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| Présentation |
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La led est à la fois une amie du modéliste
et (si l´on en croit les questions que j´ai entendu poser dans les boutiques) une inconnue. Ptitrain va
s´essayer avec son génie propre (:¬) à publier sur ce composant (ancien mais
en constante amélioration) quelques pages qui auront comme signes particuliers d´être
le plus à jour possible (grâce aux interventions des abonnés de la Liste
Ptitrain), sans fautes de dessin ou d´orthographe (ou immédiatement corrigées !).
N´hésitez pas à intervenir, sur cette liste ou directement auprès de JiDé.
Les avantages que le
modéliste retire de l´utilisation d´une led par rapport à une ampoule classique à incandescence
sont les suivants : — Une consommation
d´énergie réduite (30 fois moins de watts qu´une petite ampoule
12 V), avec un courant d´une dizaine de milliampères. — Grâce à cela,
dégagement de chaleur minime (insensible au doigt). — Une durée
de vie très importante (100 000 heures : je pourrais jouer une heure par
jour sur mon réseau pendant 274 années !) : quand on place des leds dans
les phares d´une locomotive (1) ou dans les feux d´un signal,
on n´est pas obligé de penser en priorité au démontage et à la
maintenance ; on soude, on colle, on peint par-dessus...  — Maintenant,
des prix faibles ; n´hésitez pas à les acheter
par quantités — les leds fonctionnent mieux si elles sont toutes exactement du même
modèle. On trouve des pochettes de 50 ou 100 ! — Une
gamme de couleurs qui s´agrandit d´année en année.
Des formes et des tailles offrant un grand
choix, peut-être même l´“embarras” du choix (au sens : on ne sait
plus quoi choisir) !
Le schéma ci-contre  est
celui d´une led typique : un corps lumineux et deux pattes à souder. La led étant
un composant polarisé (c´est-à-dire dont le sens d´utilisation
est crucial), on reconnaît le fil qui va vers le “plus” de l´alimentation
grâce à plusieurs repères :
— Le premier :
le fil qui va vers le plus est plus long que l´autre. Mon repère à moi, c´est :
le plus long va vers le pluss :¬)
— Second indice :
sur la plupart des modèles, un méplat sur le corps lumineux se trouve du côté de
la cathode : utile quand on récupère des leds qui ont déjà été utilisées
et dont les fils sont de longueur égale ! J´ai aussi un moyen mnémotechnique :
le méplat va vers le moins...
— Troisième
possibilité : plus de fils, pas de méplat ? Regardez par transparence la
led et répérez les deux pôles grâce aux macrophotos vraiment
intéressantes qui sont visibles sur le site
d´Alain Mionnet. Où l´on voit une partie, très grosse, comme une coupe
(à champagne), c´est la cathode.
Pour bénéficier des grandes qualités
de ces composants, il faut prendre des précautions. Ils sont immortels, mais sensibles !
Une led est représentée  comme
une diode, par une flèche, sur les schémas ; il faut toujours l´alimenter
de telle sorte que le courant passe dans le sens de cette flèche.
La led est une diode, mais elle ne s´allume que si elle traversée dans le sens passant
(de l´anode vers la cathode). Branchée à l´envers, la led ne s´allume
pas (dans certains cas, cela peut même la tuer).
Enfin, le courant dans la led doit IMPÉRATIVEMENT être
limité à la valeur prévue par le fabricant. Si on ne le connaît pas, pour
les leds traditionnelles, on peut faire des essais (avec une seule led du lot qui peut être
sacrifiée) avec 10 mA puis augmenter si la luminosité paraît anormalement
faible.
Dernière caractéristique : la
tension aux bornes de la led qui servira à nos calculs. On trouve cette donnée sur
le catalogue lors de l´achat... Pour des leds de récup, on supposera 1,6 volt pour
les rouges-jaunes-vertes, 3,5 volts pour les bleues-blanches.
Le schéma standard pour assurer le courant
optimum comprend une résistance en série avec la led  .
La valeur de cette résistance est calculée (très simplement) grâce à la
loi de Monsieur Ohm 
 Exemple :
je veux mettre une led rouge ordinaire comme voyant de fonctionnement d´un petit montage alimenté sous
12 volts. D´après le vendeur, le courant dans la led devra être 10 milliampères
et la tension aux bornes de la led 1,6 volt.
Alim
(de 12 V) moins tension de la led (1,6) = 10,4 V.
Courant = 10,4 (volts)/10 (milliampères) = 1,04 (kilohm).
Arrondissons le chiffre : la résistance en série fera donc 1 kilohm. (Les
résistances les plus petites, dites “quart de watt”, feront l´affaire pour
toutes les leds ordinaires. Achetez-les aussi en quantité, vous y gagnerez.)
