères et celles en polymère permettent également à la source lumineuse d'être flexible. À l'avenir, sur la base de telles LED, il est prévu de produire des écrans flexibles et peu coûteux pour les appareils portables, les sources lumineuses, les systèmes décoratifs et les vêtements lumineux. Mais jusqu’à présent, le niveau de développement des OLED ne permet pas leur utilisation commerciale. 
4.7. LED à points quantiques
Les LED basées sur des points quantiques sont nettement supérieures en termes de luminosité et de stabilité à leurs homologues inorganiques, tout en présentant des avantages supplémentaires sous la forme d'un large spectre d'absorption et de la possibilité de fluorescence à n'importe quelle longueur.
À mesure que le diamètre des nanocristaux augmente de 2 à 4 puis jusqu'à 6 nanomètres, la couleur du rayonnement passe du bleu au vert puis au rouge. Pour obtenir une lumière blanche, il suffit de mélanger des cristaux de différentes tailles dans la proportion requise. Ainsi, un problème important a été résolu lorsqu'un même matériau peut émettre des couleurs différentes, ce qui était impossible avec des émetteurs en silicone. 
Photographie d'un appareil QLED avec 24 pixels actifs et un graphique montrant les spectres d'électroluminescence du QLED (ligne continue) et les spectres de photoluminescence de la solution (ligne pointillée).
Les LED à points quantiques (QLED) constituent une technologie prometteuse pour créer de grands écrans utilisés dans la production de téléviseurs, de téléphones mobiles et d'appareils photo numériques. Cependant, les performances optimales de QLED sont loin d'être comparables à celles d'une autre technologie de grand écran LED, les diodes électroluminescentes organiques (OLED). Dans le cadre de ces nouvelles recherches, les scientifiques ont développé un nouveau type de QLED offrant les plus hauts niveaux d’efficacité et de luminosité à ce jour, comparables aux OLED phosphorescentes de référence. L'efficacité quantique externe des nouveaux QLED de 18 % est plus du double du niveau le plus élevé actuellement connu des chercheurs (8 %). Les chiffres d'efficacité sont également proches du maximum théorique de toute LED à film mince plat de 20 %.
Le travail a été mené par le chercheur Benjamin S. Mashford et les co-auteurs de QD Vision, une division de Lexington, PC. Massachusetts et des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology. QD Vision fabrique des composants d'éclairage et d'affichage, dont les produits sont désormais utilisés dans les téléviseurs Sony Triluminos.
QLED et OLED présentent des avantages uniques, mais QLED est particulièrement attrayant en raison de sa fine épaisseur et de son réglage facile des couleurs, rendu possible en modifiant la taille du point quantique qui contrôle la longueur d'onde émise. Les QLED, qui contiennent généralement des matériaux organiques et artificiels, durent également plus longtemps que les OLED qui ne contiennent que des matériaux organiques.
Les QLED typiques comportent trois couches : une couche interne de points quantiques, une première couche externe qui transporte les électrons et une deuxième couche externe qui transporte les trous. Lorsqu'un courant électrique est appliqué aux couches externes, les électrons et les trous se déplacent vers la couche de points quantiques, où ils sont capturés par les points quantiques et se recombinent. La recombinaison d’un électron et d’un trou à l’intérieur d’un point quantique entraîne l’émission d’un photon.
Comme l’écrivent les chercheurs dans leur article, une condition essentielle pour obtenir un QLED haute performance est la présence de points quantiques à haut rendement quantique pour fournir une électroluminescence et une structure de dispositif optimisée pour une injection de charge efficace.
Pour répondre à ces exigences, les chercheurs ont utilisé une couche comprenant des points quantiques de séléniure de cadmium de six nanomètres et une couche de transport d'électrons constituée de nanocristaux de ZnO. Les chercheurs ont créé quatre versions différentes de QLED, chacune avec des épaisseurs de points quantiques différentes (15, 30, 45 ou 60 nm).
Des expériences ont montré que même de petits changements dans l’épaisseur des points quantiques entraînent de grandes variations dans les performances du QLED. L'efficacité la plus élevée, soit 18 %, a été démontrée par QLED avec une épaisseur de film de points quantiques de 45 nanomètres. Il s'agit de la LED rouge la plus efficace jamais créée à l'aide d'une couche émettrice traitée avec une solution. De plus, les QLED fonctionnent avec un degré de luminosité élevé avec une faible tension d'alimentation (1,5 V).
Comme l'expliquent les chercheurs, la modification de l'épaisseur du film de points quantiques modifie la distance entre les points quantiques et la charge des couches de transport : plus le film de points quantiques est fin, plus les points quantiques entrent en contact électrique avec les couches externes.
« Le défi le plus important à relever dans le domaine QLED, en particulier à ce stade, consiste à améliorer la fiabilité ou à prolonger la durée de vie des appareils », a commenté Seth Coie-Sullivan, co-fondateur et CTO de Quantum Dots. "Les appareils de ce niveau technologique durent suffisamment longtemps pour être utilisés dans des applications de niche, mais pas assez longtemps pour être utilisés dans des produits de consommation."
QD Vision continuera à travailler pour améliorer les performances des QLED et les rendre plus adaptés à la production de masse dans les applications visibles et infrarouges.
5. Plusieurs modèles de LED simples
5.1. Clignotant de simulateur d'alarme de voiture 
Le circuit clignotant LED est très facile à suivre. Le circuit est construit sur un multivibrateur dont la fréquence d'impulsion est déterminée par la valeur des résistances R1 et R2 et du condensateur C1.
Les dimensions de la carte sont très petites et ce circuit peut être placé dans une voiture pour simuler une alarme de sécurité (après tout, il existe encore de telles voitures sans alarme).
Un circuit imprimé n'est pas requis pour cet appareil, car vous pouvez acheminer vous-même les pistes pour un minimum de composants radio.
Le tableau montre les valeurs des résistances et des condensateurs pour différentes tensions et fréquences d'éclair.
La durée de la pause entre les impulsions dépend en grande partie de R1 et la durée de l'impulsion dépend de R2.
Pour augmenter la pause entre les flashs, augmentez la résistance de la résistance R1 ; pour réduire la durée de l'impulsion, diminuez la résistance de la résistance R2 ;
Tableau des valeurs des résistances et des condensateurs
Puissance, V |
Taux de flash par minute |
||||
5.2. La musique couleur à deux canaux la plus simple 
A l'entrée de la console musicale couleur se trouvent 2 filtres de fréquence. L'un laisse passer des fréquences plus élevées, l'autre des fréquences plus basses (1-C1 R4, 2-R3 C2). Ensuite, le signal des filtres va aux étages amplificateurs, puis aux LED. Les LED peuvent être utilisées de n'importe quelle couleur (j'ai utilisé la première verte et l'autre rouge). En réduisant les valeurs des résistances R5 et R6 à quelques centaines d'Ohms et en installant des transistors KT817, vous pouvez connecter des LED plus puissantes. Ensuite, l’effet lumineux illuminera toute la pièce.
Vous devez connecter les entrées x1 et x2 au haut-parleur source du signal. Il n'est pas difficile de distinguer la réaction des LED aux sons d'une tonalité ou d'une autre. Pendant les basses, la LED rouge clignotera, et pour les autres sons, la LED verte clignotera. La luminosité peut être réglée à l'aide du contrôle du volume de la source audio. Le diagramme schématique de la musique en couleur est présenté ci-dessous.
Vous pouvez utiliser n'importe quel transistor haute fréquence KT315, KT3102, S945. J'ai également ajouté le microswitch s1 au circuit de musique couleur. J'utilise ce circuit pour mon ordinateur lorsque j'écoute de la musique.
Site Web http://radioskot.ru/publ/skhema_cvetomuzyki_na_svetodiodakh/1-1-0-95
5.3. Clignotant avec 4 LED 
Une variante d'un clignotant LED à 4 LED, permettant de créer un effet simple de « feu courant » en utilisant un minimum de composants radio. Ce circuit est basé sur un multivibrateur basé sur deux transistors KT315, qui fournissent alternativement des signaux aux LED VD1-VD4. Dans ce circuit, les condensateurs C1-C4 sont sélectionnés de manière à créer l'effet d'un feu en marche. À l'aide des résistances R6, R7, vous pouvez modifier la fréquence de l'éclairage LED. Ce circuit électrique intéressera tous les radioamateurs débutants non seulement pour sa simplicité, mais aussi pour la possibilité de sélectionner individuellement la capacité des condensateurs C1-C4, créant ainsi divers effets d'éclairage.
5.4. Feux de position avec 6 LED 
Le schéma d'un tel appareil est illustré à la figure 1. Les LED doivent alterner comme ceci : VD1, VD3, VD5, VD2, VD4, VD6. Des paires de LED sont incluses dans les circuits collecteurs des étages à transistors, qui sont connectés comme en anneau, formant ce qu'on appelle un multivibrateur triphasé. La vitesse des étages de commutation, et donc le clignotement des LED, dépend des valeurs nominales des parties des circuits de temporisation - condensateurs de transition et résistances de base. Pour limiter la luminosité de la guirlande, des résistances de limitation (R2, R4, R6) sont connectées en série avec les LED. Les transistors peuvent être n'importe lesquels des séries KT342, KT3102 ou d'autres structures de silicium n-p-n avec le coefficient de transfert de courant le plus élevé possible (mais pas inférieur à 100). Condensateurs - K50-6, résistances MLT-0,125, LED - séries AL101, AL102, AL307, source d'alimentation - batterie 3336 (ou 3 éléments AA connectés en série)
5.5. Testeur de tension électronique 
Sonde électronique sur LED pour déterminer la polarité de la tension et du courant. La sonde dont le schéma électrique est représenté sur la Fig. 11, permet de déterminer la présence de tension entre deux points de l'appareil testé, sa polarité et sa valeur approximative. Le principe de son fonctionnement repose sur la lueur des LED lorsqu'un certain courant les traverse.
La sonde utilise des LED de type AL101V. Pour éviter une panne des LED, la fiche de commutation Ø1 doit être installée dans la prise la plus à gauche selon le schéma avant chaque mesure. Pendant le fonctionnement, la fiche est commutée séquentiellement et alternativement dans les prises « 150 V », « 24 V », etc. jusqu'à ce que la LED commence à émettre de la lumière. Par quelle diode s'allume, la polarité de la tension est jugée. Si la tension à l'entrée de la sonde est variable, alors les deux diodes s'allument.
5.6. Flèche LED 
La flèche est constituée d'un ensemble de LED bicolores et monochromes. En fonction de la direction du courant qui le traverse, la direction du pointeur et sa couleur changent. La flèche verte pointe dans une direction, et si vous changez la polarité, la flèche rouge pointe dans l'autre direction.
5.7. Veilleuse LED et 
Le circuit de la figure 1 utilise des LED blanches ultra lumineuses (HL1 ÷ HL4), utilisées dans les lampes de poche, les lampes et les lampes. Chaque LED s'allume à environ 3,6 volts. Ainsi, pour quatre LED connectées en série, une tension d'environ 14,4 volts est requise.
La tension d'alimentation requise pour la veilleuse LED est fournie par une diode Zener VD5, alimentée par un redresseur sans transformateur composé d'éléments amortisseurs C1, R1, R2 et d'un pont redresseur sur diodes VD1 ÷ VD4. La veilleuse est allumée à l'aide de la photorésistance RK1, qui contrôle la clé du transistor VT1.
À la lumière du jour normale, la photorésistance RK1 a une faible résistance, environ 100 ÷ 200* Ohm, qui maintient de manière fiable le transistor VT1 à l'état fermé. À l'approche du crépuscule, sa résistance augmente et la polarisation à la base du transistor commence à augmenter jusqu'à ce qu'elle se rapproche du seuil d'ouverture du transistor. Lorsque le seuil d'ouverture est atteint, le transistor s'ouvre et allume les LED HL1 ÷ HL4. Lorsque la lumière du jour arrive, la résistance de la photorésistance diminue et les LED s'éteignent. Le seuil d'allumage de la veilleuse LED est réglé à l'aide de la résistance R3.
Les pièces suivantes sont utilisées dans le circuit : condensateur C1 - n'importe lequel pour une tension d'au moins 400 volts, diodes VD1 ÷ VD4 pour une tension d'au moins 400 volts et un courant supérieur à 400 mA, transistor VT1 de type KT503G ou similaire, zener diode VD5 pour une tension de 16 ÷ 18 volts ou composée de deux pour la tension requise, condensateur C2 pour une tension de 50 volts.
Une veilleuse LED peut avoir n’importe quel corps translucide (mat) approprié. Il est important que la photorésistance ait un œil de protection transparent (de préférence avec une lentille) sur le corps de la structure.
S'il n'y a pas de photorésistance, alors le circuit peut être simplifié et la veilleuse LED peut être allumée, si nécessaire, avec un interrupteur, comme indiqué sur le schéma ci-dessous : 
5.8. Installation lumineuse et sonore utilisant des LED 
Une installation lumineuse et musicale crée un effet visuel sur un sapin de Noël à la maison ou dans une discothèque. Aux premiers accords de musique, les guirlandes LED s'illuminent de teintes multicolores.
Le fonctionnement du circuit est basé sur le principe de division de fréquence du signal sonore en canaux ; différentes fréquences correspondent à différentes couleurs de lueur LED.
Pour éliminer l'effet de scintillement et réduire la fatigue oculaire, un canal de rétroéclairage a été introduit, qui est désactivé lorsque le canal bleu est activé.
Le circuit de l'appareil se compose de trois canaux lumineux et musicaux : basse fréquence - rouge, moyenne fréquence - vert et haute fréquence - bleu. Les circuits d'entrée sont équipés de régulateurs de niveau de signal dont le mode de réglage détermine la luminosité des guirlandes.
Le niveau du signal d'entrée peut varier de 0,5 à 3 volts - l'entrée « radio » ; pour un niveau de signal plus élevé, comme celui d'une émission, une trentaine de volts, une entrée « ligne » supplémentaire est prévue.
