LED pour débutants

Cet instructable montre comment câbler une ou plusieurs LED de manière simple et claire. Vous n'avez encore jamais travaillé avec des LED et vous ne savez pas comment les utiliser? C'est bon, moi non plus.

*** Si vous avez déjà câblé des LED, cette explication peut sembler trop simpliste. Considérez-vous averti. ***

Étape 1: obtenez des LED

Donc je n'étais pas complètement honnête - j'ai utilisé des LED une ou deux fois auparavant pour des applications simples, mais je n'ai jamais vraiment su ce que je faisais, et comme tant de projets sur les instructables utilisent des LED, j'ai pensé que je pourrais aussi bien m'enseigner et poster à ce sujet aussi.

Je sais qu'il existe de nombreux projets déjà publiés qui contiennent des informations sur la façon de câbler des LED pour des projets simples - Throwies LED, Project LED Débutant: Partie 2 et lampe de poche LED 9v - le meilleur evarrr !, mais je pense qu'il pourrait encore y avoir une utilisation pour une explication détaillée étape par étape sur les bases des LED pour tous ceux qui pourraient l'utiliser.

La première étape consistait à acheter des fournitures et à trouver ce dont j'avais besoin pour expérimenter. Pour ce projet, j'ai fini par aller à Radioshack parce que ses proches et beaucoup de gens y ont accès - mais sachez que leurs prix sont vraiment élevés pour ce genre de choses et qu'il existe toutes sortes d'endroits à faible coût pour acheter des LED en ligne.

Pour allumer une LED, vous avez besoin au minimum de la LED elle-même et d'une alimentation. D'après ce que j'ai lu dans d'autres LED, le câblage d'une résistance est presque toujours une bonne idée.

Si vous voulez en savoir plus sur ces documents, consultez ces entrées wikipedia:
LEDs
Source de courant
Résistances

Matériaux:

LED - Je viens de toucher le tiroir de Radioshack et de retirer tout ce qui ne dépassait pas 1 $ ou 2 $ par LED. J'ai eu:

2760307 LED rouge 5 mm 1, 7 V
2760351 5MM LED jaune 2, 1 V
2760036 Clignotant LED rouge 5 V
2760041 Paquet de 2 DEL rouges 2, 6 V
2760086 Jumbo LED rouge 2.4V

Alimentation - Je ne savais vraiment pas de quoi j'avais besoin pour les alimenter, j'ai donc acheté des piles 9V et des piles 1, 5V AA. J'ai pensé que cela me permettrait de mélanger et de faire correspondre et de faire suffisamment de combinaisons de tension différentes pour faire quelque chose s'allumer - ou au moins brûler ces petites ventouses dans une bouffée de fumée plastique malodorante.

Résistances - Encore une fois, je n'étais pas trop sûr de ce dont j'avais besoin en termes de résistances ici non plus. Depuis que j'ai eu tout un tas de LED différentes avec différentes tensions, je savais que j'aurais besoin de deux types de résistances différents, j'ai donc acheté un ensemble varié de résistances à film de carbone de 1/2 Watt (2710306).

J'ai aussi ramassé un pistolet à souder, de la soudure, des pinces à bec effilé, des pinces électriques, du fil primaire et du ruban électrique, car je pensais qu'ils pourraient être utiles.

Étape 2: La LED

Les LED sont disponibles en différentes tailles, luminosités, tensions, couleurs et motifs de faisceaux, mais la sélection chez Radioshack est assez petite et j'ai donc choisi quelques LED différentes de ce qu'elles avaient dans quelques luminosités et tensions différentes. J'ai suivi de près quelle LED était quelle tension parce que je ne voulais pas accidentellement envoyer trop de courant à travers l'une des LED basse tension.

La première chose que j'ai faite avec les LED a été de déterminer quel fil (appelé électrode) était positif et lequel était négatif. De manière générale, le fil le plus long est l'électrode positive et le fil le plus court est l'électrode négative.

Vous pouvez également jeter un œil à l'intérieur de la LED elle-même et voir ce qui se passe. La plus petite des pièces métalliques à l'intérieur de la LED se connecte à l'électrode positive et la plus grande est l'électrode négative (voir l'image ci-dessous). Mais soyez averti - dans les LED que j'ai captées, je n'ai pas toujours trouvé cela vrai et certaines des LED avaient l'électrode la plus longue sur le négatif alors qu'elle devrait être sur le positif. Allez comprendre - ça va bien si, s'il ne s'allumait pas, je l'ai juste retourné.