Si on place une led comme phare d´une locomotive
ou feu rouge dans un fanal de fin de convoi (prévoir une diode normale en série pour
que la led ne s´allume que dans le sens marche avant), il faudra que la résistance soit
calculée en fonction de la tension maximale sur son réseau : jusqu´à 15 volts
pour un transfo Fleischmann ! Bien sûr, comme dans le cas des ampoules classiques, la
luminosité du feu fluctuera selon la vitesse du train, sauf montages améliorés
(cf. ci-dessous)...
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| Acheter des leds |
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Hélas, les vendeurs n´ont pas toujours
la grâce de vous indiquer tout ce que vous voulez savoir ou vous délivrent les infos
sous forme “hors normes” ! Dans le catalogue papier de Conrad on
trouve indifféremment les mots “tension de passage”, “Uf”, “caractéristique”...
tout cela suivi d´un chiffre en “V”... On en déduit que c´est la tension
de fonctionnement conseillée ! Ce sont parfois deux chiffres : tension typique,
tension maximale (exemple : 2,7-3,2 V).
Pour le courant, on trouve “If”, “consommation”, “type
de courant de service”, “courant de passage”... (tout ça dans la même
page !). Comme ces vocables sont suivis des lettres “mA”, on comprend qu´il
s´agit du courant conseillé...
Un troisième nombre est souvent rencontré,
qui représente la luminosité de la led : “millicandela” (mcd en
abrégé, lui aussi orthographié au petit bonheur la chance : par exemple“Mcd”,
ce qui vaudrait mille millions de mcd, si on cherchait la petite bête :¬)
Sélectronic et
les Alliance sont beaucoup plus sérieux à ce
sujet. Et Radiospares (le Fauchon de l´électronique — ce
qui n´est pas une critique : emballage soigné, livraison rapide...) est encore
plus clair...
Accessoirement, les vendeurs peuvent indiquer la
longueur d´onde (en nm, nanomètres), c´est la couleur ; l´angle de
diffusion (les leds n´offrent pas comme les ampoules une luminosité tous azimuts, mais éclairent
l´intérieur d´un cône, comme une lampe torche, plutôt réduit) ;
et la tension inverse admissible (si la led est montée à l´envers, elle résiste à une
tension inverse quelquefois très faible, jusqu´à 4 volts ; dans le
doute, s´abstenir d´un montage en inverse).
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| Les leds “spéciales” |
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 Les
plus traditionnelles des leds sont rondes (cylindres à bout bombé de
3 ou 5 mm de diamètre) et sont de couleurs rouge, orangé,
jaune, vert, ambre. Mais on sait maintenant fabriquer des couleurs qu´on jugeait hier “impossibles” (le bleu),
et aussi (en mettant plusieurs leds de trois couleurs dans  le
même boîtier) le blanc et le multicolore (leds R.V.B. ;
sont appelées à tort “256 couleurs” mais on peut en tirer toutes les couleurs
possibles y compris le blanc, comme d´un écran télé rouge-vert-bleu ;
chères, voire très chères, et avec des caractéristiques d´alimentation
très spéciales). On trouve des leds de taille miniature,
2 mm, 1,9 mm voire jusqu´à 1 mm ; attention, c´est la taille
du corps éclairant (voir fig. ci-contre ),
la led elle-même est plus grosse et devra être cachée dans le modèle. Les
leds “cristal” ont un corps transparent, non coloré ;
mais, une fois allumées, elles se comportent comme les autres, avec les mêmes couleurs.
Des
leds sont vendues avec des formes différentes : carrées, rectangulaires, triangulaires,
cylindriques plates... bien utiles dans le montage de T.C.O. On peut tailler, à la lime ou
au tour, le corps de la led, pourvu qu´on ne touche pas aux parties vitales de l´intérieur
(retournez voir les photos d´Alain
Mionnet pour comprendre le fonctionnement intime de la led). Dans Loco-Revue on a vu un
amateur tailler en boule des leds destinées à représenter des candélabres
fonctionnels ! Attention : ne limez pas non plus la face éclairante, taillée
et polie de façon à assurer une luminosité maximale.
Certaines
leds sont bicolores, en général rouge-vert : elles ont trois pattes (une anode
rouge, une anode verte, une cathode commune, voir fig.  )
ou seulement deux (changement de couleur par inversion de tension).
Certaines
leds sont à très faible consommation (p. ex. 2 mA) ; utiles dans le
cas de voyants de T.C.O. qui pourront dès lors être commandés par de la logique “CMOS” (courante
et pas chère mais limitée à 10 mA). Cela allège le câblage
du T.C.O. Le schéma habituel, lourd, utilise un transistor pilote (driver) pour chaque led,
comme  sur ce schéma).
