Caractéristiques des LED

Un afficheur à LED est un petit écran, ou un composant d’un grand écran qui permet, grâce à des segments lumineux, de visualiser un chiffre ou un nombre ou plusieurs caractères. Contrairement aux afficheurs LCD, les afficheurs à Led permettent un affichage nocturne car la source lumineuse de ce dispositif est interne. De plus, la technologie LED présente l’avantage environnemental important car elle est économique en énergie.

Les panneaux avec afficheur à LED sont généralement utilisés à l’extérieur dans les enseignes lumineuses, panneaux d’affichage, et journaux d’information (panneaux de destination des véhicules de transport public…).

Ce que nous appellerons enseigne, ce sont des assemblages de LED pour créer des motifs fixes. Deux exemples : l’enseigne d’un restaurant, ou encore un signal lumineux qui annonce un passage pour piétons. On apprendra à connaître les schémas électroniques de ces enseignes, mais aussi à les animer pour les rendre attrayantes.

Caractéristiques des LED :

Définition :
Une LED fonctionne en courant et tension continue. Comme une diode classique, la LED ne conduit que dans un sens. Dans l’autre sens, elle est bloquée mais ne supporte pas des tensions inverses élevées (souvent 5V max). Lorsqu’une LED est passante, il s’établit à ses bornes une tension assez indépendante du courant : on peut appeler cette tension la tension de seuil. Elle dépend du matériau utilisé dans la LED, et donc de sa couleur et lumière.

Caractéristiques LED, lumière et couleur : 

Caractéristiques lumineuses :

➢ Relation entre la lumière et durée de vie :
La durée de vie des puces LED avoisine théoriquement les 50 000 heures, durée pendant laquelle le flux lumineux reste au-dessus de 70 % du flux initial.

✓ Longueur d’onde émise :
Chaque couleur est caractérisée par une longueur d’onde Détermine la couleur de la lumière émise Ensemble de longueurs d’onde très proches émises Faisceau presque monochromatique Longueur d’onde centrale considérée comme longueur d’onde émise.
✓ Temps de commutation :
Fréquence maximale que la LED peut supporter (par exemple lorsqu’on la fait clignoter pour créer un effet).
✓ Consommation :
• Faible consommation
• Typiquement 1/10 de l’énergie consommée par ampoule à incandescence pour même intensité lumineuse émise.
• Fabrication de systèmes d’éclairage sobres (en énergie).
• Exemple : lampes portables de grande autonomie avec piles de 1,5 V .

Le multiplexage temporel :

Définition :
Multiplexage dans lequel des signaux indépendants occupent des créneaux temporels distincts Dans le signal composite.

Commander deux LED indépendantes avec une broche :  
Une question. Est-ce possible de commander deux LED avec une seule broche d’entréesortie d’un microcontrôleur ? En considérant qu’une sortie peut prendre l’état 0 et l’état 1 on voit mal comment le faire Mais qu’une broche d’un microcontrôleur peut aussi être une entrée Or une entrée, c’est une broche qui n’impose ni un 0, ni un 1. On parle d’une broche à haute impédance. On utilise même parfois l’expression logique à 3 états (tri-state) : l’état 0, l’état 1 et l’état H (haute impédance).

Mais comment allumer les deux LED en même temps ? :  
Notez qu’une contrainte électronique existe avec ce montage. La tension Vcc doit être inférieure à deux fois la tension de seuil des LED utilisées, Il ne fonctionne pas à 5V, les LED s’allumeraient alors en permanence, la tension d’alimentation étant suffisante pour dépasser les seuils des deux LED, Ce montage fonctionne bien à 3.3V. En allumant successivement la LED1 puis la LED2 à une fréquence supérieure à la fréquence maximale de sensibilité de l’œil, on va donner l’impression que les deux LED sont allumées en même temps.

Registre d’extension série-parallèle :  
Les enseignes et surtout les afficheurs à LED nécessitent beaucoup de broches dont on peut commander l’état. Les microcontrôleurs n’ont généralement pas assez de broches d’entrées-sorties pour faire face à ce besoin. Plusieurs circuits logiques classiques offrent la fonctionnalité de fournir des sorties supplémentaires. Notons par exemple les latch adressables, qui sont très pratiques. Le circuit 74HC595 est un latch adressable à 8 sorties.

Le principe de multiplexage 

Le multiplexage est utilisé pour diminuer le nombre des fils, pour le câblage d’une LED, il faut deux fils, pour 64 LEDs, il faut 64 fils, si on câble les 64 LEDs en matrice (8 colonnes et 8 rangées) il ne faut plus que 16 fils et ça c’est économique. Avec un câblage complet (64 fils), il est plus simple d’allumer une LED indépendamment, il suffit d’alimenter la paire de fils qui correspond à la LED. Avec un câblage en matrice, il faut aussi alimenter la paire de fils qui correspond à la LED (le bon fil de ligne et le bon fil de colonne), mais le problème c’est que les fils ne sont pas indépendants, un fil de ligne alimente toute une ligne, un fil de colonne alimente toute une colonne. Si l’on veut par exemple allumer deux LEDs, il faut alimenter deux lignes et deux colonnes, si les deux LEDs font partie de la même ligne ou la même colonne, tout cette passe bien, sinon, on alimente deux lignes distinctes et deux colonnes distinctes, et du coup 4 LEDs s’allument, ce qui n’est pas le but recherché. Pour résoudre ce problème, on utilise un adressage séquentiel des LEDs, c’est à dire que l’on alimente une seule ligne (ou colonne) à la fois, et on alimente toute les colonnes (ou lignes) dont on veut allumer les LEDs, puis on passe à la ligne (ou colonne) suivante. Chacune des LEDs ne peut donc être allumée qu’une fraction du temps, en fonction de la taille et de la forme de de la matrice, ici (8×8) chacune des LEDs ne peut être allumée que 1/8 du temps. Pour remédier à ce problème ont augmenté le courant dans les LEDs, quand celle-ci conduise (dans la limite des spécifications du constructeur). Il y a aussi un phénomène de scintillement possible, car la persistance rétinienne de l’œil humain à ses limites, pour un rendu harmonieux, le balayage de la matrice est compris habituellement entre 50 et 400Hz.