Une fois que j'ai su ce qui était positif et ce qui était négatif, je n'avais qu'à me rappeler quelle était la tension de chaque LED.

Toutes mes LED recommandaient 20mA de courant. 20mA est standard pour la plupart des LED.

Étape 3: alimentation

Pour faire les alimentations, je viens de souder du fil sur les extrémités des piles que j'avais achetées afin de pouvoir facilement y attacher les LED. La batterie 9V a servi de mon alimentation 9V, une batterie AA a fait une alimentation de 1, 5V et trois batteries AA regroupées ont fait une alimentation de 4, 5V (1, 5V + 1, 5V + 1, 5V = 4, 5V). Je n'ai pas utilisé de pinces crocodiles aux extrémités du fil, mais elles auraient été utiles ici.

Étape 4: Résistances

J'ai ouvert le pack d'assortiments pour découvrir que les résistances ne sont pas étiquetées avec leur valeur. Le pack a déclaré qu'il contenait tout un tas de résistances différentes de 100 ohms à 1 mégohm, alors je me suis mis à voir ce qui était quoi. Quand j'ai fouillé en ligne, j'ai constaté que toutes les résistances ont un système de codage qui vous indique leur valeur.

Voici deux pages qui expliquent en détail comment calculer les valeurs des résistances.

Fais le toi-même
ou
Faites-le pour vous

Je vais passer en revue les exemples de la façon dont j'ai calculé les valeurs moi-même dans les prochaines étapes lorsque je commencerai à câbler mes LED.

Pour l'instant, je viens d'admirer leurs petites rayures colorées et je suis passé à essayer de faire s'allumer une seule LED.

Étape 5: une LED, pas de résistance

Je pensais que je commencerais aussi simplement que possible - juste une LED sans résistance. J'ai d'abord dû décider quelle source d'alimentation utiliser et quelle LED allumer. Cela peut sembler évident, mais c'était ma première fois donc je pourrais aussi bien être aussi clair que possible ...

Les LED nécessitent une tension suffisante pour les allumer. Parfois, si vous leur donnez trop peu de tension, ils ne s'allumeront pas du tout, d'autres fois, ils brilleront juste faiblement avec une basse tension. Trop de tension est mauvaise et peut brûler la LED instantanément.

Donc, idéalement, vous souhaitez que la tension de la LED corresponde à la tension de votre alimentation, ou même qu'elle soit légèrement inférieure. Pour ce faire, vous pouvez faire quelques choses: changer votre tension d'alimentation, changer la LED que vous utilisez, ou vous pouvez utiliser une résistance qui vous permet d'utiliser une alimentation à tension plus élevée avec une LED à tension plus basse.

Pour l'instant, je voulais juste en allumer un, j'ai donc choisi mon alimentation qui avait la tension la plus basse - la seule pile AA qui produit 1, 5 V.

J'ai choisi d'allumer la LED rouge 1.7V car la batterie produit 1.5V et je savais que je ne tuerais pas la LED avec trop de puissance.

J'ai enroulé mon fil positif de la batterie à l'électrode positive de la LED et enveloppé le fil négatif de la batterie à mon électrode négative et hop - qu'il y ait de la lumière LED!

Cette première expérience a été assez facile à faire - juste quelques torsions de fils et suffisamment de connaissances pour savoir que l'alimentation 1, 5 V allumerait la LED 1, 7 V sans avoir besoin d'une résistance.

Étape 6: Une LED avec une résistance

Ce n'est qu'une coïncidence si j'ai acheté une LED de 1, 7 V et qu'elle a fini par fonctionner en étant alimentée par mon alimentation de 1, 5 V sans utiliser de résistance. Pour cette deuxième configuration, j'ai décidé d'utiliser la même LED, mais pour alimenter les trois piles AA câblées ensemble qui produisent 4, 5 V - assez de puissance pour brûler ma LED 1, 7 V, je devrais donc utiliser une résistance.