De plus, pour plus de commodité, un régulateur de niveau de signal d'entrée est installé.
En plus de trois canaux avec filtres d'entrée, le schéma de circuit comprend : un amplificateur de signal d'entrée, un canal de rétroéclairage et un adaptateur secteur.
Description du circuit :
Les dispositifs clés du canal du circuit sont les thyristors.
Un signal externe avec différenciation de niveau est envoyé à l'entrée supérieure ou inférieure (ligne ou radio).
Le signal via le contrôle de luminosité R9 et le condensateur C3 est fourni à l'entrée de l'amplificateur sur le transistor à conduction inverse VT1. Les amplificateurs assurent une limitation automatique du signal avec la diode VD1. Le dépassement du signal à la base du transistor VT1 entraîne l'ouverture de la diode VD1 et le shuntage de la jonction base-émetteur.
Le signal extrait du collecteur du transistor VT1 est fourni pour être distribué aux régulateurs de niveau du canal d'entrée, résistances R1. Ensuite, le signal est envoyé vers des filtres de canal avec des divisions de fréquence de 50-200 Hz, 250-1 000 Hz, 1 200-5 000 Hz.
Après séparation de fréquence, les signaux sont envoyés à l'entrée de préamplificateurs à l'aide de thyristors VS1. Les résistances R3 permettent d'ajuster la sensibilité des thyristors d'entrée en raison de la variation des caractéristiques.
Le signal amplifié de la charge R5 de la cathode VS1 est fourni à l'électrode de commande de l'amplificateur de puissance à l'aide des thyristors VS2. Les guirlandes LED HL1-HL21 sont incluses par paires dans le circuit anodique du thyristor de sortie, dix pièces réparties en deux lignes parallèles. Des résistances de limitation R6, R7 - (R17, R18 en rétroéclairage) sont également installées dans les lignes LED.
Le canal de rétroéclairage est composé d'un thyristor VS3 et est contrôlé depuis l'anode du thyristor de sortie du canal bleu.
Nutrition le préamplificateur et les canaux de sortie sont séparés - le préamplificateur est alimenté par un redresseur double alternance sur le pont de diodes VD3 puis via la résistance R16 et la diode VD2 en connexion inverse.
La diode VD2 évite que les thyristors de canal soient shuntés par une tension constante lissée par le condensateur C4.
Les canaux de l'installation lumineuse et musicale sont alimentés par la tension impulsionnelle du redresseur VD3.
Le transformateur de puissance T1 est installé avec une petite puissance ne dépassant pas 20 watts à partir d'un adaptateur chinois ; bien entendu, avec le remplacement éventuel de la guirlande LED par des ampoules, la puissance du transformateur devra être multipliée par cinq ;
Mise en place d'une installation lumineuse et sonore consiste à sélectionner les niveaux de signal initiaux sur chaque canal, il convient de fournir un signal du générateur et de sélectionner les condensateurs C1, C2 en fonction de la bande passante du canal.
Le canal de rétroéclairage est ajusté par la résistance R14.
Tableau de remplacement:
№ |
Nom |
Remplacement |
Note |
|
Transistor VT1 |
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Résistances R1-R18 |
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ThyristorsVS1-VS3 |
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Résistance R3 |
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Diodes VD1, VD2 |
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Transformateur T1 |
12 V 1 A |
|||
Résistance R1,R9 |
A noter que dans le circuit les trois canaux ont les mêmes noms de pièces, puisqu'ils sont identiques, à l'exception des filtres d'entrée, le nombre de canaux peut être augmenté en réalisant deux cartes, ce qui permettra de compléter les couleurs .
Le circuit est assemblé sur un circuit imprimé et installé avec un transformateur dans un bloc en plastique BP-1.
Les guirlandes sont placées au gré du lecteur et reliées au circuit de l'appareil avec un fil toronné fin isolé d'un diamètre de 0,24 mm.
5.9. Sondes LED universelles et 
A l'aide d'une sonde, vous pouvez vérifier la présence de tension dans le circuit contrôlé, déterminer son type (constant ou alternatif), et également effectuer un « test de continuité » des circuits pour vérifier leur bon fonctionnement. Le schéma de l'appareil est présenté sur la Fig. 1
La LED HL2 indique la présence d'une tension constante d'une certaine polarité à l'entrée (fiches XP1 et XP2). Si une tension positive est fournie à la fiche XP1 et qu'une tension négative est fournie à XP2, le courant circule à travers la résistance de limitation de courant R2, la diode de protection VD2, la diode Zener VD3 et la LED HL2, donc la LED HL2 s'allumera. De plus, la luminosité de sa lueur dépend de la tension d'entrée. Si la polarité de la tension d'entrée est inversée, elle ne brillera pas.
La LED HL1 indique la présence d'une tension alternative à l'entrée de l'appareil. Elle est connectée via un condensateur limiteur de courant C1 et une résistance R3, la diode VD1 protège cette LED de l'alternance négative de la tension alternative. Simultanément à la LED HL1, HL2 s'allumera également. La résistance R1 sert à décharger le condensateur C1. La tension minimale indiquée est de 8 V.
Un ionistor C2 de grande capacité est utilisé comme source de tension constante pour le mode « continuité » des fils de connexion. Il doit être chargé avant le test. Pour cela, connectez l'appareil à un réseau 220 V pendant une quinzaine de minutes. L'ionistor est chargé à travers les éléments R2, VD2, HL2, la tension sur celui-ci est limitée par la diode Zener VD3. Après cela, l'entrée de l'appareil est connectée au circuit testé et le bouton SB1 est enfoncé. Si le fil est corrigé, du courant le traversera, les contacts de ce bouton, la LED HL3, les résistances R4, R5 et le fusible FU1 et la LED HL3 s'allumeront, le signalant. La réserve d'énergie dans l'ionistor est suffisante pour que cette LED brille en continu pendant environ 20 minutes.
La diode de limitation VD4 (la tension de limitation ne dépasse pas 10,5 V) ainsi que le fusible FU1 protègent le condensateur de la haute tension si le bouton SB1 est accidentellement enfoncé lors de la surveillance de la tension d'entrée ou du chargement du condensateur. Le fusible grillera et devra être remplacé.
L'appareil utilise des résistances MLT, S2-23, un condensateur S1 - K73-17v, des diodes I N4007 peuvent être remplacées par des diodes 1N4004, 1N4005, 1 N4006, une diode Zener 1N4733 - par 1N5338B. Toutes les pièces sont montées sur un circuit imprimé prototype à l’aide d’un câblage filaire. 
La deuxième sonde en forme de sonde est montée sur des LED et, en plus de « tester » les circuits, permet de déterminer le type de tension (DC ou AC) et d'estimer approximativement sa valeur dans la plage de 12 à 380 V. L'auteur de cet appareil est A. GONCHAR de la ville de Rudny, région de Kustanai. Kazakhstan. En raison de la nature de son activité, il doit souvent surveiller les performances et réparer divers appareils utilisant des tensions continues et alternatives de valeurs différentes (36, 100, 220 et 380 V). Pour tester de tels circuits, la sonde proposée est très pratique car elle ne nécessite pas de commutation à différentes tensions contrôlées. Lors du développement de cet appareil, on a pris comme base la sonde dont la description a été publiée dans Radio n°4, 2003, à la p. 57 (Sorokoumov V. « Sonde-indicateur universelle »). Il a été modifié pour étendre ses fonctionnalités.
Le circuit contient une résistance d'amortissement R1, une échelle de LED bicolores HL1-HL5, un condensateur de stockage C1 et un indicateur de fil de phase sur une lampe au néon HL7. L'appareil peut fonctionner selon trois modes : indicateur de tension, indicateur de fil de phase et « continuité » - un indicateur de la conductivité du circuit électrique.
Pour indiquer la tension, l'entrée de l'appareil - broche XP1 insérée dans la prise XS2 et la prise XS1 (à l'aide d'un fil flexible isolé) est connectée aux points contrôlés. En fonction de la différence de potentiel entre ces points, un courant différent traverse les résistances R1-R6 et la diode Zener VD1. À mesure que la tension d'entrée augmente, le courant augmente également, ce qui entraîne une augmentation de la tension aux bornes des résistances R2-R6. Les LED HL1-HL5 s'allument une à une, signalant la valeur de la tension d'entrée. Les valeurs des résistances R2-R6 sont sélectionnées de manière à ce qu'à une tension de 12 V ou plus, la LED HL5 s'allume, 36 V ou plus. -HL4. 127 V et plus - HL3, 220 V et plus - HL2 et 380 V et plus - H1_1.
Selon la polarité de la tension d'entrée, la couleur de la lueur sera différente. Si la broche XP1 est plus par rapport au socket XS1. Les LED s'allument en rouge, si elles sont négatives, en vert. Avec une tension d'entrée variable, la couleur de la lueur est jaune. A noter qu'avec une tension d'entrée alternative ou négative, la LED HL6 peut également s'allumer.
En mode indicateur de fil de phase dans le réseau, n'importe laquelle des entrées (XP1 ou XS2) est connectée au circuit contrôlé et le capteur E1 est touché avec le doigt. Le voyant néon s'allumera si ce circuit est connecté au fil de phase
Pour utiliser l'appareil pour « tester » les circuits, vous devez d'abord charger le condensateur de stockage C1. Pour ce faire, l'entrée de l'appareil est connectée pendant 15...20 s à un réseau 220 V ou à une source de tension continue de 12 V ou plus (plus sur la fiche XP1). Pendant ce temps, le condensateur C1 aura). temps de charge à travers la diode VD2 à une tension légèrement inférieure à 5 V (elle est limitée par la diode Zener VD1). Lorsqu'il est ensuite connecté au circuit contrôlé, s'il fonctionne correctement, le condensateur sera déchargé à travers lui. résistance R7 et LED HL6, qui s'allumeront. Si le test est effectué brièvement, la charge du condensateur suffira pour plusieurs tests, après quoi la charge du condensateur devra être répétée.
Des résistances fixes R1 - PEV-10 ont été utilisées. les autres sont MLT, S2-23. condensateur - K50-35 ou importé, la diode KD102B peut être remplacée par n'importe quelle diode de la série 1N400x, diode Zener KS147A - avec KS156A, au lieu de LED bicolores, vous pouvez utiliser deux couleurs de lumière différentes, en les rallumant -retour, il est conseillé d'utiliser la LED HL6 avec une luminosité accrue. Il convient de noter que les LED de différentes couleurs de lueur ont des valeurs de tension directe différentes, de sorte que leurs seuils de commutation pour différentes polarités de tension d'entrée ne seront pas les mêmes.
5.10. Indicateur d'alimentation LED
Le dispositif simple proposé, assemblé à partir de pièces disponibles, est conçu pour fonctionner dans un circuit à courant alternatif avec une tension de 220V. 
Jno permet d'afficher trois états différents : 1 - lorsque le cordon de l'appareil est inséré dans une prise avec une tension d'alimentation de 220 V, mais que l'appareil est éteint - la LED à deux cristaux s'allume d'une couleur rouge faible ; 2 - lorsque l'appareil est allumé (les contacts SA1 sont fermés), c'est-à-dire que l'appareil fonctionne, la LED s'allume en vert ; 3 - lorsque le fusible de protection FU1 saute dans le circuit d'alimentation de l'appareil, la LED HL1 s'allume en rouge vif. La charge connectée peut être de n'importe quel type, par exemple un adaptateur secteur, un chargeur, une cuisinière électrique, un aspirateur ou une alimentation de laboratoire. Le dispositif peut être intégré à des structures ne disposant pas de leurs propres éléments d'affichage, ou pour moderniser leurs anciennes unités d'affichage, réalisées selon des circuits très simples.
Regardons la première situation : lorsque le cordon d'alimentation est inséré dans une prise de courant, mais que l'appareil est éteint (les contacts SA1 sont ouverts). Une lueur rougeâtre faible, non contraignante mais perceptible de la LED vous rappellera à temps que l'appareil est alimenté - lorsque vous touchez des pièces sous tension, vous pouvez sentir le réseau 220 V dangereux pour votre santé. L'alarme empêchera les interférences. avec la structure sans la déconnecter complètement du réseau. De nombreux fabricants industriels sérieux d'appareils électroménagers recommandent de toujours débrancher le cordon d'alimentation de la prise lors de longues interruptions de fonctionnement de leurs produits et de ne pas se fier uniquement à l'interrupteur d'alimentation intégré. Cela est particulièrement vrai lors d’un orage.
Lorsqu'elle fonctionne dans le mode décrit ci-dessus, la LED est alimentée via le circuit R1, VD1, la puissance consommée par l'indicateur (dont la majeure partie est dissipée par la résistance R1) sera d'environ 70 mW.
Lorsque les circuits SA1 sont fermés, l'appareil est alimenté par une tension d'alimentation alternative de 220 V. Le cristal « vert » HL1 est alimenté via le circuit VD3, R6. le transistor VT2 s'ouvre, qui contourne le cristal « rouge » HL1 ; la LED brille en vert assez vif.
La consommation électrique de l'afficheur ne dépasse pas 0,6 W (à la chaleur dissipée par R1, s'ajoute l'énergie thermique dissipée par la résistance de limitation de courant R6). Lorsque les contacts SA1 sont fermés, la LED s'allume en vert même lorsque la charge est éteinte. En cas de rupture d'urgence du fusible FU1, le transistor pnp haute tension VT1 s'ouvre. La LED HL1 s'allume en rouge vif. Si la charge n'est pas connectée, un faible éclairage du cristal HL1 « vert » sera perceptible. La dissipation de puissance sur R2 à une tension d'alimentation de 220 V ne dépassera pas 0,7 W.
