 On a vu dans la page précédente
les bases de l´utilisation des leds. Étudions aujourd´hui les particularités des associations
de leds. Ces composants sont des semi-conducteurs et n´obéissent tout simplement pas à la
loi d´Ohm !
| Rappel de la loi d´Ohm:R
= U / I; I =
U / R; U =
R I |
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| Montage en série |
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Figure A ci-dessous  :
une seule led. Quand on l´a achetée, le vendeur nous a donné ses deux caractéristiques primordiales
— chute de tension UD et courant optimal ID ! Par exemple, 2 volts
et 10 mA. Il ne faut pas trop s´écarter de ces deux valeurs sinon la led ne va pas éclairer
assez ou bien va péter !
Sur le schéma les tensions
U sont figurées par des flèches rouges ; ces flèches
sont dirigées vers le haut puisque, plus on monte dans le schéma, plus la tension est élevée
(maxi = 12 volts, tout en haut ; mini = zéro, tout en bas). Les courants I
sont représentés par des flèches bleues qui vont vers le bas,
car le courant “coule” toujours du “plus” vers la masse..
La tension U choisie pour
tous nos montages étant de 12 volts continu (c´est aussi la tension normale sur les rails), on doit
faire chuter la tension de : 12 volts moins 2 volts soit 10 volts, et limiter le courant à 10 mA.
On choisit pour ce faire une résistance R en suivant la loi d´Ohm :
où R (résistance en ohms) est la valeur qu´on cherche, UR (chute de tension U dans la
R) vaut 10 volts et I vaut 10 mA soit 0,01 ampère. 10 divisé par 0,01 égale 1000 :
la résistance doit valoir 1000 ohms (soit 1 k ).
Figure B  on ajoute une
deuxième led, identique, en série avec la première. Le courant reste-t-il égal ? Non !
Car la 2e led introduit une deuxième chute de tension de 2 volts... Comme R n´a pas été
changée, la chute de tension à ses bornes est inférieure de 2 V (soit 8 V maintenant
au lieu de 10 V tout à l´heure). Et le nouveau courant (loi d´Ohm prise dans l´autre sens :
I = U/R) est de :
| I = UR / R = 8/1000 = 0,008 A (8 mA) |
Le courant est plus faible que tout à l´heure
et les leds éclairent moins. Figure C : trois leds sont maintenant en série.
Calculez I, il a encore diminué, les leds éclairent à peine !
Solution du problème en figure D
: si l´on veut avec trois leds conserver l´éclairement optimal de la
figure A, c´est R que l´on va devoir modifier. Les leds “bouffent”
6 volts, R doit donc faire chuter U de 6 volts seulement. R = UR/I = 6/0,01 = 600 ohms.
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| Montage en parallèle |
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Reprenons notre montage simple, avec une seule led et
une R de 1000 (
figure E, identique à la A de tout à l´heure).
La led consomme 10 mA.
Figure F ajoutons une
deuxième led en parallèle. Comment varie le courant ? Eh bien, il ne
varie pas ! Puisque R est identique, et que UD est toujours 2 volts, I reste le même !
Chaque led va en voir passer la moitié, et donc briller presque deux fois moins !
Fig. G : avec trois
leds (cas d´une locomotive allemande ou belge), c´est pire : 10 mA divisé par trois !
Seule solution : encore une fois, modifier R. Nous
devrions avoir un I de 30 mA qui se divisera en trois au niveau des leds (3 x 10 mA). R va devoir être
recalculée en conséquence (figure H  ) :
| R = UR / I = 10/0,030 = 333 ohms |
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| ATTENTION : tous les ouvrages
déconseillent la mise en parallèle de leds, car il faut pour cela que les leds soient absolument identiques !
On réservera donc ce montage risqué à des leds de couleurs et taille identiques et achetées
le même jour au même endroit. |
NOTE : pourquoi mettre en parallèle
(ce qui est risqué, donc) plutôt qu´en série ? Pour avoir une chute de tension
moindre — c´est bien utile pour illuminer nos locos et fourgons. En parallèle, les leds embarquées
dans les véhicules vont s´allumer à partir de 3 ou 4 volts sur la voie ; en série, il
leur faudrait 7 ou 8 volts pour briller autant... Quand on n´est pas limité ainsi par un problème
de tension, la mise en parallèle doit donc être évitée.
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| Un petit exercice ? |
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On a acheté des leds
blanches de caractéristiques UD = 2,5 V et I = 20 mA et des leds rouges avec
UD = 1,7 V et I = 15 mA.
Comment brancher dans une locomotive deux leds rouges
(feux arrière) et trois leds blanches (fanaux avant) ? 
Déconseillons le montage J car, si l´on fournit 20 mA à chaque
led blanche, ça donnerait 30 mA à chaque led rouge alors que nous savons qu´elle en veut
15 ! (1)
Réponse  :
on devra compliquer selon le montage K, avec deux branches différentes et deux
R. Il ne vous reste plus qu´à calculer (2) les valeurs de ces deux R ! |
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