Tout ce que vous devez savoir sur les LED

Dernièrement, sur Internet sur divers forums informatiques, j'ai remarqué des personnes qui souhaitent utiliser des LED pour le modding, mais qui n'ont pas suffisamment de connaissances pour le faire. Au lieu de conseils utiles, ces personnes écoutent souvent sur les mêmes forums les arguments de divers amateurs qui ne comprennent pas le sujet, et même la question la plus simple donne lieu à des disputes épiques avec le raisonnement philosophique. La plupart des informations sur ces sujets non seulement n’apporteront aucun bénéfice, mais peuvent souvent être nuisibles. Afin d'éliminer toutes les questions et idées fausses les plus courantes concernant utiliser des LED dans le modding, j'ai décidé d'écrire ce court opus.

Que sont les LED

Dernièrement, on a beaucoup parlé des LED, avec des informations constantes sur des LED de plus en plus puissantes, de nouveaux développements et de nouveaux produits basés sur les LED (il convient de rappeler, par exemple, les nouveaux moniteurs LCD rétroéclairés par LED d'Apple). Alors, qu’est-ce qu’une LED ? Diode électro-luminescente est un dispositif à base de semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique le traverse. Il existe un grand nombre de matériaux semi-conducteurs différents à partir desquels les LED sont fabriquées, et les caractéristiques des LED (couleur de la lumière, luminosité de la lumière, etc.) dépendent de la composition chimique de ces matériaux.

LED de différentes tailles, couleurs et luminosité

L'utilisation de LED dans le modding

LED c'est l'une des premières choses qui ont commencé à être utilisées dans modding Après tout, fin 1999 – début 2000, les premiers moddeurs ont remplacé les LED d'origine de couleurs ennuyeuses dans leurs boîtiers par des LED plus lumineuses de couleurs intéressantes et inhabituelles. De plus, certains moddeurs ont fabriqué indépendamment des ventilateurs à LED, des éclairages de boîtier à LED et d'autres accessoires de modding. Avec l'avènement des souris optiques, les moddeurs ont commencé à y remplacer les LED standard et à en installer des supplémentaires. Cependant, on ne peut pas dire qu'avec l'avènement des ventilateurs rétroéclairés en série, l'utilisation de LED dans le modding est devenue une chose de l'histoire ; elle est plutôt devenue un classique, comme l'arrondi des fils (qui, comme chacun le sait, fait désormais partie du métabolisme de chaque moddeur) et découper des évents. En effet, les boîtiers modernes ont déjà des LED lumineuses en bleu, blanc et d'autres couleurs en sortie d'usine, mais nous voulons rendre les choses uniques et personnalisées, car c'est pourquoi nous faisons du modding, et étant donné la prolifération actuelle de LED bon marché et puissantes, nous ne devrions pas le faire. Les utiliser en modding est un péché =), donc ils sont utilisés au maximum : ils servent à éclairer les boîtiers, les claviers, les ventilateurs, les gravures, les peintures luminescentes, etc. Les LED sont parfaitement applicables là où un éclairage local ou compact est nécessaire, clair ou au contraire faible ; elles sont excellentes pour éclairer un système de refroidissement par eau, etc.

Ventilateur avec éclairage LED

bande LED flexible

Lampe LED flexible

Les LED, lorsqu'elles sont utilisées dans le modding, présentent les avantages et les inconvénients suivants.

Avantages

• Des couleurs vives et riches
• Fiabilité (longue durée de vie)
• Haute efficacité
• Pratiquement pas de chaleur
• Format compact

Défauts

• Brûle facilement s’il est mal connecté
• Loin du plug-and-play, en termes de connectivité

Types de LED

LED sont divisés en différentes variétés en fonction de la taille, du nombre de cristaux dans un boîtier, de la luminosité, de la puissance, de la couleur du rayonnement, ainsi que d'autres paramètres.

Exemple de LED des tailles les plus populaires

LED de différentes formes et couleurs

Lueur de LED avec boîtier diffus (couleur)

Forme géométrique et dimensions. Les plus populaires sont les LED dans un corps cylindrique de tailles standardisées : 3/5/10 mm de diamètre, moins souvent 8 mm, même si on trouve parfois jusqu'à 20 mm de diamètre. Il existe également des LED SMD, qui ont une taille très compacte - jusqu'à 2 x 2 mm, elles sont conçues pour être soudées directement sur la carte et sont généralement utilisées pour rétroéclairer les écrans. Il existe également des LED réalisées dans des boîtiers carrés ou rectangulaires.