En cas d'accident sur le réseau d'alimentation, la tension d'alimentation en entrée est d'environ 380 V (en fait, c'est précisément ce que FU1 doit griller), la puissance dissipée par R2 ne dépassera pas 2 W, ce qui, même s'il le fera conduire à son fort échauffement, n'est pas capable de provoquer son inflammation. Compte tenu du possible fonctionnement 24 heures sur 24 de cette unité, il a été décidé d'abandonner l'utilisation de condensateurs à film absorbant les excès de courant, qui auraient dû être très fiables et dotés d'une grande réserve de tension. L'utilisation de résistances de limitation de courant avec une réserve de puissance importante est plus fiable, étant donné qu'en mode normal, cet appareil ne consomme pas plus de 0,6 W d'énergie du réseau.
Dans un appareil assemblé conformément au schéma de la Fig. 1, vous pouvez utiliser des résistances osyuin C1-4. S2-23, S2-33, MLT de puissance appropriée. A la place de R2, R6, il est conseillé d'utiliser des résistances domestiques ininflammables de type P1-7 (le corps est peint en gris) ou des résistances discontinues spéciales importées. Il est conseillé d'installer ces mêmes résistances à une hauteur de 15..20 mm de la base du circuit imprimé. Vous pouvez utiliser n'importe quelle diode redresseur au silicium permettant une tension inverse d'au moins 600 V, par exemple. KD243D, E, Zh. KD247G, D, KD105V, G, 1N4006, RL106.
Le transistor haute tension VT1, bon marché et courant, peut être remplacé par KT9178A, KT851B. KT505A, MPSA-92, BF493, 2SA1625 M, L, K. Le transistor VT2 est remplacé par l'une des séries KT3102, KT312, KT645, KT503, SS9014, 2SC2001, 2SC900. Compte tenu des faibles courants circulant à travers les cristaux HL1, il est conseillé de prendre une LED avec un rendement lumineux accru. L'auteur a utilisé une LED à double cristal importée de Kingbright dans un boîtier transparent d'un diamètre de 5 mm. Sa luminosité est de -150 mCd pour les cristaux « rouges » (GaAsH/GaP) et « verts » (GaP).
Au lieu de cela, vous pouvez utiliser des LED similaires à double anode, par exemple L59SRCG/CC, L59SURK-MGKW, L59EGW. L799SURKMGKW, L119SRGWT/CC, L93WEGC. Les LED mentionnées ont une bonne luminosité, mais la conception et le type de boîtiers LED des différentes séries sont différents.
Sur le circuit imprimé de cet appareil se trouve un espace pour installer le fusible FU1. Si la conception modifiée possède « son propre » fusible similaire, les bornes de son support doivent être connectées au circuit imprimé avec deux fils flexibles de section suffisante. Si l'interrupteur standard de l'appareil, désigné dans le schéma SA1, est double (comme c'est le plus souvent le cas), alors le deuxième groupe de ses contacts doit être inclus dans le circuit « à droite » du point « A », ce qui ne présente aucune difficulté.
Un appareil correctement assemblé ne nécessite aucun réglage. Lors de la vérification de sa fonctionnalité, il convient de tenir compte du fait qu'il est connecté galvaniquement à un réseau de 220 V AC et de prendre les précautions appropriées. Cependant, seule la lueur du HL1 vous rappellera à temps qu'avant de ressouder ou de dévisser quoi que ce soit, vous devez débrancher le cordon d'alimentation de la prise. Lorsque le courant consommé par la charge est supérieur à 3 A, les chemins d'alimentation imprimés doivent être « renforcés » avec des conducteurs en cuivre toronnés d'un diamètre d'au moins 1 mm.
5.11. Indicateur de tension simple 12 V avec LED RVB 
Pour éliminer les situations d'urgence liées à l'équipement électrique de la voiture, il est conseillé de disposer d'un indicateur de l'état de la batterie. L'auteur propose de le réaliser sur une LED RVB tricolore. Tant que la tension sur la batterie est comprise entre 12 et 14 V, la LED verte connectée via les résistances R5 et R9 et la diode Zener VD3 s'allument. Dans ce cas, le transistor VT2 est ouvert et VT3 est fermé.
Si la tension est inférieure à 11,5 V (réglée par le potentiomètre R4 et la diode Zener VD2), le transistor VT2 se ferme, le transistor VTZ s'ouvre et la LED bleue s'allume. Cela indique une basse tension.
L'augmentation de la tension (supérieure à 14,4 V, réglée par le potentiomètre R2) est indiquée par une LED rouge.
Liste des composants
R1 - 1 kOhm, 1206
R2, R3, R5 10 kOhms, 1206
R4, R7 - 2,2 kOhms, 1206
R6 - 47kOhms, 1206
R8, R9 - 100 kOhms, CMS
VD1-MELF 10V
VD2 - 8v2, MELF
VD3-5V6, MELF
T1, T2, T3-BC847C
HL1 - LED RVB 5 mm, de préférence mate
La LED dans ses diverses « manifestations » est si diversifiée que nous pouvons poursuivre le sujet pendant assez longtemps. Mais il faut aussi savoir s’arrêter.
DOS vers la page des composants RADIO
La conception des indicateurs LED est un peu plus compliquée. Bien sûr, lors de l'utilisation d'une puce de contrôle spéciale, cela peut être simplifié à l'extrême, mais il y a une petite nuisance qui se cache ici. La plupart de ces microcircuits développent un courant de sortie ne dépassant pas 10 mA et la luminosité des LED d'une voiture peut ne pas être suffisante. De plus, les microcircuits les plus courants ont des sorties pour 5 LED, et ce n'est qu'un « programme minimum ». Par conséquent, pour nos conditions, un circuit basé sur des éléments discrets est préférable ; il peut être étendu sans trop d'effort.
L'indicateur LED le plus simple (Fig. 4) ne contient pas d'éléments actifs et ne nécessite donc pas d'alimentation. Connexion - à la radio selon le schéma "mono mixte" ou avec un condensateur d'isolement, à l'amplificateur - "mono mixte" ou directement.
Riz. 4
Le schéma est extrêmement simple et ne nécessite aucune configuration. La seule procédure consiste à sélectionner la résistance R7. Le diagramme montre les valeurs nominales pour travailler avec les amplificateurs intégrés de l'unité principale. Lorsque vous travaillez avec un amplificateur d'une puissance de 40...50 W, la résistance de cette résistance doit être de 270...470 Ohms. Diodes VD1...VD7 - tout silicium avec une chute de tension directe de 0,7...1 V et un courant admissible d'au moins 300 mA.
Toutes les LED, mais du même type et de la même couleur avec un courant de fonctionnement de 10...15 mA. Étant donné que les LED sont « alimentées » par l'étage de sortie de l'amplificateur, leur nombre et leur courant de fonctionnement ne peuvent pas être augmentés dans ce circuit. Il faudra donc choisir des LED « lumineuses » ou trouver un endroit pour l'indicateur où il sera protégé de la lumière directe. Un autre inconvénient de la conception la plus simple est la petite plage dynamique.
Pour améliorer les performances, un indicateur avec un circuit de contrôle est requis. En plus d'une plus grande liberté dans le choix des LED, vous pouvez simplement créer une échelle de n'importe quel type - du linéaire au logarithmique, ou « étirer » une seule section. Le diagramme d'un indicateur avec une échelle logarithmique est présenté sur la Fig. 5. La ligne pointillée montre les éléments facultatifs.
Riz. 5
Les LED de ce circuit sont contrôlées par des interrupteurs sur les transistors VT1...VT5. Les seuils de commutation sont réglés par les diodes VD3...VD9. En sélectionnant leur numéro, vous pouvez modifier la plage dynamique et le type d'échelle. La sensibilité globale de l'indicateur est déterminée par les résistances à l'entrée. La figure montre les seuils de réponse approximatifs pour deux options de circuit - avec des diodes simples et « doubles ». Dans la version de base, la plage de mesure va jusqu'à 30 W sous une charge de 4 Ohm, avec des diodes simples - jusqu'à 18 W.
La LED HL1 est allumée en permanence, elle indique le début de l'échelle, HL6 est un indicateur de surcharge. Le condensateur C4 retarde l'extinction de la LED de 0,3...0,5 seconde, ce qui vous permet de remarquer même une surcharge à court terme. Le condensateur de stockage C3 détermine le temps inverse. À propos, cela dépend du nombre de LED allumées - la "colonne" du maximum commence à tomber rapidement, puis "ralentit". Les condensateurs C1, C2 à l'entrée de l'appareil ne sont nécessaires que lorsque vous travaillez avec l'amplificateur intégré de la radio. Lorsque vous travaillez avec un amplificateur « normal », ils sont exclus. Le nombre de signaux d'entrée peut être augmenté en ajoutant une chaîne de résistance et de diode. Le nombre de cellules d'indication peut être augmenté par simple « clonage » ; la principale limitation est qu'il ne doit pas y avoir plus de 10 diodes « de seuil » et qu'il doit y avoir au moins une diode entre les bases des transistors voisins.
Toutes les LED peuvent être utilisées en fonction des besoins - des LED simples aux assemblages de LED et aux panneaux haute luminosité. Par conséquent, le diagramme montre les valeurs des résistances de limitation de courant pour différents courants de fonctionnement. Il n'y a pas d'exigences particulières pour les pièces restantes ; les transistors peuvent être utilisés dans presque toutes les structures n-p-n avec une puissance de dissipation du collecteur d'au moins 150 mW et une réserve de courant de collecteur double. Le coefficient de transfert de courant de base de ces transistors doit être d'au moins 50, et mieux, supérieur à 100.
Ce schéma peut être quelque peu simplifié et, comme effet secondaire, de nouvelles propriétés apparaissent, très utiles pour nos besoins (Fig. 6).
Riz. 6
Contrairement au circuit précédent, où les cellules du transistor étaient connectées en parallèle, une connexion série en mode « colonne » est utilisée ici. Les éléments de seuil sont les transistors eux-mêmes et ils s'ouvrent un par un - « de bas en haut ». Mais dans ce cas, le seuil de réponse dépend de la tension d'alimentation. La figure montre les seuils approximatifs pour que l'indicateur fonctionne à une tension d'alimentation de 11 V (bord gauche des rectangles) et 15 V (bord droit). On peut voir que lorsque la tension d'alimentation augmente, la limite d'indication de puissance maximale se déplace le plus. Si vous utilisez un amplificateur dont la puissance dépend de la tension de la batterie (et il y en a beaucoup), un tel « auto-calibrage » peut être bénéfique.
Cependant, le prix à payer est une charge accrue sur les transistors. Le courant de toutes les LED traverse le transistor inférieur du circuit. Ainsi, lors de l'utilisation d'indicateurs avec un courant supérieur à 10 mA, les transistors nécessiteront également la puissance appropriée. Le « clonage » des cellules augmente encore l’inégalité de l’échelle. Par conséquent, 6 à 7 cellules constituent la limite. Le but des éléments restants et leurs exigences sont les mêmes que dans le diagramme précédent.
En modernisant légèrement ce schéma, on obtient d'autres propriétés (Fig. 7). Dans ce schéma, contrairement à ceux évoqués précédemment, il n’y a pas de « règle » lumineuse. Une seule LED s'allume à la fois, simulant le mouvement d'une aiguille le long d'une échelle. Par conséquent, la consommation d’énergie est minime et des transistors de faible puissance peuvent être utilisés dans ce circuit. Pour le reste, le schéma ne diffère pas de ceux évoqués précédemment.
Les diodes de seuil VD1... VD6 sont conçues pour éteindre de manière fiable les LED inactives, donc si un faible éclairage des segments en excès est observé, il est nécessaire d'utiliser des diodes avec une tension directe élevée ou de connecter deux diodes en série. Les cellules « clonées » réduisent la luminosité des segments supérieurs du circuit ; pour éliminer cela, à la place de la résistance R9, il faut introduire un générateur de courant. Et nous avons convenu de ne pas compliquer les choses. Par conséquent, dans ce cas, 8 cellules constituent le maximum.
Riz. 7
Liste des radioéléments
| Désignation | Taper | Dénomination | Quantité | Note | Boutique | Mon bloc-notes | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Indicateur n°1 | |||||||
| VD1-VD6 | Diode redresseur | 1N4007 | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| HL-HL6 | Diode électro-luminescente | N'importe quel 10-15 mA | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| R1 | Résistance | 68 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| R2 | Résistance | 33 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| R3 | Résistance | 22 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| R4 | Résistance | 15 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| R5 | Résistance | 12 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| R6 | Résistance | 10 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| R7 | Résistance | 100 - 470 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | |||
| C1 | 100µF à 16V | 1 | Vers le bloc-notes | ||||
| Indicateur n°2 | |||||||
| VT1-VT5 | Transistor bipolaire | KT315V | 5 | Vers le bloc-notes | |||
| VD1-VD9 | Diode | KD522A | 9 | KD503, 1N4148 | Vers le bloc-notes | ||
| HL1-HL6 | Diode électro-luminescente | Jusqu'à 30 mA | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| C1-C4 | Condensateur électrolytique | 10uF à 16V | 4 | Vers le bloc-notes | |||
| R7-R11 | Résistance | 470 ohms | 5 | Vers le bloc-notes | |||
| R12-R13 | Résistance | 1 kOhm | 2 | Vers le bloc-notes | |||
| Courant LED 10 mA | |||||||
| R1-R6 | Résistance | 1 kOhm - 1,2 kOhm | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| Courant LED 20 mA | |||||||
| R1-R6 | Résistance | 470 ohms - 680 ohms | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| Courant LED 30 mA | |||||||
| R1-R6 | Résistance | 330 ohms - 390 ohms | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| Indicateur n°3 | |||||||
| VT1-VT6 | Transistor bipolaire | KT503A | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| VD1-VD2 | Diode | KD522A | 2 | 1N4148 | Vers le bloc-notes | ||
| HL1-HL7 | Diode électro-luminescente | jusqu'à 30 mA | 7 | Vers le bloc-notes | |||
| C1-C4 | Condensateur électrolytique | 10µF à 16V | 4 | Vers le bloc-notes | |||
| R1-R6 | Résistance | 1 kOhm | 6 | Vers le bloc-notes | |||
| R14-R15 | Résistance | 1 kOhm | 2 | Vers le bloc-notes | |||
| Courant LED 10 mA | |||||||
| R7-R13 | Résistance | 1 kOhm - 1,2 kOhm | 7 | Vers le bloc-notes | |||
| Courant LED 20 mA | |||||||
| R7-R13 | Résistance | 470 ohms - 680 ohms | 7 | Vers le bloc-notes | |||
| Courant LED 30 mA | |||||||
| R7-R13 | Résistance | ||||||
Les LED ou LIGHT EMITTING DIODES (dans la version anglaise LED - Light Emitting Diode) sont bien connues de tout ingénieur électronicien. Ce sont des dispositifs semi-conducteurs qui convertissent le courant électrique en rayonnement lumineux. Leurs principaux avantages : rendement élevé, proche du rayonnement monochrome, taille miniature, résistance mécanique, haute fiabilité, faible dégagement de chaleur, jusqu'à 10 ans d'autonomie sans coupure de courant. Enfin, les LED sont des appareils basse tension et donc extrêmement sûrs sur le plan électrique.
