Utiliser une LED comme photodiode : introduction

Même si cela n'est pas souvent mentionné, la plupart des LED peuvent fonctionner en photodiode. Cet article présente ici comment mettre en évidence de façon très simple qu'une LED peut servir de photodiode.

Il est bien possible d'utiliser une LED en photodiode ! En branchant un voltmètre directement aux bornes de la LED, on observe une tension qui dépend de la luminosité qui rentre dans la LED, comme une photodiode.

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Exemple de LED : LED rouge 5mm transparente ("waterclear") qui peut servir de photodiode

Lumière incidente sur la LED utilisée en photodiode

La lumière doit rentrer par l'avant de la LED et non sur le côté pour un résultat optimum. En particulier, les LED en boitier transparent dont le faisceau est directionnel doivent recevoir la lumière bien dans leur axe. Ceci assure que la lumière vient éclairer la puce à l'intérieur de la LED.

En cas de forte luminosité, la tension plafonne autour de 1,6V. Il est alors intéressant de brancher en parallèle avec la LED une résistance de 100kOhms à 10MOhms. La tension se trouve réduite à quelques mV ou dizaines de mV mais présente une bonne linéarité en fonction de la luminosité.

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Tension obtenue aux bornes de la LED éclairée comme une photodiode

Photocourant et polarisation de la photodiode

Lorsque le faible photocourant généré par la LED éclairée traverse une résistance en parallèle, la tension qui apparaît aux bornes de la résistances (1 - 100 mV) ne polarise pas beaucoup la LED et permet ainsi, en la laissant bloquée, d'assurer une bonne linéarité entre tension et luminosité. Son état bloqué ne changerait guère si elle était polarisée en inverse par une tension externe. Pour la simplicité du montage, la polarisation en inverse de la LED n'est donc pas utile. Expérimentalement, on constate que cela n'augmente pas le courant inverse qui traverse la LED.

On peut donc réaliser (pour commencer) le montage suivant :

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LED montée en photodiode : R représente la résistance interne du voltmètre ou une résistance supplémentaire

Le voltmètre doit être en position DC. Pour filtrer le 50Hz environnant et le papillotement de la lumière à cause de son alimentation 50Hz, on peut ajouter en parallèle avec la résistance un condensateur tel que la constante de temps RC soit supérieure à 20ms.

Résultats pratiques sur une LED utilisée en photodiode

On utilise un simple voltmètre et une lampe de chevet (lampe halogène 20W) :

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Voltmètre sur position DC (calibre 2.000V)

En mesurant la tension aux bornes de la LED :

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LED à 20cm d'une lampe de bureau 20W halogène

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LED à 2cm d'une lampe de bureau 20W halogène : 1,6V

la tension plafonne autour de 1,6V, ce qui correspond à la tension de seuil de la LED.

Pour ceux qui ne sont pas convaincus, voilà une dernière photo :

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Une LED en photodiode : le voltmètre mesure la tension ('il ne s'agit pas d'un montage photo !)

Conclusion

Il est facile d'utiliser une LED en photodiode. La plupart des LED ont une propriété de photodiode. Cette photodiode n'est pas performante ni garantie par le fabricant, mais cela permet d'obtenir une photodiode à très petit prix.

Il s'agit d'un signal et non d'une conversion d'énergie lumière vers électricité.

Mosesgoble
jeudi 17 avril 2014 21:58

peut on en associer plusieurs pour augmenter la tension et le courant

nina67 Nina67
vendredi 18 avril 2014 10:06

Bonjour, oui, on peut mettre les photodiodes LED en parallèle. Bien cordialement.

Mosesgoble
vendredi 18 avril 2014 12:39

bjrs et merci, peut on les mettre en série. Cordialement

nina67 Nina67
vendredi 18 avril 2014 17:27

Bonsoir la photodiode est un générateur de courant. La tension à ses bornes ne dépend que de la résistance. Si on les met en série, on perd tout le bénéfice, puisque le courant global sera plutôt le plus petit courant des photodiodes en série. Il faut les mettre en parallèle pour augmenter le courant. Cordialement

Mosesgoble
vendredi 18 avril 2014 21:31

ok