Systèmes LED à résistance de limitation de courant avec alimentation à tension correspondante

La plupart de mes amis ingénieurs ont un mode de vie équilibré. Cependant, il y a des ingénieurs qui sont des bourreaux de travail. Ces ingénieurs ne limitent pas leurs heures de travail et sont constamment confrontés au stress. Leur mode de vie n'est pas si différent de celui d'une LED directement connectée à une alimentation sans résistance de limitation de courant ou avec une résistance qui n’a pas la bonne valeur. Elle commence par être forte, mais finit par faiblement scintiller et s'éteindre.

Dans le secteur de l'architecture, il est courant que des diodes électroluminescentes (LED) soient utilisées dans les maquettes. Cependant, j'ai remarqué que de plus en plus de personnes connectent leurs LED directement à l'alimentation électrique sans résistance de limitation de courant. Bien que cette pratique soit initialement fonctionnelle puisque la tension de l'alimentation est réglée pour correspondre à celle de la LED, ce n'est pas une bonne pratique à suivre si vous voulez que vos LED respectent les cycles de vie spécifiés sur les cartes imprimées.

Comment fonctionne une LED

Une LED est un dispositif semi-conducteur construit à partir d'une jonction de silicium de type P et de silicium de type N, comme une diode. Les semi-conducteurs de type P ont une concentration plus élevée de "trous" positifs que d'électrons et les semi-conducteurs de type N ont une concentration plus élevée d'électrons.

Une diode typique ne permet au courant de circuler que dans un seul sens. Une polarisation directe est appliquée à la LED en connectant le silicium de type P à la borne positive d'une alimentation électrique et le silicium de type N à la masse. Lorsque la tension directe dépasse la tension de seuil de la jonction P-N, le courant commence à circuler. La chute de tension aux bornes d'une LED est toujours équivalente à la tension directe de la LED. Elle peut varier de 1,8V à 3,3V selon la couleur et le type de LED.

Lorsque la LED est connectée à une alimentation dont la tension est supérieure à sa tension directe, une résistance de limitation de courant est connectée en série avec la LED. La résistance de limitation du courant limite le courant de la LED et régule la différence de chute de tension entre la LED et l'alimentation. Bien entendu, vous devrez calculer la résistance de limitation du courant dont vous aurez besoin pour votre circuit imprimé.

Choisir la bonne alimentation pour les LED

Alors qu'une alimentation à découpage ordinaire pourrait facilement éclairer un système LED à résistance de limitation de courant, il existe des alimentations qui sont spécialement dédiées aux applications LED. Ces alimentations sont appelées drivers de LED et il en existe deux types : les drivers de LED à courant constant et les drivers de LED à chute de tension constante.

Un driver de LED à courant constant modifiera sa tension à l'intérieur d'une plage pour s'assurer que sa sortie de courant est maintenue à la valeur spécifiée. Par exemple, vous pouvez utiliser un driver de LED à courant constant pour 100 LED connectées en parallèle qui ont une tension directe de 3,3V et un courant direct de 10mA. Le pilote de la LED doit être capable de maintenir 1A de façon constante avec une plage de tension de fonctionnement qui chevauche la tension directe de la LED. Dans ce cas, une résistance de limitation de courant n'est pas nécessaire.

Un driver de LED à chute de tension constante fonctionne en régulant la chute de tension et le gain à une valeur et un taux spécifiés dans une limite de courant. Dans le cas des bandes LED ou des éclairages commerciaux, des résistances de limitation de courant sont installées pour minimiser les effets de la variation de la source de tension. Ces éclairages à LED indiquent souvent la tension à laquelle ils fonctionnent et qu'ils nécessitent des drivers de LED à tension constante.

Choisissez l'alimentation électrique adaptée à votre configuration de LED.

Omettre la résistance de limitation de courant - ça vaut le coup ?

De nombreuses entreprises choisissent d'utiliser une alimentation à découpage ordinaire et omettent les valeurs de résistance dans leurs installations de LED. En effet, le soudage manuel des résistances aux LED nécessite une main-d'œuvre supplémentaire, et les alimentations à découpage ordinaires sont moins chères que les drivers de LED.

Il semble raisonnable en théorie de connecter une tension d'alimentation normale de 3,3 V à des centaines de LED ayant la même tension directe. Néanmoins, cette approche peut entraîner la défaillance de ces LED bien avant leur cycle de vie prévu. En conséquence, il n'est pas rare que ces LED clignotent ou s'éteignent après quelques semaines d'installation. Cela s'explique par le fait que les alimentations à découpage ordinaires ont tendance à avoir des problèmes avec le courant d'appel de la tension d'alimentation, c'est-à-dire un pic soudain de courant lorsque l'alimentation est mise sous tension. Avec le temps, cela peut endommager les LED si elles ne sont pas protégées par des résistances de limitation du courant. Les drivers de LED avancés se placent alors comme une solution, puisqu’ils ont des caractéristiques qui éliminent les problèmes de courant d'appel de la tension d'alimentation et aident à éviter la soudure manuelle.

Certaines de ces magnifiques LED commenceront à clignoter quelques semaines après leur installation si vous choisissez de réduire les coûts au lieu de suivre les meilleures pratiques.

En tant qu'ingénieur ou fournisseur de matériel électronique, le mieux que nous puissions faire est de donner des conseils avisés sur la manière de gérer ces scénarios. Et lorsque nous concevons nos propres applications LED, nous n'avons aucune excuse pour ne pas suivre les meilleures pratiques d'alimentation des LED. Lorsque vous avez besoin d'accéder à un outil de conception de PCB facile à utiliser qui comprend tout ce qui est nécessaire pour construire des circuits imprimés manufacturables de haute qualité, ne cherchez pas plus loin que CircuitMaker. En plus du logiciel de conception de PCB facile à utiliser, tous les utilisateurs de CircuitMaker ont accès à un espace de travail personnel sur la plateforme Altium 365. Vous pouvez télécharger et stocker vos données de conception dans le cloud, et vous pouvez facilement visualiser vos projets via votre navigateur Web dans une plateforme sécurisée.

Commencez à utiliser CircuitMaker dès aujourd'hui et restez à l'écoute du nouveau CircuitMaker Pro d'Altium.