Les premiers échantillons industriels de LED rouges sont apparus en 1962 (General Electric Corp.). En 1976, des LED orange, vertes et jaunes ont été développées, et en 1993 sont apparus les premiers émetteurs semi-conducteurs bleus (Nichia Corporation). Dans les conceptions amateurs, les LED « rouges » et « vertes » sont le plus souvent utilisées, moins souvent « bleues » et « blanches ».
Les valeurs d'efficacité typiques pour les LED standard vont de 1 à 10 %. A titre de comparaison, le rendement d'une machine à vapeur est de 5...7 %. Pour les LED modernes et puissantes, ce chiffre atteint 12...35 %.
Dans le tableau. Le tableau 2.1 montre les paramètres des LED de faible puissance avec une intensité lumineuse ne dépassant pas 1 000 MKd. Leur caractéristique est une dispersion technologique significative dans la caractéristique courant-tension (caractéristique voltampère). En conséquence, pour une LED particulière, le courant direct / PR et la tension directe V np ne sont connus qu'approximativement. Lors du calcul, les gens ferment généralement les yeux, car dans la plupart des cas, la LED doit indiquer le fait « allumée » ou « éteinte ».
Tableau 2.1. Paramètres des LED basse consommation à usage général
Contraintes conditionnelles 1,6 ; 1,7 ; 1,8 ; 3,5 V caractérisent respectivement le point de départ de la montée de la courbe caractéristique courant-tension pour les indicateurs « rouge », « jaune », « vert » et « bleu »/« blanc ». Ce sont ces numéros qui seront indiqués à l'avenir dans les schémas électriques à proximité de la désignation des LED. Cependant, la tension de fonctionnement réelle V pr est d'environ 0,1…0,4 V supérieure à la tension initiale, qui dépend du courant circulant (Fig. 2.1).
Riz. 2.1. Caractéristiques courant-tension typiques des LED basse consommation de Kingbright.
Notes IMPORTANTES.
1. Ne réglez pas le courant direct constant / PR à travers la LED à proximité de la limite maximale spécifiée dans la fiche technique. Il s'agit généralement de 20 mA. Un fonctionnement à long terme avec ce courant réduit la fiabilité à long terme. Pour obtenir une luminosité acceptable, il suffit de régler le courant sur 4...10 mA.
2. Les LED permettent un mode de fonctionnement pulsé, dans lequel le courant direct/PR peut être augmenté de 3 à 6 fois jusqu'à 60...120 mA tout en maintenant le courant moyen pendant une période ne dépassant pas 20...25 mA. . Lors des calculs, il ne faut pas oublier qu'à mesure que le courant augmente, la tension augmente également. Par exemple, pour une LED « verte » à un courant de 15 mA, la tension V PR = 2,1 V, et à un courant de 75 mA V np = 2,7 V.
3. La couleur rouge de l'indication ne garantit pas que la LED appartient au groupe avec le début conditionnel de la courbe I-V de 1,6 V (bien que dans la plupart des cas, ce soit exactement le cas). Une LED « rouge » peut avoir une caractéristique I-V « verte » avec un point de montée de 1,8 V. Tout dépend de la composition chimique à partir de laquelle l'émetteur est fabriqué, et ce paramètre est a priori inconnu lors de l'achat sur le marché de la radio. La situation est similaire avec les LED « vertes » puissantes, qui peuvent avoir une caractéristique I-V « bleue » avec un point de montée de 3,5 V.
4. Certaines fiches techniques des LED indiquent la tension inverse maximale admissible U OBR = 2...5 V. Mais il ne s'agit que d'une tension d'essai à laquelle le courant de fuite inverse, égal à plusieurs dizaines de microampères, est vérifié chez le fabricant.
5. La LED ne tombe pas en panne à cause d'une tension inverse élevée, mais à cause d'un dépassement de la puissance dissipée. Des études ont montré que les LED vertes et rouges ont une caractéristique courant-tension de type « diode Zener » avec une courbure assez raide. À une tension inverse de 12...35 V, un claquage réversible de la jonction n-p se produit. Si le courant de claquage ne dépasse pas 2...4 mA, la puissance dissipée reste dans les limites réglementées par la fiche technique de 75...150 mW.
Conclusion pratique - si la tension d'alimentation du MK est comprise entre 3,5 V, il n'y a aucune crainte de « confondre » la polarité lors du soudage des indicateurs « rouge-orange-jaune-vert ». Tous sont garantis intacts.
Les LED « bleues » et « blanches » sont beaucoup plus douces à cet égard. Ils ont peur des potentiels électrostatiques qui peuvent s’accumuler sur les vêtements et sur le corps humain. Leur tension inverse ne doit pas dépasser 5 V et ils doivent être traités à peu près de la même manière que les transistors à effet de champ.
En figue. 2.2, a...g montre des schémas pour connecter des LED simples à une ligne MK. En figue. 2.3, a...M montre des schémas pour connecter des LED simples à plusieurs lignes MK.
Riz. 2.2. Schémas de connexion de LED simples à une ligne MK (début) :
a) circuit de limitation de courant standard à travers la LED HL1 utilisant la résistance R1. Pour référence, le MK idéalisé a G 1H = 4,75 V à un courant de charge de 5...10 mA et G 1H = 4,5 V à un courant de charge de 20 mA ;
b) similaire à la Fig. 2.2, a, mais avec inversion du signal à la sortie MK Pour référence, le MK idéalisé a V OL = 0,15...0,3 V au courant de charge
5.. . 10 mA et V OL = 0,4…0,5 V à un courant de charge de 20 mA. Si les sorties MK ont une capacité de charge symétrique, alors entre les circuits de la Fig. 2.2, a et sur la Fig. 2.2, b aucune différence ;
c) la connexion directe de la LED HL1 à la ligne MK est possible, mais uniquement avec une faible tension d'alimentation. Point de fonctionnement K PR = 2 V à / PR = 15 mA. Cependant, dans chaque cas spécifique, vous devez vérifier les graphiques de capacité de charge des lignes MK selon la fiche technique ;
d) connecter la LED HL1 à une source de tension augmentée de +9 V via une diode Zener d'extinction VD1. Vérifiez le calcul - la somme de la tension d'alimentation MK (5 V) et de la tension de stabilisation VD1 (5,6 V) doit être supérieure à la différence entre l'augmentation de la tension (9 V) et la chute de tension sur la LED HL1 (1,7... 1,9 V); À PROPOS
À propos de la fig. 2.2. Schémas de connexion de LED simples à une ligne MK (fin) :
e) La LED HL1 possède une résistance intégrée intégrée qui limite le courant direct. Dans la fiche technique, au lieu de la résistance, la tension de fonctionnement admissible de la LED est indiquée avec un courant ne dépassant pas 20 mA. Numéro de classement lors de la commande : 3 ; 5 ; 12 V ;
e) on suppose que la LED HL1 est située à une distance considérable de MK et est connectée aux plages de contact XI, X ? fils longs. Résistances R1, R2 - protection de courant, en cas de rupture de fil et de court-circuit au corps métallique de l'appareil, qui, en règle générale, est connecté au circuit GND (« masse ») ;
g) l'effet d'extinction en douceur de la LED HL1. A l'état initial, le niveau de sortie MK est FAIBLE, la LED est éteinte. Un niveau ÉLEVÉ à la sortie MK allume rapidement la LED, puis diminue progressivement sa luminosité à mesure que le condensateur C1 se charge. La diode VD1 aide à décharger le condensateur C/ à un niveau BAS à la sortie MK.
Riz. 2.3. Schémas de connexion de LED simples à plusieurs lignes MK (début) :
a) Les LED HL1...HLn sont allumées indépendamment les unes des autres à un niveau HAUT à la sortie MK. Les résistances R1…Rn limitent les courants traversant les LED et déterminent la luminosité de leur lueur. Le courant total traversant la broche d'alimentation +5 V à un niveau ÉLEVÉ sur toutes les sorties ne doit pas dépasser 100...300 mA (recherchez dans la fiche technique un MK spécifique) ;
b) similaire à la Fig. 2.3, a, mais avec un niveau BAS actif et avec une alimentation séparée pour les LED. Si les sorties MK ont une capacité de charge symétrique et que l'alimentation des LED est de +5 V, alors les circuits de la Fig. 2.3, a et sur la Fig. 2.3, b sont équivalents ;
c) une technique typique pour réduire le nombre de résistances. Il est utilisé si l'éclairage simultané de plusieurs indicateurs n'est pas requis, sinon leur luminosité diminuera en raison de l'augmentation de la tension aux bornes de la résistance R1\O.
d) similaire à la Fig. 2.3, in, mais avec un « zéro courant » aux sorties MK ;
e) l'indicateur HL1 s'allume lorsque la ligne MK supérieure est réglée sur HIGH et la ligne inférieure est LOW, tandis que d'autres nœuds peuvent être connectés aux sorties MK ;
e) MK génère 8 gradations de luminosité de la LED HL1. Les résistances R1…R3 déterminent la plage dynamique et le degré de linéarité de la caractéristique ;
g) la LED HL1 ultra-lumineuse nécessite un courant accru, obtenu en mettant en parallèle les lignes MK. A chacun d'eux, les niveaux doivent être réglés de manière synchrone ;
h) similaire à la Fig. 2.3, g, mais avec des niveaux ÉLEVÉS synchrones aux sorties MK ;
i) La LED HL1 indique la présence d'impulsions « unité en marche » sur trois sorties MK ; j) continuation automatique d'un long câble. Sur les lignes MK, il est généré par programme
« unité en marche » (sur une ligne il y a un niveau HAUT, sur les autres il y a un niveau BAS). Si un fil se casse, la LED de ce circuit s'éteindra constamment ; À PROPOS
À propos de la fig. 2.3. Schémas de connexion de LED simples à plusieurs lignes MK (fin) :
l) dans l'état initial, toutes les sorties MK ont des niveaux ÉLEVÉS, les voyants HL1, HL2, HL4 sont allumés. En cas d'accident, le niveau BAS est réglé sur une ou plusieurs sorties MK, le voyant correspondant s'éteint et HL3\m commence à s'allumer automatiquement) avec un grand nombre de LED, il est logique de décharger les bornes d'alimentation MK en dirigeant les courants entrants et sortants vers différents circuits. En particulier, les LED HL1...HL8 réduisent la charge sur la broche +5 V du MK, et les LED HL9...HL16 réduisent la charge sur la broche GND du MK.
En raison de leur faible consommation d'énergie, de leur durabilité théorique et de leurs prix inférieurs, les lampes à incandescence et à économie d'énergie les remplacent rapidement. Mais, malgré la durée de vie déclarée allant jusqu'à 25 ans, ils grillent souvent sans même respecter la période de garantie.
Contrairement aux lampes à incandescence, 90 % des lampes LED grillées peuvent être réparées avec succès de vos propres mains, même sans formation particulière. Les exemples présentés vous aideront à réparer les lampes LED défaillantes.
Avant de commencer à réparer une lampe LED, vous devez comprendre sa structure. Quels que soient l’apparence et le type de LED utilisées, toutes les lampes LED, y compris les ampoules à filament, sont conçues de la même manière. Si vous retirez les parois du corps de la lampe, vous pouvez voir le pilote à l'intérieur, qui est un circuit imprimé sur lequel sont installés des éléments radio.
Toute lampe LED est conçue et fonctionne comme suit. La tension d'alimentation des contacts de la cartouche électrique est fournie aux bornes de la base. Deux fils y sont soudés, à travers lesquels la tension est fournie à l'entrée du pilote. Depuis le pilote, la tension d'alimentation CC est fournie à la carte sur laquelle les LED sont soudées.
Le pilote est une unité électronique - un générateur de courant qui convertit la tension d'alimentation en courant nécessaire pour allumer les LED.
Parfois, pour diffuser la lumière ou se protéger du contact humain avec les conducteurs non protégés d'une carte à LED, celle-ci est recouverte d'un verre de protection diffusant.
À propos des lampes à incandescence
En apparence, une lampe à incandescence ressemble à une lampe à incandescence. La conception des lampes à incandescence diffère de celle des lampes à LED en ce sens qu'elles n'utilisent pas de panneau avec des LED comme émetteurs de lumière, mais un flacon en verre scellé rempli de gaz, dans lequel sont placées une ou plusieurs tiges de filament. Le chauffeur est situé dans la base.
La tige de filament est un tube en verre ou en saphir d'un diamètre d'environ 2 mm et d'une longueur d'environ 30 mm, sur lequel sont fixées et connectées 28 LED miniatures recouvertes en série d'un phosphore. Un filament consomme environ 1 W de puissance. Mon expérience d'exploitation montre que les lampes à incandescence sont beaucoup plus fiables que celles fabriquées à base de LED SMD. Je pense qu'avec le temps, elles remplaceront toutes les autres sources de lumière artificielle.