Pour déterminer quelle résistance utiliser, j'ai utilisé la formule:
R = (V1 - V2) / I

où:
V1 = tension d'alimentation
V2 = tension LED
I = courant LED (généralement 20mA qui est .02A)

Maintenant, il y a beaucoup de calculatrices en ligne qui feront cela pour vous - et de nombreux autres instructables font référence à cela comme bon, cependant, les mathématiques ne sont vraiment pas trop difficiles et j'ai donc voulu passer par le calcul moi-même et comprendre ce qui se passe .

Encore une fois, ma LED est de 1, 7 V, il faut 20 mA (soit 0, 02 A) de courant et mon alimentation est de 4, 5 V. Donc, le calcul est ...

R = (4, 5 V - 1, 7 V) / 0, 02 A
R = 140 ohms

Une fois que j'ai su que j'avais besoin d'une résistance de 140 ohms pour obtenir la bonne quantité de tension pour la LED, j'ai regardé dans mon assortiment de résistances pour voir si je pouvais trouver la bonne.

Connaître la valeur d'une résistance nécessite de lire le code à partir des bandes de couleur sur la résistance elle-même. Le paquet n'est pas venu avec une résistance de 140 ohms mais il est venu avec une résistance de 150 ohms. Il est toujours préférable d'utiliser la prochaine valeur de résistance la plus proche supérieure à ce que vous avez calculé. L'utilisation d'une valeur inférieure pourrait brûler votre LED.

Pour comprendre le code de couleur, vous décomposez essentiellement les deux premiers chiffres de la valeur de la résistance, utilisez le troisième chiffre pour multiplier les deux premiers, puis affectez le quatrième chiffre comme indicateur de tolérance. Cela semble beaucoup plus difficile qu'il ne l'est vraiment.

En utilisant le site Web du décodeur secret de couleur à numéro trouvé ici, une résistance de 150 ohms devrait avoir le code de couleur suivant ...

Brown parce que le premier chiffre de la résistance de valeur dont j'avais besoin est 1
Vert parce que le cinquième chiffre est 5
Marron car pour arriver à 150 il faut ajouter un 0 à 15 pour arriver à 150.
Or - les résistances que j'ai obtenues ont toutes une tolérance de 5% et 5% est représenté par de l'or

Consultez le lien de la page du décodeur ci-dessus si cela n'a pas de sens.

J'ai regardé à travers toutes les résistances, j'ai trouvé celle qui était brune, verte, brune, dorée et je l'ai câblée en ligne sur l'électrode positive de la LED. (Chaque fois que vous utilisez une résistance sur une LED, elle doit être placée avant la LED sur l'électrode positive).

Faible et voici, la LED s'est à nouveau allumée. La résistance de 150 ohms a empêché suffisamment de l'alimentation de 4, 5 V d'atteindre la LED de 1, 7 V pour qu'elle s'allume en toute sécurité et l'empêche de brûler.

C'est juste le processus que j'ai suivi pour déterminer quelle résistance utiliser avec ma LED particulière avec mon alimentation particulière. Vous pouvez facilement utiliser la formule ci-dessus pour déterminer la valeur de résistance à utiliser avec les LED et la source d'alimentation que vous utilisez.

Étape 7: Câblage de plusieurs LED en série

Maintenant que je savais comment câbler une LED avec différentes combinaisons de tensions de LED et d'alimentations, il était temps d'explorer comment allumer plusieurs LED. Lorsqu'il s'agit de câbler plus d'une LED à une alimentation, il y a deux options. La première option consiste à les câbler en série et la seconde à les câbler en parallèle.

Pour voir une explication détaillée de la différence entre série et parallèle, consultez cette page. Je vais d'abord couvrir le câblage des LED en série.

Les LED câblées en série sont connectées bout à bout (l'électrode négative de la première LED se connecte à l'électrode positive de la deuxième LED et l'électrode négative de la deuxième LED se connecte à l'électrode positive de la troisième LED et ainsi de suite et ainsi de suite. ..). Le principal avantage du câblage en série est qu'il répartit la tension totale de la source d'alimentation entre toutes les LED. Cela signifie que si j'avais une batterie de voiture 12V, je pourrais alimenter 4 LEDs 3V (en fixant une résistance à chacune d'entre elles). En théorie, cela pourrait également fonctionner pour alimenter 12 LED 1V; 6 LED 2V; ou même 1 LED 12V si une telle chose existait.

