La LED que j'utilise nécessite une tension d'éclairage supérieure à celle que j'ai fournie et, par conséquent, elle ne s'allume pas du tout.

Je m'attendrais au moins à une faible lumière, mais la lumière n'est pas générée.

Pourquoi ce comportement de "s'il n'y a pas le niveau de tension requis, il n'y a pas de lumière"? Que se passe-t-il à l'intérieur de la LED?

Les DEL ne fonctionnent pas comme les ampoules ordinaires (à incandescence).

Principales différences (un peu simplifiées pour les très débutants):

• Ils ont une polarité, ils doivent donc être alimentés en courant continu en respectant cette polarité. Inverser la polarité et ils ne fonctionneront pas. Vous pouvez également les endommager si vous appliquez plus de ~ 4V-5V dans le sens inverse (il s'agit de valeurs sûres; la valeur maximale tolérable exacte dépend du périphérique en question).

• L'émission lumineuse ne commence que si une certaine tension est atteinte (tension de seuil), sous cette tension, l'émission est négligeable. Par conséquent, si vous avez une batterie dont la tension est inférieure au seuil de la LED, vous n’aurez aucune chance, à moins que vous utilisiez un circuit plus compliqué (par exemple, un voleur Joule ou un convertisseur DC-DC boost) pour alimenter la LED.

• Une fois que la tension de seuil est atteinte, toute très légère augmentation de tension rend la LED fortement conductrice, c'est-à-dire qu'elle absorbe un courant énorme . Par conséquent, vous avez besoin d’une résistance en série pour limiter ce courant à une limite de sécurité. Il y a d'autres questions / réponses sur ce site expliquant comment calculer la valeur de la résistance de limitation.

• Une fois conducteur, l’intensité lumineuse émise est à peu près proportionnelle au courant (et non à la tension) qui circule dans la diode (vous obtenez donc une LED plus lumineuse si vous diminuez la valeur de la résistance de limitation). Ceci jusqu’à la limite de courant maximum de la LED. Une fois cette limite atteinte, l'appareil passe en mode POOF !

Vous demandez également pourquoi tout cela se produit, mais la réponse est assez complexe, car cela dépend de la structure physique du cristal semi-conducteur à l'intérieur de la diode. L'explication physique réside dans la mécanique quantique et la physique de l'état solide, des sujets très difficiles.

L' article de Wikipedia sur les LED ne fait qu'effleurer la surface du fonctionnement interne des LED et reste assez complexe.

Je vois que Lorenzo a déjà répondu directement à votre question (+1). Voici ce que vous pouvez faire pour allumer votre LED et voir ce que vous avez.

Les LED sont des diodes, ne conduisez donc que dans un sens. Contrairement à une ampoule ordinaire, l'orientation compte. Si le voyant ne s'allume pas dans un sens, retournez-le et essayez à nouveau.

Pour expérimenter en toute sécurité avec pratiquement toutes les LED, utilisez une alimentation 5 V avec au moins 180 Ω en série. L'utilisation d'une résistance plus élevée fonctionne, mais allumera la LED plus faiblement. Même avec 1 kΩ en série, vous pourrez toujours voir n'importe quelle LED à lumière visible s'allumer à l'intérieur.

Une alimentation 5 V est utilisée pour limiter la tension inverse aux bornes de la LED lorsqu’elle est connectée à l'envers. La plupart des LED peuvent supporter au moins 5 V inversement.

Une LED de lumière visible laissera tomber au minimum 1,8 V. Cela laisse (5 V) - (1,8 V) = 3,2 V à travers la résistance. Presque toutes les LED peuvent gérer un courant direct de 20 mA. Selon la loi d'Ohm, (3.2 V) / (20 mA) = 160 Ω. J'ai dit 180 Ω minimum pour un peu de marge et parce que c'est une valeur commune.

La tension directe de la LED dépend de la couleur. Les voyants verts courants chutent d'environ 2,1 V, par exemple. Les LED "blanches" sont généralement des LED UV avec des luminophores qui réémettent dans le spectre visible. Ceux-ci peuvent chuter autour de 3,5 V.

Avec une résistance de 200 Ω et une LED de 3,5 V, vous obtenez (1,5 V) / (200 Ω) = 7,5 mA. Une telle LED reste allumée de manière très visible avec 7,5 mA, même si elle aurait pu gérer 20 mA ou plus.

Une fois que votre voyant s’allume, vous pouvez mesurer sa tension directe, puis ajuster la résistance pour permettre le courant maximum avec cette tension directe. Supposons que le maximum est de 20 mA sauf si vous avez une feuille de données et le contraire.