Exemples de réparations de lampes LED
Attention, les circuits électriques des drivers de lampes LED sont connectés galvaniquement à la phase du réseau électrique et il convient donc d'être extrêmement prudent. Toucher une partie non protégée du corps d’une personne avec des parties exposées d’un circuit connecté à un réseau électrique peut causer de graves dommages à la santé, voire un arrêt cardiaque.
Réparation de lampe LED
ASD LED-A60, 11 W sur puce SM2082
Actuellement, de puissantes ampoules LED sont apparues, dont les drivers sont assemblés sur des puces de type SM2082. L’un d’eux a fonctionné moins d’un an et a fini par être réparé. La lumière s'est éteinte au hasard et s'est rallumée. Lorsque vous l'avez touché, il a répondu par une lumière ou une extinction. Il est devenu évident que le problème venait d’un mauvais contact.
Pour accéder à la partie électronique de la lampe, il faut utiliser un couteau pour ramasser le verre diffuseur au point de contact avec le corps. Il est parfois difficile de séparer le verre, car lorsqu'il est en place, du silicone est appliqué sur l'anneau de fixation.
Après avoir retiré le verre diffusant la lumière, l'accès aux LED et au microcircuit générateur de courant SM2082 est devenu disponible. Dans cette lampe, une partie du pilote était montée sur un circuit imprimé LED en aluminium et la seconde sur un circuit séparé.
Une inspection externe n'a révélé aucune soudure défectueuse ni aucune piste cassée. J'ai dû retirer la carte avec les LED. Pour ce faire, le silicone a d'abord été coupé et la planche a été retirée par le bord avec une lame de tournevis.
Pour accéder au driver situé dans le corps de la lampe, j'ai dû le dessouder en chauffant deux contacts avec un fer à souder en même temps et en le déplaçant vers la droite.
D'un côté du circuit imprimé du pilote, seul un condensateur électrolytique d'une capacité de 6,8 μF pour une tension de 400 V a été installé.
Au verso de la carte pilote, un pont de diodes et deux résistances connectées en série d'une valeur nominale de 510 kOhm ont été installés.
Afin de déterminer laquelle des cartes manquait le contact, nous avons dû les connecter, en respectant la polarité, à l'aide de deux fils. Après avoir tapoté les cartes avec le manche d'un tournevis, il est devenu évident que le défaut réside dans la carte avec le condensateur ou dans les contacts des fils provenant de la base de la lampe LED.
La soudure n'évoquant aucun soupçon, j'ai d'abord vérifié la fiabilité du contact dans la borne centrale de la base. Il peut être facilement retiré si vous le soulevez par-dessus le bord avec une lame de couteau. Mais le contact était fiable. Juste au cas où, j'ai étamé le fil avec de la soudure.
Il est difficile de retirer la partie vissée du socle, j'ai donc décidé d'utiliser un fer à souder pour souder les fils à souder provenant du socle. Lorsque j'ai touché l'un des joints de soudure, le fil est devenu exposé. Une soudure « froide » a été détectée. Comme il n'y avait aucun moyen d'accéder au fil pour le dénuder, j'ai dû le lubrifier avec du flux actif FIM puis le souder à nouveau.
Après l'assemblage, la lampe LED émettait constamment de la lumière, même si elle était frappée avec le manche d'un tournevis. La vérification du flux lumineux pour les pulsations a montré qu'elles sont significatives avec une fréquence de 100 Hz. Une telle lampe LED ne peut être installée que dans des luminaires d'éclairage général.
Schéma du circuit du pilote
Lampe LED ASD LED-A60 sur puce SM2082
Le circuit électrique de la lampe ASD LED-A60, grâce à l'utilisation d'un microcircuit spécialisé SM2082 dans le driver pour stabiliser le courant, s'est avéré assez simple.
Le circuit pilote fonctionne comme suit. La tension d'alimentation alternative est fournie via le fusible F au pont de diodes redresseurs assemblé sur le microensemble MB6S. Le condensateur électrolytique C1 atténue les ondulations et R1 sert à le décharger lorsque l'alimentation est coupée.
Depuis la borne positive du condensateur, la tension d'alimentation est fournie directement aux LED connectées en série. Depuis la sortie de la dernière LED, la tension est fournie à l'entrée (broche 1) du microcircuit SM2082, le courant dans le microcircuit est stabilisé puis depuis sa sortie (broche 2) va à la borne négative du condensateur C1.
La résistance R2 définit la quantité de courant circulant à travers les LED HL. La quantité de courant est inversement proportionnelle à sa valeur nominale. Si la valeur de la résistance diminue, le courant augmentera, si la valeur augmente, le courant diminuera. Le microcircuit SM2082 permet de régler la valeur du courant avec une résistance de 5 à 60 mA.
Réparation de lampe LED
ASD LED-A60, 11 W, 220 V, E27
La réparation comprenait une autre lampe LED ASD LED-A60, d'apparence similaire et présentant les mêmes caractéristiques techniques que celle réparée ci-dessus.
Une fois allumée, la lampe s'est allumée un instant puis n'a pas éclairé. Ce comportement des lampes LED est généralement associé à une panne du pilote. J'ai donc immédiatement commencé à démonter la lampe.
Le verre diffusant la lumière a été retiré avec beaucoup de difficulté, car sur toute la ligne de contact avec le corps, malgré la présence d'un dispositif de retenue, il était généreusement lubrifié avec du silicone. Pour séparer le verre, j'ai dû chercher un endroit pliable sur toute la ligne de contact avec le corps à l'aide d'un couteau, mais il y avait quand même une fissure dans le corps.
Pour accéder au pilote de lampe, l'étape suivante consistait à retirer le circuit imprimé LED, qui était pressé le long du contour dans l'insert en aluminium. Malgré le fait que la planche était en aluminium et pouvait être retirée sans crainte de fissures, toutes les tentatives ont échoué. La planche a tenu bon.
Il n'était pas non plus possible de retirer la carte avec l'insert en aluminium, car elle s'adaptait étroitement au boîtier et reposait avec la surface extérieure sur du silicone.
J'ai décidé d'essayer de retirer la carte pilote du côté base. Pour ce faire, un couteau a d'abord été retiré de la base et le contact central a été retiré. Pour retirer la partie filetée de la base, il était nécessaire de plier légèrement sa bride supérieure afin que les points centraux se dégagent de la base.
Le pilote est devenu accessible et a été déployé librement jusqu'à une certaine position, mais il n'a pas été possible de le retirer complètement, bien que les conducteurs de la carte LED aient été scellés.
La carte LED avait un trou au centre. J'ai décidé d'essayer de retirer la carte pilote en frappant son extrémité à travers une tige métallique enfilée dans ce trou. La planche a bougé de quelques centimètres et a heurté quelque chose. Après de nouveaux coups, le corps de la lampe s'est fissuré le long de l'anneau et la planche avec la base du socle s'est séparée.
Il s'est avéré que la planche avait une extension dont les épaules reposaient contre le corps de la lampe. Il semblerait que la planche ait été façonnée de cette façon pour limiter les mouvements, même s'il aurait suffi de la fixer avec une goutte de silicone. Ensuite, le conducteur serait retiré de chaque côté de la lampe.
La tension 220 V du culot de la lampe est fournie via une résistance - fusible FU au pont redresseur MB6F et est ensuite lissée par un condensateur électrolytique. Ensuite, la tension est fournie à la puce SIC9553, qui stabilise le courant. Les résistances connectées en parallèle R20 et R80 entre les broches 1 et 8 MS définissent la quantité de courant d'alimentation des LED.
La photo montre un schéma de circuit électrique typique fourni par le fabricant de la puce SIC9553 dans la fiche technique chinoise.
Cette photo montre l'apparence du driver de lampe LED du côté installation des éléments de sortie. Comme l'espace le permettait, pour réduire le coefficient de pulsation du flux lumineux, le condensateur en sortie du driver a été soudé à 6,8 μF au lieu de 4,7 μF.
Si vous devez retirer les pilotes du corps de ce modèle de lampe et que vous ne pouvez pas retirer la carte LED, vous pouvez utiliser une scie sauteuse pour couper le corps de la lampe autour de la circonférence juste au-dessus de la partie vissée de la base.
En fin de compte, tous mes efforts pour retirer le pilote se sont avérés utiles uniquement pour comprendre la structure de la lampe LED. Le chauffeur s'est avéré aller bien.
Le flash des LED au moment de l'allumage a été provoqué par une panne du cristal de l'une d'elles suite à une surtension au démarrage du driver, ce qui m'a induit en erreur. Il fallait d'abord faire sonner les LED.
Une tentative de test des LED avec un multimètre a échoué. Les LED ne s'allumaient pas. Il s'est avéré que deux cristaux électroluminescents connectés en série sont installés dans un boîtier et que pour que la LED commence à faire circuler le courant, il est nécessaire de lui appliquer une tension de 8 V.
Un multimètre ou un testeur allumé en mode mesure de résistance produit une tension comprise entre 3 et 4 V. J'ai dû vérifier les LED à l'aide d'une alimentation, fournissant 12 V à chaque LED via une résistance de limitation de courant de 1 kOhm.
Aucune LED de remplacement n'était disponible, les plots ont donc été court-circuités avec une goutte de soudure. Ceci est sans danger pour le fonctionnement du pilote et la puissance de la lampe LED ne diminuera que de 0,7 W, ce qui est presque imperceptible.
Après avoir réparé la partie électrique de la lampe LED, le corps fissuré a été collé avec de la super colle Moment à séchage rapide, les coutures ont été lissées en faisant fondre le plastique avec un fer à souder et nivelées avec du papier de verre.
Juste pour m'amuser, j'ai fait quelques mesures et calculs. Le courant circulant à travers les LED était de 58 mA, la tension était de 8 V. Par conséquent, la puissance fournie à une LED était de 0,46 W. Avec 16 LED, le résultat est de 7,36 W, au lieu des 11 W déclarés. Peut-être que le fabricant a indiqué la consommation électrique totale de la lampe, en tenant compte des pertes dans le pilote.
La durée de vie de la lampe LED ASD LED-A60, 11 W, 220 V, E27 déclarée par le fabricant soulève de sérieux doutes dans mon esprit. Dans le petit volume du corps de la lampe en plastique, à faible conductivité thermique, une puissance importante est libérée - 11 W. En conséquence, les LED et le driver fonctionnent à la température maximale admissible, ce qui entraîne une dégradation accélérée de leurs cristaux et, par conséquent, une forte réduction de leur temps entre pannes.
Réparation de lampe LED
LED smd B35 827 ERA, 7 W sur puce BP2831A
Une connaissance m'a raconté qu'il avait acheté cinq ampoules comme sur la photo ci-dessous et qu'au bout d'un mois, elles avaient toutes cessé de fonctionner. Il a réussi à en jeter trois et, à ma demande, en a apporté deux pour réparation.
L'ampoule fonctionnait, mais au lieu d'une lumière vive, elle émettait une lumière faible et vacillante avec une fréquence de plusieurs fois par seconde. J'ai immédiatement supposé que le condensateur électrolytique avait gonflé ; généralement, en cas de panne, la lampe commence à émettre de la lumière comme un stroboscope.
Le verre diffusant la lumière s'est détaché facilement, il n'a pas été collé. Elle était fixée par une fente sur son bord et une saillie dans le corps de la lampe.
Le pilote a été fixé à l'aide de deux soudures sur un circuit imprimé avec des LED, comme dans l'une des lampes décrites ci-dessus.
Un circuit pilote typique sur la puce BP2831A tiré de la fiche technique est présenté sur la photographie. La carte pilote a été retirée et tous les éléments radio simples ont été vérifiés ; ils se sont tous révélés en bon état. J'ai dû commencer à vérifier les LED.
Les LED de la lampe ont été installées d'un type inconnu avec deux cristaux dans le boîtier et l'inspection n'a révélé aucun défaut. En connectant les fils de chaque LED en série, j'ai rapidement identifié celui qui était défaillant et je l'ai remplacé par une goutte de soudure, comme sur la photo.
L'ampoule a fonctionné pendant une semaine et a été à nouveau réparée. Court-circuité la LED suivante. Une semaine plus tard, j'ai dû court-circuiter une autre LED, et après la quatrième, j'ai jeté l'ampoule parce que j'en avais marre de la réparer.
La raison de la défaillance des ampoules de cette conception est évidente. Les LED surchauffent en raison d'une surface de dissipateur thermique insuffisante et leur durée de vie est réduite à des centaines d'heures.
Pourquoi est-il permis de court-circuiter les bornes des LED grillées dans les lampes LED ?
Le driver de lampe LED, contrairement à une alimentation à tension constante, produit une valeur de courant stabilisée en sortie, et non une tension. Par conséquent, quelle que soit la résistance de charge dans les limites spécifiées, le courant sera toujours constant et, par conséquent, la chute de tension aux bornes de chacune des LED restera la même.
Par conséquent, à mesure que le nombre de LED connectées en série dans le circuit diminue, la tension à la sortie du pilote diminuera également proportionnellement.
Par exemple, si 50 LED sont connectées en série au pilote et que chacune d'elles chute d'une tension de 3 V, alors la tension à la sortie du pilote est de 150 V, et si vous en court-circuitez 5, la tension chutera à 135 V, et le courant ne changera pas.
Mais l'efficacité du pilote assemblé selon ce schéma sera faible et la perte de puissance sera supérieure à 50 %. Par exemple, pour une ampoule LED MR-16-2835-F27 vous aurez besoin d'une résistance de 6,1 kOhm d'une puissance de 4 watts. Il s'avère que le pilote de résistance consommera une énergie supérieure à la consommation électrique des LED et qu'il sera inacceptable de le placer dans un petit boîtier de lampe LED en raison du dégagement de chaleur supplémentaire.