Ok, essayons de câbler 2 LED 2.6V en série à l'alimentation 9V et exécutons les calculs.

R = (9V - 5, 2V) / .02A
R = 190 Ohms
Valeur de résistance supérieure suivante - 200 Ohms

Maintenant, le paquet varié de résistances n'est pas venu avec une résistance de 190 ou 200 Ohms, mais il est venu avec d'autres résistances que je pourrais utiliser pour fabriquer une résistance de 200 Ohms. Tout comme les LED, les résistances peuvent être câblées ensemble en série ou en parallèle (voir l'étape suivante pour une explication sur le câblage des choses ensemble en parallèle).

Lorsque des résistances de même valeur sont câblées ensemble en série, vous ajoutez leur résistance. Lorsque des résistances de même valeur sont câblées ensemble en parallèle, vous divisez la valeur de la résistance par le nombre de résistances câblées ensemble.

Ainsi, dans le sens le plus simplifié, deux résistances de 100 Ohms câblées ensemble en série seront égales à une résistance de 1 200 Ohms (100 + 100 = 200). Deux résistances de 100 Ohms câblées ensemble en parallèle équivaudront à une résistance de 50 Ohms (100/2 = 50).

Malheureusement, j'ai appris ce point clé après avoir câblé mes résistances ensemble pour l'expérience. J'avais initialement voulu câbler deux résistances de 100 Ohms ensemble pour égaler les 200 Ohms de résistance dont j'avais besoin pour protéger mes LED. Au lieu de les câbler en série, comme cela aurait dû être, j'ai câblé mes résistances en parallèle (ai-je mentionné que je suis débutant avec des résistances?) Donc mes résistances ne fournissaient que 50 Ohms de résistance - ce qui a apparemment bien fonctionné sur mes LED dans la courte durée de l'expérience. Avoir trop de puissance pour arriver aux LED les brûlerait probablement à long terme. (Merci beanwaur et shark500 de l'avoir signalé.)

J'ai pris mes résistances et les ai placées devant le fil positif de la première LED qui était câblée en série et les ai reliées à la batterie et encore une fois, il y avait de la lumière LED!

Avec trois combinaisons différentes de LED et d'alimentations de batterie et pas de bouffées de fumée en plastique, les choses allaient bien - à part ma petite confusion entre les résistances de câblage en série et en parallèle.

Étape 8: Câblage de plusieurs LED en parallèle

Contrairement aux LED câblées en série, les LED câblées en parallèle utilisent un fil pour connecter toutes les électrodes positives des LED que vous utilisez au fil positif de l'alimentation et utilisez un autre fil pour connecter toutes les électrodes négatives des LED que vous utilisez pour le fil négatif de l'alimentation. Le câblage en parallèle présente des avantages distincts par rapport au câblage en série.

Si vous câblez tout un tas de LED en parallèle plutôt que de diviser la puissance qui leur est fournie entre elles, elles la partagent toutes. Ainsi, une batterie 12V câblée à quatre LED 3V en série distribuerait 3V à chacune des LED. Mais cette même batterie 12V câblée à quatre LED 3V en parallèle fournirait le 12V complet à chaque LED - assez pour brûler les LED à coup sûr!

Le câblage des LED en parallèle permet à de nombreuses LED de partager une seule alimentation basse tension. Nous pourrions prendre ces mêmes quatre LED 3V et les câbler en parallèle à une alimentation plus petite, disons deux piles AA éteignant un total de 3V et chacune des LED obtiendrait le 3V dont elles ont besoin.

En bref, le câblage en série divise l'alimentation totale entre les LED. Les câbler en parallèle signifie que chaque LED recevra la tension totale que l'alimentation fournit.

Et enfin, quelques avertissements ... le câblage en parallèle draine votre alimentation plus rapidement que le câblage en série car ils finissent par tirer plus de courant de l'alimentation. Cela ne fonctionne également que si toutes les LED que vous utilisez ont exactement les mêmes spécifications d'alimentation. NE PAS mélanger et faire correspondre différents types / couleurs de LED lors du câblage en parallèle.

OK, passons maintenant à la réalité.

J'ai décidé de faire deux configurations parallèles différentes.

