Réaliser un sapin lumineux à LED et pile 4.5V
Nina67 - Le 3 oct. 2016 10:09 Mise à jour : Le 15 mai 2019 10:59 Avec une pile de 4,5V, des LED et des résistances, on peut réaliser toutes sortes de petits objets lumineux (sapins de Noel, etc). La pile de 4,5V alimente l'ensemble des LED durant des heures et des heures. Les LED peuvent être de n'importe quelle couleur : rouge, ambre, vert, bleu, blanc, multicolore...
Montage du sapin lumineux à LED et pile 4,5V
Voici le schéma incluant la pile, et chaque ensemble LED et résistance :
Sapin lumineux à LED avec pile 4,5V
Détails du fonctionnement des LED
Chaque LED a besoin de sa résistance branchée en série. Il ne faut jamais brancher directement une LED sur la pile de 4.5V, même au bout d'un long fil ou d'un morceau de papier alu qui pourrait faire résistance. Il faut toujours une résistance en série avec la LED.
La valeur de la résistance doit toujours être supérieure à 150 Ohms environ pour éviter que le courant (intensité) ne soit trop grand dans la LED. Plus la résistance à une forte valeur, moins il y a de courant, moins la LED brille et plus la pile va durer longtemps. On peut choisir comme résistance la valeur de 220 Ohms.
Calcul du courant :
Le courant est défini par la loi d'Ohm pour les résistances (U=RI)
U : tension aux bornes de la résistance (en Volts)
R : valeur de la résistance (en Ohms)
I : courant dans la branche
La loi d'Ohm (le fameux "U=RI") s'écrit ici :
R = U/I
Que vaut U, la tension aux bornes de la résistance ?
U = tension de la pile (4,5V) - tension aux bornes de la LED
Pour éviter de griller une LED, il faut éviter que le courant ne dépasse son maximum (20mA le plus souvent). Le pire cas est obtenu lorsque la tension U aux bornes de la résistance est la plus grande. La plus grande tension possible aux bornes de la pile vaut 4,8V et la plus petite tension aux bornes de la LED vaut 1,9V, ce qui fait :
U = 4,8V - 1,9V = 2,9V
Pour la valeur de I, on prend le courant maximum qui peut passer dans la LED (20mA = 0,02A)
R = 2,9V / 0,02A = 145 Ohms
Pour avoir une marge suffisante, on prend la valeur 220 Ohms (valeur standard parmi les standard)
On peut augmenter la valeur de la résistance (470 Ohms, 1kOhm, etc) pour limiter le courant et augmenter la longévité de la pile ! Bien sur les LED brilleront un peu moins, mais l'oeil ne fait qu'assez peu la différence.
N'hésitez pas à choisir des résistances de 470 Ohms ou 1kOhm.
Durée de vie de la pile 4,5V
Une pile de 4,5V neuve fait autour de 3000mAh (ordre de grandeur à défaut de trouver des infos plus précises).
Si le sapin de Noel comporte par exemple 20 LED utilisées avec des résistances 1kOhm, chaque LED est traversée par un courant de 2 à 3mA. Le courant total (somme de tous les courants) vaut environ 50mA.
La durée de la pile sera donc de 3000mAh / 50mA = 60h
Le sapin de Noel pourra rester allumé non stop pendant 60 heures !
Astuces de réalisation du sapin à LED
Pour brancher la pile de 4,5V, on peut utiliser de petites pinces crocodiles :
Pince crocodile pour connecter la pile aux LED
Premiers essais avec LED, résistance et pile
Pour commencer, vous pouvez utiliser la pile, une résistance et une LED.
Il ne faut jamais que la LED se trouve reliée à la pile directement. Rien ne limiterait le courant et la LED grillerait (sauf si la pile est presque vide, mais bon... ne partons pas de cette idée là !)
Chaque branche "LED - résistance" se branche en parallèle avec les autres.
La longue patte de la LED correspond au + de la LED.
L'ensemble lumineux ne devra pas dépasser 50 à 100 LED maximum pour éviter que la pile ne débite trop de courant, à moins d'utiliser des résistances de 1kOhm ou plus.
L'interrupteur peut être fait avec toutes sortes de contacts en métal (attaches parisiennes, clous et fil, papier alu, etc)
Couleur des LED : classique ou multicolore automatique
Choisissez les LED de couleur au choix, tout fonctionnera. Certaines LED changent de couleur automatiquement (LED RGB Fast ou LED RGB slow) : elles contiennent 3 LED et un circuit électronique miniature qui pilote le l'allumage successif des 3 LED dans la LED.
Le 14 oct. 2016 16:00
Merci beaucoup pour ces explications ! Je n'ai pas beaucoup de résistances à disposition, il faut faire un montage en dérivation si j'ai bien compris (un peu plus compliqué qu'un en série pour mes élèves). Il est impossible d'en faire un en série, avec une plus petite résistance (mais une seule) ?