Nombre de cristaux. Dans la plupart des cas, il y a un cristal semi-conducteur dans le corps d'une LED, mais il existe des cas dans lesquels plus d'un cristal est installé dans le corps d'une LED, par exemple :

• LED multicolores

S'il est nécessaire de fabriquer des LED multicolores, plusieurs cristaux semi-conducteurs sont installés dans le corps d'une LED et les cristaux eux-mêmes sont constitués de différents matériaux et, par conséquent, émettent différentes couleurs : bleu, vert, rouge, jaune, et ainsi de suite. Les LED bicolores sont le plus souvent utilisées comme indicateurs (généralement rouge/vert), les LED tricolores sont le plus souvent utilisées pour rétro-éclairer les écrans et construire des écrans LED, car ces LED peuvent afficher trois couleurs de base (bleu/vert/rouge), lorsqu'elles sont mélangées. , vous pouvez obtenir l'intégralité de la palette de couleurs nécessaire pour afficher des photos et du matériel vidéo avec une qualité suffisante. Les LED quadricolores sont assez rares et contiennent des cristaux pour afficher, comme leur nom l'indique, quatre couleurs (bleu/vert/rouge/jaune) et sont principalement utilisées pour créer une lumière blanche avec des caractéristiques CRI (indice de rendu des couleurs) de haute qualité.

• LED haute puissance

Pour augmenter la luminosité (quantité de lumière) d'une LED, plusieurs cristaux électroluminescents de la même couleur sont parfois installés dans le corps d'une LED (généralement quatre cristaux sont installés), augmentant ainsi plusieurs fois la luminosité de la LED. Cela peut être comparé aux processeurs quad-core =).

Luminosité. En raison du large éventail d'applications des LED, les fabricants produisent des LED avec différentes luminosités : de peu brillantes à des fins d'indicateur à très brillantes, principalement pour éclairer quelque chose. L'indicateur de luminosité est également affecté par le motif directionnel de la LED, par exemple, une LED de même puissance avec un angle de faisceau de 20 degrés apparaît plus lumineuse qu'une LED de même puissance mais avec un angle de faisceau plus large, par exemple 140 degrés. .

Pouvoir.À des fins différentes, des LED de différentes puissances sont produites : du centième de watt à 5 watts ou plus sur une puce. Les LED dites « ultra-lumineuses » typiques d'un moddeur ont une puissance d'environ 60 mW (environ 1/16 W), et si elles sont utilisées dans le rétroéclairage d'un boîtier de taille moyenne, vous pourriez en avoir besoin d'environ 15 à 25. La LED moyenne ultra lumineuse à quatre cristaux a une puissance d'environ 240 mW (1/4 W) et pour éclairer un boîtier de taille moyenne, vous avez besoin d'environ 4 à 8 de ces LED, en fonction des autres caractéristiques. La classe des LED super puissantes comprend des LED d'une puissance d'un watt, ce qui à première vue ne semble pas être grand-chose, mais ce n'est qu'à première vue - ces LED sont en moyenne 15 à 20 fois plus lumineuses que les LED les plus courantes. ! Une ou deux de ces LED peuvent éclairer tout le corps !

Couleur. Selon le semi-conducteur sur lequel la LED est réalisée, la couleur émise par la LED diffère également. En vente, vous pouvez le plus souvent trouver des LED dans les couleurs suivantes : rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet, ultraviolet. Les LED de toutes les couleurs trouvent leur utilisation dans le modding, à la fois à des fins d'indicateur et de rétroéclairage. Il existe également des LED qui fonctionnent dans la gamme infrarouge, mais comme leur rayonnement n'est pas visible à l'œil nu, leur utilisation est limitée aux télécommandes et aux caméras de vision nocturne.

Il convient de noter en particulier les LED bleues, violettes et ultraviolettes - elles provoquent toutes la luminescence (fluorescence) de certains colorants, mais à des degrés divers. Les LED bleues provoquent une luminescence peu brillante et déforment également légèrement sa couleur en l'affectant avec leur rayonnement bleu. Les LED violettes, en revanche, semblent sombres mais produisent une forte luminescence ; elles sont généralement vendues sous forme de LED ultraviolettes, mais ce n'est pas le cas. Les LED ultraviolettes sont assez rares sur le marché, et celles que l'on trouve sont généralement des LED ultraviolettes de la gamme ultraviolette à ondes longues, appelées UV-A - les plus sûres, extérieurement, ces LED semblent très faibles en raison de la faible sensibilité du l'œil humain à une portée inférieure à 400 nm, mais ces LED provoquent une luminescence encore plus forte que les LED violettes - cela est dû à l'énergie plus élevée de cette plage de rayonnement.

