Ce tutoriel est pour tout passionné d’électronique qui désire en savoir plus sur la LED. Nous finirons par la programmation avec Arduino.
La LED est un composant électronique que l’on retrouve presque partout plus particulièrement dans tout appareil électronique qui émet de la lumière. Ce tutoriel est fait pour toute personne désirant prendre connaissance du fonctionnement de la LED et apprendre sa programmation avec la carte Arduino.

1. Description et domaine d’utilisation d’une LED
La diode électroluminescente connue sous l’appellation LED (Light-Emitting Diode) est un composant électronique qui émet de la lumière dans certaines conditions. Elle est utilisée dans différents domaines tels que l’éclairage, les écrans de télévisions, les écrans d’ordinateurs ou même la décoration…

2. Diode
Avant de comprendre le fonctionnement de la LED il faut d’abord comprendre celui de la diode.

a) Description
La diode est un composant électronique qui laisse passer le courant dans un seul sens (direct). En d’autres mots il joue le rôle d’un interrupteur dans un circuit. La diode la plus utilisée est celle au silicium 1N4004.

b) Fonctionnement en régime continue
On parle de polarisation lorsqu’un composant est utilisé de la bonne manière dans un circuit. La diode fonctionne en polarisation directe et indirecte.

a) Fonctionnement en régime continue
On parle de polarisation lorsqu’un composant est utilisé de la bonne manière dans un circuit. La diode fonctionne en polarisation directe et indirecte.

b) Fonctionnement en régime continue
On parle de polarisation lorsqu’un composant est utilisé de la bonne manière dans un circuit. La diode fonctionne en polarisation directe et indirecte.

• Polarisation directe
La diode fonctionne en polarisation directe lorsque le courant doit la parcourir de l’anode vers la cathode.

• Polarisation indirecte
La polarisation inverse est l’opposé de la polarisation directe. Dans ce cas le courant ne passe pas.

Remarque :
En polarisation directe la lampe est allumée alors qu’elle ne l’est pas en polarisation inverse d’où le rôle d’interrupteur.
• Tension seuil
Pour que la diode devienne passante il faut que la tension appliquée à ses bornes soit supérieure à la tension seuil. Elle est en générale de 0,6 V pour les diodes au silicium.
• Tension de claquage
La tension de claquage est la tension sous laquelle la diode grille en polarisation inverse (consulter la fiche technique de la diode).
Enfin passons au fonctionnement de la LED.

3. Fonctionnement de la LED

Pour commencer il faut savoir que le fonctionnement de la LED n’est pas différent de celui de la diode. Pour cela référez-vous aux paragraphes précédentes si vous avez des difficultés de compréhension. Néanmoins toutes les LED n’ont pas la même tension seuil. Cette tension dépend du matériau utilisé et donc de sa couleur. Voici donc la plage de tension seuil de quelques LED :

• LED rouge (1,6 V-2 V)
• LED bleu (3 V-3,6 V)
• LED verte (2,1 V-2,5 V)

La patte la plus longue est l’anode et la seconde est la cathode.

Pour une LED, le courant qui la traverse à son importance. Si l’on branche la LED sur une pile, elle va s’allumer, puis s’éteindre définitivement. Elle prend le courant maximum qui n’est pas celui qu’elle supporte. Pour résoudre ce problème, il faut placer une résistance avant ou après.

Calcul de la résistance R
Le calcul de la résistance dépend de la tension seuil et de la tension aux bornes de la source. Il faut :

• Chercher l’intensité I traversant la LED dans son datasheet. Cette intensité est moyennement égale à 20 mA.
• Prendre une tension d’alimentation Ua dans notre cas 5 V et la tension seuil Ul de la LED. Ici nous utiliserons une LED rouge donc la tension seuil est en moyenne de 1,8 V
• Appliquer la loi d’ohm R=(Ua-Ul)/I ; R=160 Ω Pour s’assurer du bon fonctionnement de la LED il faut prendre une résistance supérieure à celle calculée. Ainsi nous prendrons une résistance de 220 Ω.

