[AUDIO_VIDE] Je vous souhaite la bienvenue à la leçon sur les caractéristiques des LED. Nous vous proposons les éléments suivants pour cette leçon. La polarisation des diodes et des LED, les caractéristiques électriques et lumineuses des LED, l'efficacité des LED et la durée des vies de ces LED. Nous rappelons qu'une diode polarisée en direct laisse passer le courant, et dans ce cas, on dit que la diode est passante. Qu'est-ce que ça veut dire, une diode polarisée en direct? Ça veut dire que la plus grande tension se trouve à l'anode et que la plus petite tension se trouve à la cathode. A l'inverse, une diode polarisée en inverse ne laisse pas passer le courant, et on dit dans ce cas que la diode est bloquée. Diode polarisée en inverse signifie que la plus petite tension cette fois-ci se trouve à l'anode et que la plus grande se trouve à la cathode. Nous voulons aussi rappeler qu'une LED est un type particulier de diode, vous le voyez à la représentation de la LED, c'est une diode en fait, mais avec ces deux bouts de flèches qui symbolisent la lumière qui sera émise. Une LED polarisée en direct émet de la lumière, et c'est bien cela qui est montré ici avec cette couleur rouge pour nous qui indique que la LED émet de la lumière. A l'inverse, une LED polarisée en inverse n'émet pas de lumière, et nous voyons, conformément à la définition de la polarisation inverse que nous avons donnée tout à l'heure, que la plus petite tension se trouve à l'anode et que la plus grande se trouve à la cathode. Et dans ce cas, cette LED n'émet pas de lumière, et nous représentons en noir pour dire qu'il n'y a pas d'émission de lumière. Qu'en est-il des caractéristiques électriques? La première et l'une des plus importantes, c'est la caractéristique courant tension. Elle représente le courant qui traverse la LED en fonction de la tension aux bornes de la LED. Evidemment, en regardant l'allure de cette caractéristique, on se rend compte qu'elle est semblable à celle que nous avons vue dans la leçon Jonction PN. La deuxième caractéristique que nous allons examiner, c'est la tension de seuil direct. Qu'est-ce que c'est la tension de seuil direct? C'est la tension aux bornes d'une LED qui est polarisée en direct. Cette tension de seuil direct dépend à la fois du composé utilisé pour fabriquer la LED et donc de la couleur de la LED et de la température de la jonction PN qui constitue la LED. On a en général un coefficient de température négatif. C'est-à -dire que lorsque la température à la jonction de la LED augmente, la tension de seuil direct diminue. De l'autre côté, ce tableau nous donne quelques valeurs de tensions de seuil direct pour quelques couleurs de LED. Par exemple, pour du rouge, on a une tension de seuil qui va de 1,6 à 2 volts, alors que pour du blanc, on a une tension de seuil qui va de 3,5 à 3,8 volts. On voit donc bien que ces tensions de seuil sont variables. D'autres caractéristiques électriques intéressantes sont d'abord le courant direct nominal et le courant direct maximal. Le courant direct nominal est prescrit par le fabricant de la LED et c'est une valeur qu'on lit aisément sur la caractéristique de la LED. Et le courant direct maximal, c'est le courant direct qui peut traverser la LED sans détruire la LED. Quelle est sa valeur? Eh bien, la valeur est variable selon la LED, mais c'est généralement dans l'intervalle de 20 à 25 milliampères. La caractéristique suivante, c'est la puissance maximale que peut supporter la LED. Nous connaissons la relation mathématique, puissance est égale à tension multipliée par le courant. Partant de cette relation, on va dire que la puissance maximale sera la tension aux bornes de la LED multipliée par le courant direct maximal. Donc, on comprend que la puissance maximale va être liée à la tension de seuil et au courant qui traverse la diode. Cette puissance maximale ne doit jamais être dépassée, sinon la LED sera détruite. Il y a une autre caractéristique assez intéressante, cause de beaucoup de destructions de LED, c'est la tension inverse maximale. Alors, c'est la valeur de tension inverse maximale applicable aux bornes de la LED sans la détruire. Pour les diodes courantes, on a des valeurs de l'ordre de moins 50 à moins 100 volts, mais ces valeurs sont très faibles pour les LED, elles valent environ moins 5 volts. On comprend donc qu'en utilisant des LED, il faut faire très très attention aux tensions inverses qui sont supportées par la LED. Parlons maintenant de la consommation d'une LED. La consommation de la LED, elle s'exprime en watts. Elle est relativement faible. Typiquement, une LED va consommer un dixième de l'énergie consommée par une ampoule à incandescence pour une même intensité lumineuse émise. Ceci nous permet d'entrevoir la fabrication de systèmes d'éclairage sobres, très peu consommateurs d'énergie en utilisant des LED. Par exemple, on a des lampes portables de grande autonomie avec des piles, tout simplement 1,5 volt. Passons maintenant aux caractéristiques lumineuses. La première que nous aimerions présenter, c'est la longueur d'onde. Alors, la longueur d'onde émise par une LED détermine la couleur de la lumière émise par cette LED. En fait, lorsqu'une LED émet, ce qui est émis, c'est un ensemble de longueurs d'onde très proches et le faisceau est presque