COMMANDES DES LED

La commande des LED est un sujet générique. La LED fournit une lumière proportionnelle au courant qui la traverse. A ce titre certains pourront dire qu’une LED se commande en courant.

Mais une LED c’est aussi un semi-conducteur avec une caractéristique de type diode, c’est à dire qu’elle va présenter une chute de tension, à peu près constante selon le courant qui passe : par exemple 1.6V pour une LED rouge, 2V pour une LED verte, plus de 3V pour une LED bleue.

Le courant qui passe dans la LED est calculé seulement avec la loi d’Ohm, I=(Valim-Vled)/R, par exemple 330Ohms pour alimenter une LED rouge à 10mA sous 5Volts.

Commande par multiplexage

Lorsque l'on a plusieurs LED a commander, on pense assez vite à un multiplexage.
Dans ce cas, il faut faire passer un courant plus important dans les LED, et parfois beaucoup plus important, et ce à une fréquence résultante de l'ordre de 100Hz, pour éviter tout risque de clignotement.
Si par exemple, s'il faut commander 6 afficheurs 7 segments LED en multiplexé, il faudra faire passer dans chaque LED 6 fois plus de courant que dans une utilisation statique. Si on veut un courant moyen de 10mA, il faudra faire passer 60mA. Ceci a deux conséquences majeures :
- Les circuits de commande doivent passer des courants importants, d'où l'utilisation fréquente des darlingtons ULN2003
- Le bruit EMC généré par ces courants importants peuvent être très importants

Une LED directement sur une sortie d’un circuit logique

Certains diront que c’est de l’hérésie, mais à y regarder de plus pres, la conductance d’une sortie logique HCMOS ou TTL-LS est très proche d’une résistance
.Les courbes données ci contre montre une caractéristique proche d'une résistance pure pour une sortie HCMOS, et la même, mais décalée de 0.3V pour une sortie LS.
En cherchant un peu plus de données, on voit qu'une sortie HCMOS au niveau bas, est strictement équivalente à un FETMOS dans la gate est à la tension d'alim. Sa résistance équivalente est fonction linéaire de la tension d'alim de 35 Ohms lorsqu'alimenté sous 4.5V et plutôt de 80 Ohms sous 2V.
Cette résistance a le bon gout d'augmenter avec la température. Ainsi on ne craint pas un emballement thermique, c'est aussi le cas pour les sorties TTL-LS.

On pourrait imaginer que la tension d'alim du driver de la LED soit â la même tension que la LED, puisqu'un circuit HCMOS peut fonctionner jusqu'à 2V, mais il sera toujours plus simple de laisser le drivers fonctionner sous 5V, et de ne faire varier que la tension LED.

Ceci va entrainer qu'une sortie haute va entrainer une tension inverse sur la LED, au pire de l'ordre de 3 Volts lorsque Vled vaut 2 Volts. Les LED sont incapables de supporter des tensions inverses fortes, mais là, c'est tolérable.

Ainsi, on dispose d'une solution simple pour alimenter des LED en statique, et de pouvoir régler le courant entre 0 et 30mA.

La dissipation des circuits drivers doit être surveillée, tant qu'on reste avec des courants de l'ordre de 10 à 15mA, la dissipation reste minime, avec un dT de 5°C en considérant un résistance thermique de 75 K/W, et 30°C pour un courant de 30mA en pire cas avec Rth à 90K/W.
Tout cela pour dire que çà marchera jusqu'à une température ambiante à 55°C.

Ce principe a été utilisé plusieurs fois, apr exemple pour un afficheur 6 digits 7 segments statique (dans un appareil sensible aux bruits générés par un affichage multipléxé), et pour un afficheur 16 LED dans le thermometre numérique.

Dans les 2 cas, la génération de la tension LED est faite via un régulateur LM317 et un ajustable, et cette tension Vled est diminuée à 1.25V lorsque le registre est chargé, simplement pour qu'on ne discerne pas le transfert des informations dans les registres. Pour éviter cela, on aurait pu utiliser des circuits HC595, qui disposent d'un latch en sortie, et en plus avec une capacité en courant 50% supérieure (catégorie drivers de bus), mais ce circuit est difficile à trouver.

Quelques illustrations de cette commande directe de LED, fonctionnelles pendant des années...