LED lumineuses avec boîtier transparent

Caractéristiques typiques des LED

Les deux principales caractéristiques des LED sont la tension et le courant. En règle générale, les LED sont conçues pour un courant de 20 mA, mais il existe des exceptions, par exemple, les LED à quatre puces sont généralement conçues pour 80 mA, car un boîtier de LED contient quatre cristaux semi-conducteurs, dont chacun consomme 20 mA, tandis qu'un seul - Les LED watts consomment généralement 300 à 400 mA. La tension de fonctionnement d'une LED dépend du matériau semi-conducteur à partir duquel elle est fabriquée ; il existe donc une relation entre la couleur de la LED et sa tension de fonctionnement.

Lorsque vous utilisez des LED, il est préférable de vérifier auprès du revendeur ou du fabricant le nombre de volts requis par la LED, mais lorsque cette information n'est pas disponible, vous pouvez utiliser le tableau suivant.

Tableau des tensions approximatives des LED en fonction de la couleur

Règles de connexion et calcul des LED

Une LED ne permet au courant électrique de circuler que dans un seul sens, ce qui signifie que pour qu'une LED émette de la lumière, elle doit être connectée correctement. La LED a deux contacts : anode (plus) et cathode (moins). En règle générale, le contact long d'une LED est l'anode, mais il existe des exceptions, il est donc préférable de clarifier ce fait dans les caractéristiques techniques d'une LED particulière.

Les LED appartiennent à ce type de composants électroniques pour lesquels, pour un fonctionnement long et stable, il est important non seulement la tension correcte, mais également l'intensité du courant optimale - donc toujours, lors de la connexion d'une LED, vous devez les connecter via une résistance appropriée . Parfois, cette règle est négligée, mais le résultat est le plus souvent le même : soit la LED s'éteint immédiatement, soit sa ressource est considérablement réduite. Certaines LED ont une résistance intégrée « en usine » et peuvent être immédiatement connectées à une source de 12 ou 5 volts, mais de telles LED sont assez rares dans le commerce et le plus souvent il est nécessaire de connecter une résistance externe à la LED.

Il convient de rappeler que les résistances diffèrent également par leurs caractéristiques et que, pour les connecter aux LED, vous devez choisir une résistance de valeur correcte. Afin de calculer la valeur de résistance requise, vous devez utiliser la loi d'Ohm - c'est l'une des lois physiques les plus importantes liées à l'électricité. Tout le monde a appris cette loi à l'école, mais presque personne ne s'en souvient =).

La loi d'Ohm est une loi physique avec laquelle vous pouvez déterminer l'interdépendance de la tension (U), du courant (I) et de la résistance (R). L'essence de l'ego est simple : l'intensité du courant dans un conducteur est directement proportionnelle à la tension entre les extrémités du conducteur, si les propriétés du conducteur ne changent pas lorsque le courant passe.

E cette loi est affichée visuellement à l'aide de la formule : U= I*R
Une fois que vous connaissez la tension et la résistance, en utilisant cette loi, vous pouvez trouver le courant en utilisant la formule : I = U/R
Une fois que vous connaissez la tension et le courant, vous pouvez trouver la résistance : R = U/I
Une fois que vous connaissez le courant et la résistance, vous pouvez calculer la tension : U = I*R

Regardons maintenant un exemple. Vous disposez d'une LED avec une tension de fonctionnement de 3 V et un courant de 20 mA, vous souhaitez la connecter à une source de tension 5V provenant d'un connecteur USB ou d'une alimentation afin qu'elle ne grille pas. Cela signifie que nous avons une tension de 5 V, mais la LED n'a besoin que de 3 V, ce qui signifie que nous devons nous débarrasser de 2 V (5 V - 3 V = 2 V). Pour nous débarrasser des 2 V supplémentaires, nous devons sélectionner une résistance avec la bonne résistance, qui est calculée comme suit : nous connaissons la tension qui doit être éliminée et nous connaissons le courant requis par la LED - nous utiliserons la formule indiqué ci-dessus R = U/I. En conséquence, 2V/0,02 A= 100 Ohm. Il vous faut donc une résistance de 100 ohms.

Parfois, selon les caractéristiques de la LED, la résistance requise est obtenue avec une valeur non standard introuvable dans le commerce, par exemple 129 ou 111,7 Ohms =). Dans ce cas, il vous suffit de prendre une résistance avec une résistance légèrement supérieure à celle calculée - la LED ne fonctionnera pas à 100 % de sa puissance, mais à environ 90-95 %. Dans ce mode, la LED fonctionnera de manière plus fiable et la diminution de la luminosité ne sera pas visuellement perceptible.