monochromatique. Comme on peut le voir dans ce schéma, on a une courbe assez resserrée autour d'une longueur d'onde centrale et lorsqu'on parle de la longueur d'onde émise par la LED, il s'agit en fait de cette longueur d'onde centrale. On a là par exemple la courbe de l'amplitude des différentes radiations émises en fonction des longueurs d'onde émises. Et on voit, on a dilaté la courbe pour que ce soit visible ici, mais on voit très bien que c'est une courbe assez resserrée. Une autre caractéristique lumineuse, c'est le flux lumineux. Lui s'exprime en lumen et dépend à la fois du courant qui traverse la LED et de la température de la jonction PN qui constitue la LED. Alors, la relation entre le courant qui traverse la LED et le flux lumineux émis par cette LED est une relation non linéaire, plutôt concave, qui indique que lorsque le courant qui traverse la LED augmente, eh bien, le flux lumineux émis par cette LED augmente également. Quant à la température à la jonction, on se rend compte en examinant cette courbe que lorsque la température à la jonction augmente, eh bien le flux lumineux, lui, diminue. Parlons d'une autre caractéristique assez intéressante qui est la luminosité. On l'exprime en millicandela et on peut continuer à voir voir sur des LED achetées sur le marché aujourd'hui des inscriptions en millicandela. On atteint aujourd'hui 3 000 millicandela pour une simple LED de 5 millimètres de diamètre. Et on va au-delà de cette valeur, et on peut aller très loin pour des LED d'éclairage. Nous avons parlé du millicandela, mais nous aimerions souligner que le millicandela qu'on note mcd est l'unité de mesure de la luminosité et en fait historiquement fait référence à la lueur d'une bougie. L'oeil étant plus sensible à certaines radiations, parfois les fabricants, pour donner l'impression que la LED émet plus, eh bien utilisent les radiations auxquelles l'oeil est sensible. Ça c'est une astuce. Une deuxième astuce que les fabricants utilisent, c'est celle de concentrer la lumière dans un angle de vue réduit, celui qui va être probablement le plus utilisé quand on se sert de la LED. Évoquons la notion d'efficacité des LED. Nous avons deux types d'efficacités. La première que nous allons évoquer, c'est l'efficacité énergétique qui se définit comme le rapport de l'intensité rayonnée sous forme de lumière à l'énergie électrique consommée. On l'exprime en pourcentage et il y a une relation ici qui traduit la définition que je viens de donner. Pour une ampoule à incandescence, on fait l'équivalence 1 watt équivaut à peu près à 10 lumen. Pourquoi passer au lumen? Eh bien parce que on a une autre efficacité qui est celle-là appelée efficacité lumineuse. Nous l'avons notée ici bêta, et elle se définit comme le rapport du flux lumineux à la puissance électrique consommée. Voici la relation mathématique qui traduit ce que nous venons de dire. Évidemment, que ce soit l'efficacité énergétique ou l'efficacité lumineuse, c'est pas 100 %, et donc il y a une énergie qui est dissipée sous forme de chaleur et évacuée par conduction dans la LED. C'est ce qui explique la valeur inférieure à 100 %. Nous aimerions souligner que l'efficacité varie selon la température de la jonction PN qui constitue la LED, le courant qui traverse cette LED et la teinte de la LED. On sait précisément que lorsque la température à la jonction augmente, l'efficacité diminue. Et on sait aussi que lorsque le courant qui traverse la LED augmente, l'efficacité diminue, mais cette relation est très valable lorsqu'on se trouve au-dessus des valeurs du courant nominal de la LED. Alors pour ce qui est de la teinte de la LED, eh bien l'efficacité dépend véritablement du matériau, et on n'a pas de règle précise. Toujours est-il que l'efficacité dépend également de la teinte de la LED, c'est-à -dire de la couleur de radiations émises par la LED. Les LED ont une très grande durée de vie. On peut atteindre dix ans, c'est-à -dire 100 000 heures. Typiquement, les durées de vie des LED courantes varient entre 30 000 et 40 000 heures. Lorsqu'on compare la durée de vie des LED qui vaut 30 000 à 40 000 heures à la durée de vie des ampoules à incandescence qui vaut 300 à 1 000 heures, on comprend le fossé qui sépare les deux. Signalons toutefois que la durée de vie est réduite par le courant si on utilise des valeurs très élevées et pendant très longtemps. La durée de vie est également réduite par les variations de températures. Cela signifie qu'en utilisant des LED, il faut faire à la fois attention aux valeurs des courants qui sont utilisés mais aussi aux variations de température dans le milieu ambiant. Nous arrivons donc au terme de cette leçon où nous avons parlé de la polarisation des LED, des caractéristiques à la fois lumineuses et électriques des LED. Nous avons parlé de l'efficacité de ces LED, nous avons parlé de durée de vie de ces LED, nous avons évoqué la consommation, nous vous avons donné des éléments pour mieux gérer vos LED. Vous avez certainement rencontré des enseignes où plusieurs LED sont en panne. Elles sont souvent en panne à cause de la mauvaise manipulation de ces LED et du non respect des valeurs limites qui sont données par les fabricants. Eh bien ce cours, cette leçon vous a donné des éléments pour utiliser de manière plus efficace vos LED.