Des  leds
spéciales contiennent un circuit électronique qui les rend naturellement clignotantes
(leur tension conseillée est généralement de 5 volts). Ça économise
un montage non négligeable — malheureusement, ces leds clignotantes sont très
chères et n´existent pas dans toutes les couleurs ou dans toutes les formes... Mais
on a découvert qu´une seule led clignotante, en série avec d´autres leds “normales”, ça
donnait un montage entièrement clignotant ! Voilà le
schéma (qui clignote lui aussi :¬) dû au Suédois Rutger
Friberg et traduit pour vous par Ptitrain. On masquera la “vraie” led
clignotante si sa couleur ou sa forme ne plaisent pas...
D´autres
sont munies d´une résistance intégrée et on peut les brancher directement
sur du + 5 ou + 12 volts. D´autres circuits permettent de brancher une led sur
le “secteur” 220 volts (attention : danger !  À ne
réaliser qu´en toute connaissance de cause) :
On
trouve, moins immédiatement utiles en modélisme, des leds de très grande taille
(10 à 18 mm de diamètre) et super-lumineuses (jusqu´à 5000 mcd !) ; Doc
Toofoo en a utilisé par exemple pour baliser chez lui, la nuit, le chemin de la chambre
aux toilettes  Suffisamment
puissantes pour bien éclairer (au ras du sol), pas assez pour réveiller ! C´est
aussi grâce à ces composants que la roue avant de la trottinette de Mme JiDé, équipée
d´une dynamo intégrée et de leds moulées dans son pneu, peut émettre
en roulant des gerbes de lumière colorée, pour la plus grande joie des petits et des
grands !
Certaines
leds émettent une lumière invisible (infrarouge) ; elles servent à fabriquer
des barrières lumineuses grâce à un récepteur lui aussi sensible à l´infrarouge
(détection de passage des trains, voir par exemple Rob Paisley ;
télécommandes pour télé, ou pour la
géniale T.T.T. :¬)
D´autres
inventions sont à attendre dans ce domaine, qui reste tout à fait dans l´actualité de
la “technologie”, ainsi que des baisses de prix sur les leds les plus nouvelles (blanches,
R.V.B.). Par exemple, leds blanches “monopuce” à 2,6 euros/pièce (achetées
par dix chez Radiospares)...
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| Schémas améliorés,
liens Internet |
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Leds
commandées par un ampli opérationnel (cf. le site de Rob Paisley, cette page est en
cours de traduction par Ptitrain). Pour une stabilisation de la
luminosité lors de l´utilisation de leds “embarquées”, voir la
page “Leds” d´Alain Mionnet (montage d´un
petit 317 en générateur de courant constant). Les sources de courant sont très
intéressantes : quand on fournit à une led un courant toujours identique, on se
moque de la tension !
D´autres
schémas simples sont à trouver dans la
page “Leds” ci-dessus, régulièrement mise à jour. J´ai
personnellement un petit faible pour cet autre schéma d´après Rutger
Friberg car, alimentées sous 3 V, puis 6, 9, 12 volts (jusqu´à 25 V,
dit l´auteur dans son livre Model Railroad Electronics), ses leds n´ont pas montré la
moindre différence de luminosité :
Le montage tient dans moins d´un centimètre
cube et coûte moins de... 0,5 euro !
(Sur la photo, à droite, le montage testé et garanti par Ptitrain !) Notez
que l´auteur s´accorde le droit de mettre deux leds en parallèle (ce qui est généralement
déconseillé) car ici le courant est contrôlé et fixe. La diode D est là pour
que des leds (rouges à l´arrière ou blanches à l´avant) ne s´allument
que pour un sens de marche.
Les
leds sont quelquefois suralimentées pendant des temps très courts : une surintensité pendant
une microseconde toutes les millisecondes par exemple. Cela permet entre autres d´augmenter
la portée d´une diode infrarouge de télécommande. La led supporte ce régime
car elle “se repose” pendant tout le temps où elle n´est pas alimentée
(cela correspond dans l´exemple ci-dessus à un être humain qui travaillerait un
jour tous les quatre ans : j´aimerais bien être une led )
Consommant
peu, les leds “embarquées” seront avantageusement alimentées par des accumulateurs
ou des condensateurs réservoirs (“feux arrière de convoi”).
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 Une
led peut être facilement alimentée en courant alternatif (sortie dite “accessoires” des
transfos train). Il faut simplement ajouter au montage habituel une diode “normale” pour
forcer le courant à ne passer dans la led que dans un sens. |
Le
montage de leds en parallèle est déconseillé par de nombreux auteurs. Lors du
montage en série, on considérera que le courant est le même que pour une led
seule, et que la tension aux bornes du groupe de leds sera multipliée par le nombre de leds.
Dans un montage en série, les leds devront être totalement identiques (même couleur,
achetées ensemble) ; si l´on doit mettre en série des diodes de couleurs
différentes, il faudra placer une résistance en parallèle sur celle qui paraîtrait
trop lumineuse.
Curiosité :
un montage paru dans Model Railroader (avril 2000, page 83) : tension constante
grâce à un 317, mais pas de limitation de courant (schéma jamais vu auparavant,
à éviter absolument). |
Ptitrain 