4. Utilisation d’une LED avec Arduino

Dans cette partie du tutoriel nous allons passer à la réalisation du circuit et à la programmation avec Arduino.
• Matériels

• Breadboard

• LED

• Résistance 220 Ω

• Carte Arduino

• Fils de connexion

• Câblage
Vous devrez connecter la cathode au GND de l’Arduino et l’anode à la résistance reliée à l’une des broches de l’Arduino (de préférence le pin 2).

La prochaine étape est la programmation de la carte.

• Code source

const int  LED = 2 ; // définition du pin 2 comme variable constante
void setup ()
{
pinMode (LED, OUTPUT) ; // initialisation du pin 2 comme sortie
digitalWrite (LED, LOW) ;  // maintien de  LED sur OFF
}
void loop ()
{
digitalWrite (LED, HIGH) ; // Allumage de la LED 
}

Téléversez ce code sur la carte Arduino et vous constaterez que votre LED s’allume bel et bien.

Remarque :
Vous pouvez très bien connecter la cathode au pin 2 de l’Arduino et brancher l’anode au VCC. Dans ce cas vous devez modifier votre code. Remplacer LOW par HIGH et HIGH par LOW et le tout est joué.

5. Utilisation de la LED comme photorésistance

• Fonctionnement
La photorésistance est une résistance dont la résistance varie en fonction de la lumière (consulter le tutoriel sur la photorésistance pour plus d’explication). Dans ce paragraphe nous allons utiliser une LED comme photorésistance, extraordinaire n’est-ce-pas ?
Pour commencer nous allons faire un test tout simple. Nous allons mesurer la valeur de la résistance de la LED avec le multimètre. Pour ce faire :

• connectez le COM du multimètre à l’anode et le VCC à la cathode ;
• Eclairer la LED avec une torche avec un écart d’au plus 3 cm ;
• Faites varier cet écart. Vous devrez normalement constater que la résistance aux bornes de la LED varie. Vous obtiendrez différentes valeurs en fonction de la LED utilisée. Nous pouvons donc conclure qu’en sens inverse la LED se comporte comme une photorésistance. Maintenant que l’on est sûr que la LED peut s’utiliser comme une photorésistance nous pouvons passer à l’utilisation avec Arduino. Tout comme la photorésistance pour avoir un meilleur résultat, il faut jouer sur la sensibilité de la LED en appliquant le pont diviseur de tension. Le montage devra ressembler à ça :

• Matériels

• Breadboard

• LED rouge et verte

• Résistance 220 Ω et six résistances 1 MΩ

• Carte Arduino

• Fils de connexion

• Câblage

• Connectez l’anode de la LED rouge à une patte de la résistance de 6 MΩ ;
• Connectez la cathode de la LED rouge au VCC ; -Connectez la patte libre de la résistance de 6 MΩ au GND ; -Connectez l’anode de la LED rouge à l’entrée analogique A0 ;
• Connectez l’anode de la LED verte à la résistance 220 Ω ;
• Connectez la résistance de 220 Ω à la sortie 2;
• Connectez la cathode de la LED verte au GND ;

• Code Arduino

int led_as_ldr = A0; // définition de l’entrée analogique de la led rouge
int valeur =0;
const int led = 2; // définition du pin 2 comme sortie de la led verte
void setup() {
Serial.begin(9600);
  pinMode(led,OUTPUT);
  digitalWrite(led, LOW);
}
void loop() {
  valeur = analogRead(led_as_ldr); // lecture et convection du signal envoyé par la led rouge
  Serial.println("la valeur de la led est:");
Serial.println(valeur);
delay(1000);
  if(valeur<=300) // en présence de lumière
  {
    digitalWrite(led,HIGH); // allume la led
    Serial.println("la led s'allume");
  }
  else // sinon
  digitalWrite(led, LOW); // éteins la led
  }

Tous ces matériels sont disponibles chez YoupiLab, nous vous prions de vous rapprochez de bous pour vous en procurez afin de réaliser ce montage.
Nous sommes donc à la fin de ce tutoriel, nous espérons avoir comblé vos attentes, à très bientôt pour d’autres aventures.