Mais s'il n'y a pas d'autre moyen de réparer une lampe LED et que cela est très nécessaire, alors le pilote de résistance peut de toute façon être placé dans un boîtier séparé, la consommation électrique d'une telle lampe LED sera quatre fois inférieure à celle des lampes à incandescence ; Il est à noter que plus il y a de LED connectées en série dans une ampoule, plus le rendement sera élevé. Avec 80 LED SMD3528 connectées en série, vous aurez besoin d'une résistance de 800 Ohm avec une puissance de seulement 0,5 W. La capacité du condensateur C1 devra être augmentée à 4,7 µF.
Trouver des LED défectueuses
Après avoir retiré le verre de protection, il devient possible de vérifier les LED sans décoller le circuit imprimé. Tout d'abord, une inspection minutieuse de chaque LED est effectuée. Si le moindre point noir est détecté, sans parler du noircissement de toute la surface de la LED, alors celle-ci est définitivement défectueuse.
Lors de l'inspection de l'apparence des LED, vous devez examiner attentivement la qualité de la soudure de leurs bornes. L'une des ampoules en cours de réparation s'est avérée avoir quatre LED mal soudées.
La photo montre une ampoule qui avait de très petits points noirs sur ses quatre LED. J'ai immédiatement marqué les LED défectueuses avec des croix afin qu'elles soient bien visibles.
Les LED défectueuses ne doivent pas avoir de changement d'apparence. Par conséquent, il est nécessaire de vérifier chaque LED avec un multimètre ou un testeur à pointeur allumé en mode mesure de résistance.
Il existe des lampes à LED dans lesquelles des LED standard sont installées en apparence, dans le boîtier desquelles deux cristaux connectés en série sont montés à la fois. Par exemple, les lampes de la série ASD LED-A60. Pour tester de telles LED, il est nécessaire d'appliquer une tension supérieure à 6 V à ses bornes, et tout multimètre ne produit pas plus de 4 V. Par conséquent, la vérification de ces LED ne peut être effectuée qu'en appliquant une tension supérieure à 6 (recommandé 9-12) V vers eux depuis la source d'alimentation via une résistance de 1 kOhm.
La LED est vérifiée comme une diode ordinaire ; dans une direction, la résistance doit être égale à des dizaines de mégaohms, et si vous échangez les sondes (cela change la polarité de l'alimentation en tension de la LED), alors elle doit être petite, et la La LED peut briller faiblement.
Lors du contrôle et du remplacement des LED, la lampe doit être réparée. Pour ce faire, vous pouvez utiliser un pot rond de taille adaptée.
Vous pouvez vérifier le bon fonctionnement de la LED sans source CC supplémentaire. Mais cette méthode de vérification est possible si le pilote de l'ampoule fonctionne correctement. Pour ce faire, il est nécessaire d'appliquer une tension d'alimentation au culot de l'ampoule LED et de court-circuiter les bornes de chaque LED en série les unes avec les autres à l'aide d'un fil de liaison ou, par exemple, des mâchoires d'une pince métallique.
Si soudainement toutes les LED s'allument, cela signifie que celle en court-circuit est définitivement défectueuse. Cette méthode convient si une seule LED du circuit est défectueuse. Avec cette méthode de contrôle, il faut tenir compte du fait que si le driver n'assure pas une isolation galvanique du réseau électrique, comme par exemple dans les schémas ci-dessus, alors toucher les soudures LED avec la main est dangereux.
Si une ou même plusieurs LED s'avèrent défectueuses et qu'il n'y a rien pour les remplacer, alors vous pouvez simplement court-circuiter les plages de contact auxquelles les LED ont été soudées. L'ampoule fonctionnera avec le même succès, seul le flux lumineux diminuera légèrement.
Autres dysfonctionnements des lampes LED
Si la vérification des LED a montré leur bon fonctionnement, la raison de l'inopérabilité de l'ampoule réside dans le pilote ou dans les zones de soudure des conducteurs porteurs de courant.
Par exemple, dans cette ampoule, une connexion soudée à froid a été trouvée sur le conducteur alimentant le circuit imprimé. La suie libérée en raison d'une mauvaise soudure s'est même déposée sur les chemins conducteurs du circuit imprimé. La suie s'enlevait facilement en essuyant avec un chiffon imbibé d'alcool. Le fil a été soudé, dénudé, étamé et ressoudé dans la carte. J'ai eu de la chance avec la réparation de cette ampoule.
Sur les dix ampoules défectueuses, une seule avait un pilote défectueux et un pont de diodes cassé. La réparation du driver a consisté à remplacer le pont de diodes par quatre diodes IN4007, conçues pour une tension inverse de 1000 V et un courant de 1 A.
Souder des LED CMS
Pour remplacer une LED défaillante, il faut la dessouder sans endommager les conducteurs imprimés. La LED de la carte donneuse doit également être dessoudée pour être remplacée sans dommage.
Il est quasiment impossible de dessouder des LED CMS avec un simple fer à souder sans endommager leur boîtier. Mais si vous utilisez une panne spéciale pour un fer à souder ou si vous placez un accessoire en fil de cuivre sur une panne standard, le problème peut être facilement résolu.
Les LED ont une polarité et lors du remplacement, vous devez l'installer correctement sur le circuit imprimé. En règle générale, les conducteurs imprimés suivent la forme des fils de la LED. Par conséquent, une erreur ne peut être commise que si vous êtes inattentif. Pour sceller une LED, il suffit de l'installer sur un circuit imprimé et de chauffer ses extrémités avec les plages de contact avec un fer à souder de 10-15 W.
Si la LED brûle comme du carbone et que le circuit imprimé en dessous est carbonisé, alors avant d'installer une nouvelle LED, vous devez nettoyer cette zone du circuit imprimé de la combustion, car il s'agit d'un conducteur de courant. Lors du nettoyage, vous constaterez peut-être que les pastilles de soudure des LED sont brûlées ou décollées.
Dans ce cas, la LED peut être installée en la soudant aux LED adjacentes si les traces imprimées y mènent. Pour ce faire, vous pouvez prendre un morceau de fil fin, le plier en deux ou trois fois, selon la distance entre les LED, l'étamer et le souder dessus.
Réparation de la série de lampes LED "LL-CORN" (lampe maïs)
E27 4,6W 36x5050SMD
La conception de la lampe, communément appelée lampe à maïs, présentée sur la photo ci-dessous, diffère de la lampe décrite ci-dessus, la technologie de réparation est donc différente.
La conception des lampes LED SMD de ce type est très pratique pour la réparation, car il est possible de tester les LED et de les remplacer sans démonter le corps de la lampe. C'est vrai, j'ai quand même démonté l'ampoule pour m'amuser afin d'étudier sa structure.
Le contrôle des LED d'une lampe maïs à LED n'est pas différent de la technologie décrite ci-dessus, mais il faut tenir compte du fait que le boîtier LED SMD5050 contient trois LED à la fois, généralement connectées en parallèle (trois points sombres des cristaux sont visibles sur le jaune cercle), et pendant les tests, tous les trois devraient briller.
Une LED défectueuse peut être remplacée par une nouvelle ou court-circuitée avec un cavalier. Cela n'affectera pas la fiabilité de la lampe, seul le flux lumineux diminuera légèrement, de manière imperceptible à l'œil nu.
Le driver de cette lampe est assemblé selon le circuit le plus simple, sans transformateur d'isolement, il est donc inacceptable de toucher les bornes LED lorsque la lampe est allumée. Les lampes de cette conception ne doivent pas être installées dans des lampes accessibles aux enfants.
Si toutes les LED fonctionnent, cela signifie que le driver est défectueux et qu'il faudra démonter la lampe pour y accéder.
Pour ce faire, vous devez retirer la jante du côté opposé à la base. A l'aide d'un petit tournevis ou d'une lame de couteau, essayez en cercle de trouver le point faible là où la jante est le plus collée. Si la jante cède, alors en utilisant l'outil comme levier, la jante se détachera facilement sur tout le périmètre.
Le pilote était assemblé selon le circuit électrique, comme la lampe MR-16, seul C1 avait une capacité de 1 µF et C2 de 4,7 µF. En raison du fait que les fils allant du pilote au pied de la lampe étaient longs, le pilote était facilement retiré du corps de la lampe. Après avoir étudié son schéma de circuit, le pilote a été réinséré dans le boîtier et la lunette a été collée avec de la colle transparente Moment. La LED défectueuse a été remplacée par une LED fonctionnelle.
Réparation de lampe LED "LL-CORN" (lampe maïs)
E27 12W 80x5050SMD
Lors de la réparation d'une lampe plus puissante, 12 W, il n'y a eu aucune LED défaillante du même design et pour accéder aux pilotes, nous avons dû ouvrir la lampe en utilisant la technologie décrite ci-dessus.
Cette lampe m'a fait une surprise. Les fils reliant le pilote à la douille étaient courts et il était impossible de retirer le pilote du corps de la lampe pour le réparer. J'ai dû retirer la base.
Le pied de la lampe était en aluminium, noyé sur toute la circonférence et bien maintenu. J'ai dû percer les points de fixation avec une perceuse de 1,5 mm. Après cela, la base, arrachée avec un couteau, a été facilement retirée.
Mais vous pouvez vous passer de percer la base si vous utilisez le tranchant d'un couteau pour la soulever sur la circonférence et plier légèrement son bord supérieur. Vous devez d’abord faire une marque sur la base et le corps afin que la base puisse être facilement installée en place. Pour fixer solidement le socle après réparation de la lampe, il suffira de le poser sur le corps de la lampe de manière à ce que les points perforés du socle tombent aux anciens endroits. Ensuite, appuyez sur ces points avec un objet pointu.
Deux fils étaient connectés au fil avec une pince et les deux autres étaient pressés dans le contact central de la base. J'ai dû couper ces fils.
Comme prévu, il y avait deux pilotes identiques, alimentant chacun 43 diodes. Ils ont été recouverts de gaine thermorétractable et collés ensemble. Pour que le pilote soit replacé dans le tube, je le coupe généralement soigneusement le long du circuit imprimé du côté où les pièces sont installées.
Après réparation, le pilote est enveloppé dans un tube qui est fixé avec un lien en plastique ou enveloppé de plusieurs tours de fil.
Dans le circuit électrique du driver de cette lampe, des éléments de protection sont déjà installés, C1 pour la protection contre les surtensions d'impulsions et R2, R3 pour la protection contre les surtensions de courant. Lors du contrôle des éléments, les résistances R2 se sont immédiatement révélées ouvertes sur les deux drivers. Il semble que la lampe LED ait été alimentée avec une tension supérieure à la tension autorisée. Après avoir remplacé les résistances, je n'en avais pas de 10 ohms sous la main, je l'ai donc réglée sur 5,1 ohms et la lampe a commencé à fonctionner.
Réparation de lampes LED série "LLB" LR-EW5N-5
L’apparence de ce type d’ampoule inspire confiance. Corps en aluminium, finition de haute qualité, beau design.
La conception de l'ampoule est telle qu'il est impossible de la démonter sans effort physique important. Étant donné que la réparation de toute lampe LED commence par la vérification du bon fonctionnement des LED, la première chose que nous avons dû faire a été de retirer le verre de protection en plastique.
La vitre a été fixée sans colle sur une rainure pratiquée dans le radiateur avec une collerette à l'intérieur de celle-ci. Pour retirer la vitre, il faut utiliser l'extrémité d'un tournevis, qui passera entre les ailettes du radiateur, pour s'appuyer sur l'extrémité du radiateur et, tel un levier, soulever la vitre vers le haut.
La vérification des LED avec un testeur a montré qu'elles fonctionnent correctement, le pilote est donc défectueux et nous devons y accéder. La planche en aluminium était fixée avec quatre vis que j'ai dévissées.
Mais contrairement aux attentes, derrière la planche se trouvait un plan de radiateur, lubrifié avec une pâte conductrice de chaleur. La planche a dû être remise à sa place et la lampe a continué à être démontée du côté de la base.
Étant donné que la pièce en plastique à laquelle le radiateur était fixé était très fermement maintenue, j'ai décidé de suivre la voie éprouvée, de retirer la base et de retirer le pilote par le trou ouvert pour réparation. J'ai percé les points centraux, mais la base n'a pas été retirée. Il s'est avéré qu'il était toujours attaché au plastique grâce au raccord fileté.
J'ai dû séparer l'adaptateur en plastique du radiateur. Il a résisté tout comme le verre de protection. Pour ce faire, une coupe a été réalisée avec une scie à métaux pour le métal à la jonction du plastique avec le radiateur et en tournant un tournevis à lame large, les pièces ont été séparées les unes des autres.
Après avoir dessoudé les fils du circuit imprimé LED, le pilote est devenu disponible pour réparation. Le circuit pilote s'est avéré plus complexe que les ampoules précédentes, avec un transformateur d'isolement et un microcircuit. L'un des condensateurs électrolytiques 400 V 4,7 µF était gonflé. J'ai dû le remplacer.
Une vérification de tous les éléments semi-conducteurs a révélé une diode Schottky D4 défectueuse (photo ci-dessous à gauche). Il y avait une diode Schottky SS110 sur la carte, qui a été remplacée par une diode analogique 10 BQ100 existante (100 V, 1 A). La résistance directe des diodes Schottky est deux fois inférieure à celle des diodes ordinaires. La lumière LED s'est allumée. La deuxième ampoule avait le même problème.
Réparation de lampes LED série "LLB" LR-EW5N-3
Cette lampe LED est très similaire en apparence à la "LLB" LR-EW5N-5, mais son design est légèrement différent.
Si vous regardez bien, vous remarquerez qu'à la jonction entre le radiateur en aluminium et le verre sphérique, contrairement au LR-EW5N-5, il y a un anneau dans lequel le verre est fixé. Pour retirer la vitre de protection, utilisez un petit tournevis pour faire levier au niveau de la jonction avec la bague.