Vous pouvez également calculer la puissance d'une résistance dont vous avez besoin - pour ce faire, multipliez la tension qui sera retardée aux bornes de la résistance par le courant qui sera dans le circuit. Dans notre cas c'est 2V x 0,02 A = 0,04 W. Cela signifie qu’une résistance de cette puissance ou supérieure vous conviendra.

Les LED sont parfois connectées plusieurs fois en parallèle ou en série à l'aide d'une seule résistance. Pour une connexion correcte, n'oubliez pas que lors d'une connexion en parallèle, le courant est additionné et lorsqu'il est connecté en série, la tension requise est additionnée. Vous ne pouvez connecter que des LED identiques en parallèle et en série à l'aide d'une seule résistance, et si vous utilisez différentes LED avec des caractéristiques différentes, il est préférable de calculer chaque LED avec sa propre résistance - ce sera plus fiable. Les LED, même du même modèle, présentent une légère différence de paramètres et, lors de la connexion d'un grand nombre de LED en parallèle ou en série, cette petite différence de paramètres peut entraîner le grillage de nombreuses LED =). Un autre piège peut être le fait que le vendeur ou le fabricant (beaucoup moins souvent) peut donner des données légèrement incorrectes sur les LED, et les LED elles-mêmes peuvent ne pas avoir une tension de fonctionnement claire, mais un ensemble de paramètres de tension minimum/optimaux et maximum. Ce facteur n'aura pas beaucoup d'effet lors de la connexion d'un petit nombre de LED, mais si un grand nombre est connecté, le résultat peut être les mêmes LED grillées. Il ne faut donc pas trop se laisser emporter par les connexions parallèles et série, il serait plus sûr de connecter une résistance distincte à chaque LED ou à un petit groupe de LED (3 à 5 pièces). Regardons quelques exemples de connexion.

Schéma de connexion des LED parallèles

Schéma de la guirlande LED

Exemple 1. Vous souhaitez connecter trois LED en série, chacune évaluée à 3 V et 20 mA, à une source de courant de 12 V (par exemple, à partir d'un connecteur Molex). Trois LED de 3 volts chacune attireront 9 volts ensemble (3 V x 3 = 9 V). Notre source de courant a une tension de 12 volts, nous devrons donc nous débarrasser du 3 volts (12 V – 9 V = 3 V). Puisque la connexion est en série, le courant sera de 20 mA, respectivement, 3 volts (la tension à éliminer) divisé par 0,02 A (le courant requis par chaque LED) et on obtient la valeur de la résistance requise - 150 Ohms . Cela signifie que vous avez besoin d'une résistance de 150 ohms.

Exemple 2. Vous disposez de quatre LED, chacune d'elles étant évaluée à 3 volts, et d'une alimentation de 12 V. Dans une telle situation, vous pourriez penser qu'une résistance n'est pas nécessaire, mais ce n'est pas le cas - les LED sont très sensibles au courant et il vaut mieux ajouter une résistance au circuit 1 Ohm. Une résistance de cette valeur n'affectera pas la luminosité de la lueur, mais ressemblera à un "fusible" - les LED fonctionneront de manière beaucoup plus fiable. Sans utilisation de résistance, dans ce cas, les LED peuvent simplement griller, rapidement ou pas très vite.

Exemple 3. Vous souhaitez connecter trois LED, chacune évaluée à 3 V et 20 mA, en parallèle à une source de courant de 12 V. Étant donné que la mise en parallèle ajoute du courant plutôt que de la tension, les trois LED nécessiteront 60 mA de courant (20 mA x 3 = 60 mA). Notre source de courant a une tension de 12 volts et les LED ont besoin d'une tension de 3 volts, nous devons donc nous débarrasser du 9 volts (12 V - 3 V = 9 V). Puisque la connexion est parallèle, le courant sera de 60 mA, respectivement, 9 volts (la tension à éliminer) divisé par 0,06 A (le courant requis par toutes les LED) et nous obtenons la valeur de la résistance requise - 150 Ohms. Cela signifie que vous avez besoin d'une résistance de 150 ohms.

Il existe également sur Internet un grand nombre de « calculateurs pour LED » différents que vous pouvez utiliser. Rendez-vous simplement sur le site Internet approprié, indiquez les caractéristiques de la LED et la source de courant, et vous recevrez toutes les données nécessaires sur la résistance, ainsi que son marquage couleur. Vous pouvez voir un exemple d'un tel calculateur sur le site Web