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Les Led se pilotent au doigt et à l'oeil

Jean-Charles Guézel

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- Les diodes électroluminescentes font d'énormes progrès. Pour en profiter au mieux, il existe désormais des circuits de commande hautement spécialisés.

Compacité, efficacité (deux fois celle des lampes à incandescence), longévité (cent fois mieux)... : les diodes électroluminescentes, alias Led, offrent aujourd'hui quantité d'attraits dans le domaine de l'éclairage pur et dur (lampes torches, feux d'automobiles, flash...), et plus seulement dans celui de la signalisation, comme autrefois. Tous les mois, ou presque, un nouveau record d'émission lumineuse est atteint : 55 lumens/watt dans le rouge orangé chez Lumileds, par exemple, au lieu des 20 lumens/watt d'il y a cinq ans.

Mais, pour exploiter pleinement ces avancées spectaculaires, les fabricants d'électronique doivent désormais revoir totalement leur copie dans la façon de commander ces composants. Autrefois, c'était simple : on plaçait une résistance en série avec la diode de façon à limiter le courant - en général très faible - et le tour était joué. Actuellement, dans l'éclairage, les intensités et les contraintes techniques (avec bientôt des modules multipuces de plusieurs dizaines de watts) sont en revanche tellement fortes que seuls des designs très pointus peuvent faire l'affaire. Les fournisseurs de puces, naturellement, ont saisi cette occasion et développent une offre de plus en plus considérable.

Délivrer sans perte la tension nécessaire

En quoi ces circuits conviennent-ils mieux que de simples résistances ? C'est simple : alors que ces dernières abaissent le niveau de tension disponible au niveau requis par la diode en se contentant de dissiper de l'énergie en pure perte (en vertu de la loi d'Ohm), les puces, elles, délivrent très précisément et presque sans perte la tension nécessaire, cela pour le plus grand bien des accumulateurs lorsqu'il y en a (cas du rétroéclairage de l'écran d'un téléphone par exemple).

Pour cela, deux options sont possibles : soit opter pour un mécanisme de type alimentation à découpage, c'est-à-dire jouer sur la durée des impulsions de tension transmises au composant et lisser le tout au moyen de composants passifs non dissipatifs (une approche valable aussi bien pour élever la tension que pour l'abaisser) ; soit faire appel à un circuit à pompe de charge, c'est-à-dire un dispositif élévateur de tension fonctionnant par commutation de condensateurs. L'élévation de tension est, en effet, indispensable lorsqu'il s'agit d'alimenter un ou plusieurs montages parallèles de diodes elles-mêmes montées en série, assemblages dits "de puissance".

Une puce spécialisée pourra non seulement optimiser la tension générée mais aussi intégrer les sources de courant capables de réguler et d'équilibrer précisément les intensités circulant dans les différentes branches. Un excellent moyen de s'affranchir des dispersions de caractéristiques existant d'une diode à l'autre, ainsi que des variations d'état de charge de l'accumulateur, le cas échéant. Ce point se révèle très important à prendre en compte pour l'uniformité de l'émission lumineuse, sachant que, non seulement la tension de fonctionnement mais aussi la température de couleur (en plus de la luminosité évidemment) varient en fonction de l'intensité reçue et de la température de jonction.

Enfin, et ce n'est pas le moindre atout de ces circuits, ils protègent efficacement les diodes relativement fragiles qui leur sont confiées contre les surtensions (fréquentes dans les applications automobiles notamment) et les éventuelles surintensités.

EN BREF

Le problème - Mettre sous contrôle les principaux paramètres liés à l'alimentation des diodes en minimisant la décharge des accumulateurs le cas échéant. La solution - Les circuits à découpage - Les "pompes de charge" - Les sources de courant

FLEXIBILITÉ MAXIMALE

- Alimenter une, deux, six ou même huit Led placées en série, voilà ce dont sont capables des petits circuits de ce genre (ici des convertisseurs Boost de Zetex) à partir d'une simple cellule lithium-ion. De 2,5 à 5 V en entrée, jusqu'à 28 V en sortie sous 50 mA, c'est parfait pour le rétroéclairage d'écrans LCD, entre autres applications.

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