Trois neuf LED à cristal ultra-lumineuses sont installées sur un circuit imprimé en aluminium. La carte est vissée au dissipateur thermique avec trois vis. La vérification des LED a montré leur bon fonctionnement. Le pilote doit donc être réparé. Ayant de l'expérience dans la réparation d'une lampe LED "LLB" LR-EW5N-5 similaire, je n'ai pas dévissé les vis, mais j'ai dessoudé les fils porteurs de courant provenant du pilote et j'ai continué à démonter la lampe du côté de la base.
L'anneau de liaison en plastique entre le socle et le radiateur a été retiré avec beaucoup de difficulté. En même temps, une partie s’est rompue. Il s'est avéré qu'il était vissé au radiateur avec trois vis autotaraudeuses. Le pilote a été facilement retiré du corps de la lampe.
Les vis qui fixent l'anneau en plastique de la base sont recouvertes par le tournevis, et il est difficile de les voir, mais elles sont sur le même axe que le filetage sur lequel est vissée la partie de transition du radiateur. Par conséquent, vous pouvez les atteindre avec un fin tournevis cruciforme.
Le pilote s'est avéré être assemblé à l'aide d'un circuit transformateur. La vérification de tous les éléments à l'exception du microcircuit n'a révélé aucune défaillance. Par conséquent, le microcircuit est défectueux ; je n’ai même pas trouvé de mention de ce type sur Internet. L'ampoule LED n'a pas pu être réparée ; elle sera utile comme pièce de rechange. Mais j'ai étudié sa structure.
Réparation de lampes LED série "LL" GU10-3W
À première vue, il s'est avéré impossible de démonter une ampoule LED GU10-3W grillée avec verre de protection. Une tentative de retrait du verre a entraîné son écaillage. Lorsqu’une grande force a été appliquée, le verre s’est fissuré.
À propos, dans le marquage de la lampe, la lettre G signifie que la lampe a un culot à broches, la lettre U signifie que la lampe appartient à la classe des ampoules à économie d'énergie et le chiffre 10 signifie la distance entre les broches dans millimètres.
Les ampoules LED avec culot GU10 ont des broches spéciales et sont installées dans une douille rotative. Grâce aux broches expansibles, la lampe LED est pincée dans la douille et maintenue en toute sécurité même en cas de secousse.
Afin de démonter cette ampoule LED, j'ai dû percer un trou d'un diamètre de 2,5 mm dans son boîtier en aluminium au niveau de la surface du circuit imprimé. L'emplacement du perçage doit être choisi de manière à ce que la perceuse n'endommage pas la LED en sortant. Si vous n'avez pas de perceuse sous la main, vous pouvez faire un trou avec un poinçon épais.
Ensuite, un petit tournevis est inséré dans le trou et, agissant comme un levier, le verre est soulevé. J'ai retiré le verre de deux ampoules sans aucun problème. Si la vérification des LED avec un testeur montre leur bon fonctionnement, le circuit imprimé est retiré.
Après avoir séparé la carte du corps de la lampe, il est immédiatement devenu évident que les résistances de limitation de courant avaient grillé dans l'une et dans l'autre lampe. Le calculateur a déterminé leur valeur nominale à partir des rayures, 160 Ohms. Étant donné que les résistances des ampoules LED de différents lots ont grillé, il est évident que leur puissance, à en juger par la taille de 0,25 W, ne correspond pas à la puissance libérée lorsque le driver fonctionne à la température ambiante maximale.
La carte de circuit imprimé du pilote était bien remplie de silicone et je ne l'ai pas déconnectée de la carte avec les LED. J'ai coupé les fils des résistances grillées à la base et les ai soudés à des résistances plus puissantes disponibles. Dans une lampe, j'ai soudé une résistance de 150 Ohms d'une puissance de 1 W, dans les deux secondes en parallèle de 320 Ohms d'une puissance de 0,5 W.
Afin d'éviter tout contact accidentel de la borne de la résistance, à laquelle la tension secteur est connectée, avec le corps métallique de la lampe, celle-ci a été isolée avec une goutte d'adhésif thermofusible. Il est étanche et constitue un excellent isolant. Je l'utilise souvent pour sceller, isoler et sécuriser les fils électriques et autres pièces.
La colle thermofusible est disponible sous forme de bâtonnets d'un diamètre de 7, 12, 15 et 24 mm de différentes couleurs, du transparent au noir. Il fond, selon les marques, à une température de 80-150°, ce qui permet de le fondre à l'aide d'un fer à souder électrique. Il suffit de couper un morceau de tige, de le placer au bon endroit et de le chauffer. La colle thermofusible acquerra la consistance du miel de mai. Après refroidissement, il redevient dur. Une fois réchauffé, il redevient liquide.
Après avoir remplacé les résistances, la fonctionnalité des deux ampoules a été restaurée. Il ne reste plus qu'à fixer le circuit imprimé et le verre de protection dans le corps de la lampe.
Lors de la réparation de lampes LED, j'ai utilisé des clous liquides « Montage » pour fixer les circuits imprimés et les pièces en plastique. La colle est inodore, adhère bien aux surfaces de tous les matériaux, reste plastique après séchage et présente une résistance thermique suffisante.
Il suffit de prélever une petite quantité de colle au bout d'un tournevis et de l'appliquer aux endroits où les pièces entrent en contact. Au bout de 15 minutes la colle tiendra déjà.
Lors du collage du circuit imprimé, afin de ne pas attendre, en maintenant le circuit imprimé en place, puisque les fils le poussaient vers l'extérieur, j'ai en plus fixé le circuit imprimé en plusieurs points à l'aide de colle chaude.
La lampe LED a commencé à clignoter comme une lumière stroboscopique
J'ai dû réparer quelques lampes LED avec des pilotes assemblés sur un microcircuit, dont le dysfonctionnement était que la lumière clignotait à une fréquence d'environ un hertz, comme dans une lumière stroboscopique.
Une instance de la lampe LED a commencé à clignoter immédiatement après avoir été allumée pendant les premières secondes, puis la lampe a commencé à briller normalement. Au fil du temps, la durée de clignotement de la lampe après l'allumage a commencé à augmenter et la lampe a commencé à clignoter en continu. La deuxième instance de la lampe LED s'est soudainement mise à clignoter en continu.
Après démontage des lampes, il s'est avéré que les condensateurs électrolytiques installés immédiatement après les ponts redresseurs dans les pilotes étaient tombés en panne. Il était facile de déterminer le dysfonctionnement puisque les boîtiers des condensateurs étaient gonflés. Mais même si le condensateur semble exempt de défauts d'apparence externes, la réparation d'une ampoule LED à effet stroboscopique doit quand même commencer par son remplacement.
Après avoir remplacé les condensateurs électrolytiques par des fonctionnels, l'effet stroboscopique a disparu et les lampes ont commencé à briller normalement.
Calculateurs en ligne pour déterminer les valeurs des résistances
par marquage de couleur
Lors de la réparation des lampes LED, il devient nécessaire de déterminer la valeur de la résistance. Selon la norme, les résistances modernes sont marquées en appliquant des anneaux colorés sur leur corps. 4 anneaux colorés sont appliqués aux résistances simples, et 5 aux résistances de haute précision.
Tout le monde connaît désormais les LED. La technologie moderne est tout simplement impensable sans eux. Il s'agit de lumières et de lampes LED, d'indications des modes de fonctionnement de divers appareils électroménagers, de rétroéclairage des écrans d'ordinateurs, de téléviseurs et bien d'autres choses dont on ne se souvient pas immédiatement. Tous les appareils répertoriés contiennent des diodes électroluminescentes visibles de différentes couleurs : rouge, vert, bleu (RVB), jaune, blanc. Les technologies modernes permettent d'obtenir presque toutes les couleurs.
En plus des LED visibles, il existe des LED infrarouges et ultraviolettes. Le principal domaine d'application de ces LED est celui des dispositifs d'automatisation et de contrôle. Assez pour se souvenir. Si les premiers modèles de télécommandes servaient exclusivement à contrôler les téléviseurs, elles servent désormais à contrôler les radiateurs muraux, les climatiseurs, les ventilateurs et même les appareils de cuisine, comme les multicuiseurs et les machines à pain.
Alors, qu’est-ce qu’une LED ?
En fait, ce n'est pas très différent de l'habituel - la même jonction p-n et la même propriété fondamentale de conductivité unidirectionnelle. En étudiant la jonction pn, il s'est avéré qu'en plus de la conductivité unidirectionnelle, cette même jonction possède plusieurs propriétés supplémentaires. Au cours de l'évolution de la technologie des semi-conducteurs, ces propriétés ont été étudiées, développées et améliorées.
Le radiophysicien soviétique (1903 - 1942) a grandement contribué au développement des semi-conducteurs. En 1919, il entre au célèbre et toujours connu laboratoire radio de Nijni Novgorod et, à partir de 1929, il travaille à l'Institut de physique et de technologie de Leningrad. L’un des domaines d’activité du scientifique était l’étude de la lueur faible et à peine perceptible des cristaux semi-conducteurs. C’est sur cet effet que fonctionnent toutes les LED modernes.
Cette faible lueur se produit lorsque le courant traverse la jonction pn dans le sens direct. Mais maintenant, ce phénomène a été tellement étudié et amélioré que la luminosité de certaines LED est telle qu'on peut tout simplement devenir aveugle.
La gamme de couleurs des LED est très large, presque toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Mais la couleur ne s’obtient pas en changeant la couleur du boîtier LED. Ceci est réalisé en ajoutant des impuretés dopantes à la jonction pn. Par exemple, l’introduction d’une petite quantité de phosphore ou d’aluminium produit des couleurs de teintes rouges et jaunes, tandis que le gallium et l’indium émettent de la lumière allant du vert au bleu. Le boîtier de la LED peut être transparent ou mat ; si le boîtier est coloré, il s'agit simplement d'un filtre de lumière qui correspond à la couleur de la jonction p-n.
Une autre façon d'obtenir la couleur souhaitée consiste à introduire un luminophore. Un phosphore est une substance qui produit de la lumière visible lorsqu’elle est exposée à d’autres rayonnements, même infrarouges. Les lampes fluorescentes en sont un exemple classique. Dans le cas des LED, la couleur blanche est obtenue en ajoutant un phosphore à un cristal bleu.
Pour augmenter l'intensité de l'émission, presque toutes les LED sont équipées d'une lentille de focalisation. Souvent, l'extrémité d'un corps transparent, de forme sphérique, est utilisée comme lentille. Dans les LED infrarouges, la lentille apparaît parfois opaque, de couleur gris fumé. Bien que récemment, les LED infrarouges aient été produites simplement dans un boîtier transparent, ce sont celles-ci qui sont utilisées dans divers systèmes de télécommande.
LED bicolores
Également connu de presque tout le monde. Par exemple, un chargeur pour téléphone portable : pendant la charge, le voyant s'allume en rouge, et une fois la charge terminée, il s'allume en vert. Cette indication est possible grâce à l'existence de LED bicolores, qui peuvent être de différents types. Le premier type est constitué de LED à trois bornes. Un paquet contient deux LED, par exemple verte et rouge, comme le montre la figure 1.
Figure 1. Schéma de connexion des LED bicolores
La figure montre un fragment d'un circuit avec une LED bicolore. Dans ce cas, une LED à trois bornes avec une cathode commune est affichée (parfois avec une anode commune) et sa connexion à celle-ci. Dans ce cas, vous pouvez allumer soit l’une soit l’autre LED, ou les deux à la fois. Par exemple, il sera rouge ou vert, et si deux LED sont allumées en même temps, il deviendra jaune. Si vous utilisez la modulation PWM pour régler la luminosité de chaque LED, vous pouvez obtenir plusieurs nuances intermédiaires.
Dans ce circuit, vous devez faire attention au fait que des résistances de limitation sont incluses séparément pour chaque LED, bien qu'il semblerait que vous puissiez vous en sortir avec une seule en l'incluant dans la sortie commune. Mais avec cet allumage, la luminosité des LED changera lorsqu'une ou deux LED seront allumées.
Quelle tension est nécessaire pour une LED ? Cette question peut être entendue assez souvent, posée par ceux qui ne connaissent pas les spécificités du fonctionnement des LED ou simplement par des personnes très éloignées de l'électricité. Dans ce cas, il faut expliquer que la LED est un appareil contrôlé par le courant et non par la tension. Vous pouvez allumer la LED au moins à 220 V, mais le courant qui la traverse ne doit pas dépasser le maximum autorisé. Ceci est réalisé en connectant une résistance de ballast en série avec la LED.
Mais néanmoins, en se rappelant la tension, il convient de noter qu'elle joue également un rôle important, car les LED ont une tension directe élevée. Si pour une diode au silicium conventionnelle, cette tension est d'environ 0,6...0,7 V, alors pour une LED, ce seuil commence à partir de deux volts et plus. La LED ne peut donc pas être allumée avec une tension de 1,5 V.
Mais avec cette connexion, soit 220V, il ne faut pas oublier que la tension inverse de la LED est assez faible, pas plus de quelques dizaines de volts. Par conséquent, des mesures spéciales sont prises pour protéger la LED des tensions inverses élevées. Le moyen le plus simple consiste à contre-connecter en parallèle une diode de protection, qui peut également ne pas être particulièrement haute tension, par exemple KD521. Sous l'influence d'une tension alternative, les diodes s'ouvrent alternativement, se protégeant ainsi des tensions inverses élevées. Le schéma de circuit pour connecter la diode de protection est illustré à la figure 2.
Figure 2. Diagramme de connexion parallèlement à la LED diode de protection
Des LED bicolores sont également disponibles dans un emballage avec deux bornes. Dans ce cas, la couleur de la lueur change lorsque la direction du courant change. Un exemple classique est l’indication du sens de rotation d’un moteur à courant continu. Il ne faut pas oublier qu'une résistance de limitation doit être connectée en série avec la LED.