Le premier que j'ai essayé était aussi simple que possible - seulement deux LED de 1, 7 V câblées en parallèle à une seule pile AA de 1, 5 V. J'ai connecté les deux électrodes positives sur les LED au fil positif provenant de la batterie et connecté les deux électrodes négatives sur les LED au fil négatif provenant de la batterie. Les LED 1, 7 V ne nécessitaient pas de résistance car le 1, 5 V provenant de la batterie était suffisant pour allumer la LED, mais pas plus que la tension des LED - il n'y avait donc aucun risque de la brûler. (Cette configuration n'est pas illustrée)

Les deux LED 1.7V étaient allumées par l'alimentation 1.5V, mais rappelez-vous, elles tiraient plus de courant de la batterie et rendraient ainsi la batterie plus rapide. S'il y avait plus de LED connectées à la batterie, elles tireraient encore plus de courant de la batterie et la draineraient encore plus rapidement.

Pour la deuxième configuration, j'ai décidé de rassembler tout ce que j'avais appris et de câbler les deux LED en parallèle à mon alimentation 9V - certainement trop de jus pour les LED seules, donc je devrais utiliser une résistance à coup sûr.

Pour comprendre quelle valeur je devrais utiliser, je suis revenu à la formule fidèle - mais comme ils ont été câblés en parallèle, il y a un léger changement dans la formule en ce qui concerne le courant - I.

R = (V1 - V2) / I

où:
V1 = tension d'alimentation
V2 = tension LED
I = courant LED (nous utilisions 20 mA dans nos autres calculs, mais comme le câblage des LED en parallèle consomme plus de courant, j'ai dû multiplier le courant qu'une LED consomme par le nombre total de LED que j'utilisais. 20 mA x 2 = 40 mA ou 0, 04A.

Et mes valeurs pour la formule cette fois étaient:

R = (9V - 1, 7V) / .04A
R = 182, 5 Ohms

Encore une fois, puisque le pack de variétés n'est pas venu avec cette résistance de valeur exacte, j'ai essayé d'utiliser les deux résistances de 100 Ohms regroupées en série pour faire 200 Ohms de résistance. J'ai fini par répéter l'erreur que j'ai faite à la dernière étape, et je les ai câblés en parallèle par erreur et donc les deux résistances de 100 Ohms ont fini par fournir 50 Ohms de résistance. Encore une fois, ces LED pardonnaient particulièrement mon erreur - et maintenant j'ai appris une leçon précieuse sur le câblage des résistances en série et en parallèle.

Une dernière remarque sur le câblage des LED en parallèle - alors que je mets ma résistance devant les deux LED, il est recommandé de mettre une résistance devant chaque LED. C'est le meilleur moyen plus sûr de câbler les LED en parallèle avec des résistances - et garantit également que vous ne faites pas l'erreur que j'ai faite accidentellement.

Les LED 1.7V connectées à la batterie 9V se sont allumées - et ma petite aventure dans la terre LED était terminée.

Étape 9: Extrapolation

Bien que je n'aie finalement rien fait à part quelques LED allumées, ces informations peuvent être utilisées pour créer toutes sortes de choses sympas!

Espérons que les concepts à emporter étaient les suivants:
- Alimentez tout un tas de LED de valeur différente en utilisant les mêmes principes de base.

- Déterminez quelle est l'électrode positive et quelle est l'électrode négative d'une LED en la regardant et en la testant.

- Utilisez des résistances ou des combinaisons de résistances câblées ensemble en série ou en parallèle pour fournir la bonne quantité d'énergie à la LED.

- Faites des calculs pour déterminer quelle résistance est nécessaire en utilisant la formule ou en utilisant des sites Web qui le font pour vous.

- Câbler les LED en série ou en parallèle selon l'application.

- Faites s'allumer les LED!

C'était le type de marche le plus basique possible pour les LED - et j'ai beaucoup appris en cours de route. Les réseaux de LED et les schémas de câblage peuvent devenir beaucoup plus compliqués - mais pour la plupart, les LED sont assez simples à utiliser, et avec relativement peu de connaissances, j'ai pu les allumer - que ce soit si j'envoyais un peu trop de jus vers la fin de l'expérience. Je n'ai plus peur de la LED maintenant. Ce sont mes amis.

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