Explication physique

Ampoules

Une lampe à incandescence n'est pas vraiment une source de lumière, mais un élément chauffant . Tout courant à travers un fil le réchauffe un peu ; une fois que le fil est au-dessus de la température ambiante, il émet une énergie nette via un rayonnement de corps noir . La vitesse à laquelle cette énergie est émise dépend de la quatrième puissance de la température : plus la température est élevée, plus il est brillant ^† . Et le plus courant (ou de manière équivalente ^‡ plus de tension), plus la température du fil.

$2.6\times10^{-19}$

LED

$2.6\ldots3.2\times10^{-19}$

$1.6\times10^{-19}\:\mathrm{J}$$U$$U\times1\:\mathrm{eV}$

_$T^4$

^‡ _{De même, la loi d’Ohm n’est pas tout à fait correcte ici car la résistivité dépend de la température. Mais la dépendance qualitative tension supérieure ⇒ puissance électrique supérieure est toujours valable.}

Vous venez de tirer un enseignement sur la non-linéarité des voyants .

Les ampoules à incandescence sont linéaires une fois allumées . Linéaire signifie qu'il agit comme une résistance: la consommation de courant est proportionnelle à la tension: moitié de la tension, moitié du courant, 1/4 de la puissance. Une lumière incandescente ferait ce que vous attendez.

La courbe tension-courant des LED est très raide: un léger changement de tension entraîne un changement important de consommation de courant. Vous êtes au bas de ce tableau, donc pas de lumière.

La courbe raide rend la LED très nerveuse, de petites variations de tension entraînent des variations de courant importantes (et dommageables). Pire encore, la courbe change en fonction de la température, du tri et de l'âge. Ainsi, les LED sont évaluées à un courant spécifique plutôt qu'à une tension. Pour les indicateurs, vous pouvez limiter le courant avec des résistances. Pour un éclairage où les performances sont optimales, il est préférable d’utiliser un circuit de pilotage actif pour réguler le courant aux spécifications.

De tels circuits se prêtent également à une tension d’alimentation en élévation ou en coupure adaptée à la LED. Le voleur Joule est un circuit simple qui résout le problème de la gestion d’une LED d’éclairage avec une seule pile de 1,5V.

Pour ce que cela vaut, c'est encore pire avec le troisième type de lumière, l'éclairage à décharge d'arc: fluorescent, néon, halogénure métallique, vapeur de mercure et sodium haute / basse pression. Ce sont des isolants jusqu’à une certaine tension lorsque l’arc s’arrête ... Après quoi, ils sont presque à mort. La limitation de courant est obligatoire.

Un peu de fond sur les semi-conducteurs ...

Le silicium pur (ou germanium) est un isolant. Des impuretés sont ajoutées pour créer un matériau de type "P" ou "N". Lorsqu'elles sont côte à côte (dans une diode PN ou une LED), les impuretés s'annulent efficacement , vous laissant une petite couche " pure " - qui sert d'isolant.

Si vous branchez le courant de façon incorrecte , la couche devient plus épaisse et plus résistante, jusqu’à endommager le périphérique. (Les varicaps utilisent ce principe pour créer un condensateur variable - l'épaisseur de l'isolation agit comme une distance entre les plaques du condensateur)

Lorsque vous branchez l'alimentation correctement , la couche devient plus fine jusqu'à ce que l'appareil passe finalement en courant. Lorsque cela se produira enfin, votre LED commencera à s'allumer.

Une dernière remarque: il est possible d’allumer une LED avec une source de seulement 1,5 V: utilisez un circuit "step up". Le circuit le plus commun s'appelle un voleur Joule .

Leur chute de tension (~ 2 V) est supérieure à la tension d'alimentation (1,5 V). Si la tension d'alimentation est inférieure à la chute de tension, aucune diode (y compris une LED) ne conduit du tout.

Outre les réponses fournies ici, il convient également de souligner que chaque LED est différente (même par sa couleur). Ils ont tous des tensions d'activation et des limites de rupture légèrement différentes.

La bonne façon de vous assurer que vous ne ferez pas exploser votre LED tout en vous assurant que vous pouvez vous attendre à de la lumière est de consulter la fiche technique de votre LED.

Utiliser la fiche technique vous donnera une expérience essentielle dans

1. Localisation desdites fiches techniques
2. Les lire et les comprendre

Pour vous aider à démarrer, voici une liste aléatoire pour une LED blanche située en haut de Google; ce qui est peut-être un peu plus complexe que la plupart des LED, car le "blanc" n'est pas une couleur dans le monde des LED.

Ils contiennent une quantité incroyable d'informations, et si vous ne les comprenez pas, je vous suggère d'essayer, puis de poser à nouveau une question sur un élément spécifique que vous ne comprenez pas.