Récemment, une résistance de limitation est simplement intégrée à la LED, puis, par exemple, sur les étiquettes de prix du magasin, ils écrivent simplement que cette LED est évaluée à 12 V. Les LED clignotantes sont également marquées par tension : 3V, 6V, 12V. Il y a un microcontrôleur à l'intérieur de ces LED (vous pouvez même le voir à travers le boîtier transparent), donc toute tentative de modification de la fréquence de clignotement ne produit aucun résultat. Avec ce marquage, vous pouvez allumer la LED directement sur l'alimentation à la tension spécifiée.
Développements des radioamateurs japonais
Il s'avère que la radioamateur est pratiquée non seulement dans les pays de l'ex-URSS, mais aussi dans un « pays électronique » comme le Japon. Bien sûr, même un radioamateur japonais ordinaire n'est pas en mesure de créer des appareils très complexes, mais les solutions de circuits individuels méritent qu'on s'y intéresse. On ne sait jamais dans quel schéma ces solutions pourraient être utiles.
Voici un aperçu d’appareils relativement simples utilisant des LED. Dans la plupart des cas, le contrôle est effectué à partir de microcontrôleurs, et il n'y a aucun moyen d'y échapper. Même pour un circuit simple, il est plus facile d'écrire un programme court et de souder le contrôleur dans un boîtier DIP-8 que de souder plusieurs microcircuits, condensateurs et transistors. Un autre aspect intéressant est que certains microcontrôleurs peuvent fonctionner sans aucune pièce attachée.
Circuit de commande LED bicolore
Un schéma intéressant pour contrôler une puissante LED bicolore est proposé par les radioamateurs japonais. Plus précisément, il utilise deux LED puissantes avec un courant allant jusqu'à 1A. Mais il faut supposer qu’il existe également de puissantes LED bicolores. Le diagramme est présenté à la figure 3.
Figure 3. Circuit de commande pour une puissante LED bicolore
La puce TA7291P est conçue pour contrôler les moteurs à courant continu de faible puissance. Il propose plusieurs modes, à savoir : rotation avant, rotation arrière, arrêt et freinage. L'étage de sortie du microcircuit est assemblé à l'aide d'un circuit en pont, qui permet d'effectuer toutes les opérations ci-dessus. Mais cela valait la peine de faire preuve d'un peu d'imagination et voilà, le microcircuit a un nouveau métier.
La logique du microcircuit est assez simple. Comme le montre la figure 3, le microcircuit dispose de 2 entrées (IN1, IN2) et de deux sorties (OUT1, OUT2), auxquelles sont connectées deux LED puissantes. Lorsque les niveaux logiques aux entrées 1 et 2 sont identiques (00 ou 11 ne fait aucune différence), alors les potentiels de sortie sont égaux, les deux LED sont éteintes.
A différents niveaux logiques aux entrées, le microcircuit fonctionne comme suit. Si l'une des entrées, par exemple IN1, a un niveau logique faible, alors la sortie OUT1 est connectée au fil commun. La cathode de la LED HL2 est également connectée au fil commun via la résistance R2. La tension à la sortie OUT2 (s'il y en a une logique à l'entrée IN2) dépend dans ce cas de la tension à l'entrée V_ref, ce qui permet de régler la luminosité de la LED HL2.
Dans ce cas, la tension V_ref est obtenue à partir des impulsions PWM du microcontrôleur à l'aide de la chaîne d'intégration R1C1, qui régule la luminosité de la LED connectée à la sortie. Le microcontrôleur contrôle également les entrées IN1 et IN2, ce qui permet d'obtenir une grande variété de nuances de lumière et d'algorithmes de contrôle des LED. La résistance de la résistance R2 est calculée en fonction du courant maximum admissible des LED. Comment procéder sera décrit ci-dessous.
La figure 4 montre la structure interne de la puce TA7291P et son schéma fonctionnel. Le diagramme est tiré directement de la fiche technique, il montre donc un moteur électrique comme charge.
Graphique 4.
À l'aide du schéma fonctionnel, il est facile de retracer les chemins de courant à travers la charge et les méthodes de contrôle des transistors de sortie. Les transistors sont allumés par paires, en diagonale : (haut gauche + bas droit) ou (haut droit + bas gauche), ce qui permet de changer la direction et la vitesse du moteur. Dans notre cas, allumez une des LED et contrôlez sa luminosité.
Les transistors inférieurs sont contrôlés par les signaux IN1, IN2 et sont simplement conçus pour activer et désactiver les diagonales du pont. Les transistors supérieurs sont contrôlés par le signal Vref, ils régulent le courant de sortie. Le circuit de commande, représenté simplement par un carré, contient également une protection contre les courts-circuits et autres circonstances imprévues.
La loi d'Ohm, comme toujours, sera utile dans ces calculs. Soit les données initiales pour le calcul les suivantes : tension d'alimentation (U) 12V, courant à travers la LED (I_HL) 10mA, la LED est connectée à une source de tension sans transistors ni microcircuits comme indicateur de mise sous tension. La chute de tension aux bornes de la LED (U_HL) est de 2 V.
Ensuite, il est bien évident que la résistance de limitation recevra une tension (U-U_HL) - deux volts ont été "consommés" par la LED elle-même. Alors la résistance de la résistance de limitation sera
R_o = (U-U_HL) / I_HL = (12 - 2) / 0,010 = 1000(Ω) ou 1KOhm.
N'oubliez pas le système SI : tension en volts, courant en ampères, résultat en Ohms. Si la LED est allumée par un transistor, alors dans la première parenthèse, la tension de la section collecteur-émetteur du transistor ouvert doit être soustraite de la tension d'alimentation. Mais, en règle générale, personne ne le fait jamais ; une précision au centième de pour cent n'est pas nécessaire ici, et cela ne fonctionnera pas en raison de la dispersion des paramètres des pièces. Tous les calculs dans les circuits électroniques donnent des résultats approximatifs, le reste doit être réalisé par débogage et réglage.
LED tricolores
En plus des bicolores, ils se sont récemment généralisés. Leur objectif principal est l'éclairage décoratif des scènes, des fêtes, des célébrations du Nouvel An ou des discothèques. Ces LED ont un corps avec quatre bornes, dont l'une est une anode ou une cathode commune, selon le modèle spécifique.
Mais une ou deux LED, même tricolores, ne sont pas d'une grande utilité, il faut donc les combiner en guirlandes, et pour contrôler les guirlandes utiliser toutes sortes de dispositifs de contrôle, que l'on appelle le plus souvent des contrôleurs.
Assembler des guirlandes de LED individuelles est ennuyeux et sans intérêt. Par conséquent, ces dernières années, l'industrie a commencé à produire des bandes basées sur des LED tricolores (RVB). Si des rubans monochromes sont produits pour une tension de 12 V, la tension de fonctionnement des rubans tricolores est souvent de 24 V.
Les bandes LED sont marquées par tension car elles contiennent déjà des résistances de limitation, elles peuvent donc être connectées directement à une source de tension. Les sources sont vendues au même endroit que les cassettes.
Des contrôleurs spéciaux sont utilisés pour contrôler les LED et les bandes tricolores afin de créer divers effets d'éclairage. Avec leur aide, il est possible de simplement changer de LED, de régler la luminosité, de créer divers effets dynamiques, ainsi que de dessiner des motifs et même des peintures. La création de tels contrôleurs attire de nombreux radioamateurs, naturellement ceux qui savent écrire des programmes pour microcontrôleurs.
En utilisant une LED tricolore, vous pouvez obtenir presque toutes les couleurs, car la couleur sur un écran de télévision est également obtenue en mélangeant seulement trois couleurs. Il convient ici de rappeler un autre développement des radioamateurs japonais. Son schéma de circuit est illustré à la figure 5.
Figure 5. Schéma de connexion des LED tricolores
Une puissante LED tricolore de 1 W contient trois émetteurs. Avec les valeurs de résistance indiquées dans le schéma, la couleur de la lueur est blanche. En sélectionnant les valeurs des résistances, un léger changement de teinte est possible : du blanc froid au blanc chaud. Dans la conception de l'auteur, la lampe est conçue pour éclairer l'intérieur d'une voiture. Ils (les Japonais) devraient sûrement être tristes ! Afin de ne pas se soucier du maintien de la polarité, un pont de diodes est prévu à l'entrée de l'appareil. L'appareil est monté sur une maquette et est illustré à la figure 6.
Figure 6. Carte de développement
Le prochain développement des radioamateurs japonais est également de nature automobile. Ce dispositif d'éclairage de plaque d'immatriculation, bien entendu, avec des LED blanches est représenté sur la figure 7.
Figure 7. Schéma d'un dispositif d'éclairage de plaque d'immatriculation sur LED blanches
La conception utilise 6 LED puissantes et ultra lumineuses avec un courant maximum de 35 mA et un flux lumineux de 4 lm. Pour augmenter la fiabilité des LED, le courant qui les traverse est limité à 27 mA à l'aide d'une puce stabilisatrice de tension connectée comme circuit stabilisateur de courant.
Les LED EL1...EL3, la résistance R1 et le microcircuit DA1 forment un stabilisateur de courant. Un courant stable traversant la résistance R1 maintient une chute de tension à ses bornes de 1,25 V. Le deuxième groupe de LED est connecté au stabilisateur via exactement la même résistance R2, de sorte que le courant traversant le groupe de LED EL4...EL6 sera également stabilisé au même niveau.
La figure 8 montre un circuit convertisseur pour alimenter une LED blanche à partir d'une cellule galvanique avec une tension de 1,5 V, ce qui n'est clairement pas suffisant pour allumer la LED. Le circuit convertisseur est très simple et est contrôlé par un microcontrôleur. En fait, le microcontrôleur a une fréquence d'impulsion d'environ 40 KHz. Pour augmenter la capacité de charge, les broches du microcontrôleur sont connectées par paires en parallèle.
Figure 8.
Le schéma fonctionne comme suit. Lorsque les broches PB1, PB2 sont au niveau bas, les sorties PB0, PB4 sont au niveau haut. A ce moment, les condensateurs C1, C2 sont chargés à environ 1,4 V via les diodes VD1, VD2. Lorsque l'état des sorties du contrôleur change à l'opposé, la somme des tensions de deux condensateurs chargés plus la tension de la batterie sera appliquée à la LED. Ainsi, près de 4,5 V seront appliqués à la LED dans le sens direct, ce qui est largement suffisant pour allumer la LED.
Un tel convertisseur peut être assemblé sans microcontrôleur, simplement sur une puce logique. Un tel diagramme est présenté à la figure 9.
Graphique 9.
Un générateur d'ondes carrées est monté sur l'élément DD1.1 dont la fréquence est déterminée par les calibres R1, C1. C'est à cette fréquence que la LED clignotera.
Lorsque la sortie de l'élément DD1.1 est élevée, la sortie de DD1.2 est naturellement élevée. A ce moment, le condensateur C2 est chargé via la diode VD1 à partir de la source d'alimentation. Le chemin de charge est le suivant : plus l'alimentation - DD1.1 - C2 - VD1 - DD1.2 - moins l'alimentation. À ce stade, seule la tension de la batterie est appliquée à la LED blanche, ce qui n'est pas suffisant pour allumer la LED.
Lorsque le niveau à la sortie de l'élément DD1.1 devient bas, un niveau haut apparaît à la sortie de DD1.2, ce qui entraîne le blocage de la diode VD1. Par conséquent, la tension sur le condensateur C2 est additionnée à la tension de la batterie et cette somme est appliquée à la résistance R1 et à la LED HL1. Cette quantité de tension est largement suffisante pour allumer la LED HL1. Puis le cycle se répète.
Comment tester une LED
Si la LED est neuve, alors tout est simple : la borne légèrement plus longue est la borne positive ou l'anode. C'est celle-ci qu'il faut relier au positif de la source d'alimentation, sans oublier bien entendu la résistance de limitation. Mais dans certains cas, par exemple, la LED a été soudée à partir d'une ancienne carte et ses fils ont la même longueur, un test de continuité est nécessaire.
Les multimètres se comportent de manière quelque peu incompréhensible dans une telle situation. Par exemple, un multimètre DT838 en mode test de semi-conducteurs peut simplement allumer légèrement la LED testée, mais l'indicateur indique une coupure.
Par conséquent, dans certains cas, il est préférable de vérifier les LED en les connectant via une résistance de limitation à une source d'alimentation, comme le montre la figure 10. La valeur de la résistance est de 200...500 Ohm.
Figure 10. Circuit de test des LED
Figure 11. Séquence de LED
Le calcul de la résistance de la résistance de limitation est simple. Pour ce faire, vous devez additionner la tension directe sur toutes les LED, la soustraire de la tension de la source d'alimentation et diviser le reste résultant par le courant donné.
R = (U - (U_HL_1 + U_HL_2 + U_HL_3)) / I
Supposons que la tension d'alimentation soit de 12 V et que la chute de tension aux bornes des LED soit de 2 V, 2,5 V et 1,8 V. Même si les LED proviennent du même boîtier, il peut toujours y avoir une telle dispersion !
Selon les conditions du problème, le courant est réglé à 20 mA. Il ne reste plus qu'à substituer toutes les valeurs dans la formule et apprendre la réponse.
R = (12- (2 + 2,5 + 1,8)) / 0,02 = 285Ω
Figure 12. Connexion parallèle des LED
Sur le fragment de gauche, les trois LED sont connectées via une résistance de limitation de courant. Mais pourquoi ce schéma est-il barré, quels sont ses défauts ?
C'est là que la variation des paramètres des LED entre en jeu. Le courant le plus important circulera à travers la LED qui présente une chute de tension plus petite, c'est-à-dire une résistance interne plus petite. Par conséquent, avec cet allumage, il ne sera pas possible d'obtenir une lueur uniforme des LED. Par conséquent, le circuit correct doit être considéré comme le circuit illustré à la figure 12 à droite.
