Alimentation de LED

Commande de LED en alternatif ou continu
Les LED sont des diodes qui ont la particularité d’émettre de la lumière lorsqu’elles sont traversées par un courant.
Une diode (ou une LED) ne conduit le courant que dans un seul sens.
Conventionnellement, du pôle plus vers le pôle moins, la diode conduira si la bague circulaire imprimée sur la diode (ou le côté
de la LED qui a une partie plate au lieu d'être rond) est du côté du moins.
Pour s'en souvenir, ce côté s'appelle Cathode, symbolisé par un K, ce qui rappelle le schéma d'une diode
, et le côté où
se trouve la bague correspond à la barre du K et au côté moins "-".
Contrainte en courant
Dans le sens où la diode conduit, elle fait "chuter" la tension (0,7 volts pour une diode 1N4007 ou 1N4148, de 1,6 à 3 volts pour
une LED). Si le courant dépasse une certaine valeur (1A pour 1N4007, 75mA pour 1N4148, 20mA pour une LED), la diode
"grille" et se met en général en court-circuit.
Pour éclairer, une LED usuelle a besoin d'être traversée par un courant d'au moins 5mA. Elle grille si le courant dépasse 20mA.
Pour avoir environ 10mA sur une alimentation 12v, on peut simplement mettre en série avec la LED une résistance de 1kohm
(compte-tenu de la chute de tension de 2v dans la LED). Avec un transfo d'accessoires en 14v alternatif, on doit se souvenir que
la tension crête est 14x1,4=20v et il faut mettre une résistance de 1,8 ou 2,2kohms en série avec la LED, au lieu de 1kohms.
Il faut éviter de mettre les LED en parallèle, car comme il est pratiquement impossible qu’elles aient rigoureusement la même
chute de tension, l’une d’elles conduira avant les autres et supportera seule le courant prévu pour tout le groupe.
Contrainte en tension
Dans le sens où elle ne conduit pas, la diode se comporte presque comme un isolant (quelques micro-ampères), jusqu'à une
certaine tension, dite "tension inverse de claquage". Au-delà, elle se met en court circuit. Une diode type 1N4007 supporte 1000
volts en inverse, seulement 75v pour une 1N4148, et, seulement quelques volts dans le cas d'une LED (environ 5v).
Pour une alimentation en alternatif (ou DCC), il faut donc protéger une LED pour qu'elle ne claque pas pendant l'alternance où
elle est alimentée à l'envers.
Si l'on met une diode classique en série avec la LED, dans le même sens, le tout en série avec la résistance, on ne protège pas la
LED contre la tension inverse, mais la diode en série va limiter le courant inverse à quelques micro-ampères et donc empêcher a
priori la LED de recevoir assez d'énergie pour être détruite (elle risque toutefois d’être endommagée).
Si l'on met une diode classique en parallèle avec la LED, mais en sens inverse, et le tout en série avec la résistance, cette diode
conduira dès que la tension inverse sera supérieure à 0,7v et la LED sera protégée.
Montages pratiques
Le plus simple pour alimenter une LED en limitant son courant et en la protégeant de la
tension inverse est le schéma classique avec une résistance en série représenté ci-contre.
Si la tension peut s’inverser, une diode inverse protègera la LED.
L’inconvénient de ce montage est que le courant dans la LED dépend linéairement de la
tension d’alimentation et cela oblige à définir la résistance au cas par cas selon
l’utilisation. Un montage prévu pour 12v continu ne conviendra pas si l’on veut le mettre
sur une alimentation alternative pour accessoires ou une voie en DCC.
En outre, la mise en série de plusieurs LED oblige à changer la valeur de la résistance si
l’on veut conserver la même luminosité.
Il est donc préférable d’alimenter les LED au travers d’un régulateur de courant qui
maintiendra le courant à l’identique (par exemple 10mA) dès que la tension
d’alimentation dépasse un seuil fonction du nombre de LED en série.
Si la chute de tension dans le régulateur est de 1,5v et de 2v dans chacune des « n »
LED, la tension minimale d’alimentation devra être de 1,5 + n x 2 volts. En 12v, on
peut mettre jusqu’à 5 LED en série.
Il existe des circuits intégrés régulateurs de courant (LM317), mais, pour quelques
milliampères, 2 transistors et 2 résistances donnent le même résultat, pour un coût
moindre et un encombrement plus facile à dissimuler.
Le transistor T1 conduit tant qu’il est polarisé par R1 et alimente la LED (ou le
groupe de LED). Dès que la chute de tension dans R2 atteint 0,7v environ, T2 conduit
et diminue la tension de polarisation de T1, régulant donc le courant dans la LED à
cette valeur.
Pour une alimentation en alternatif, la diode D1 sera mise en série avec le montage car, avec la résistance R1 et l’alimentation
des LED au travers d’un transistor, le courant de fuite inverse de D1 n’est plus dangereux pour les LED.