Tri par dates

Les écrans LED: Comment ça marche ?

On continue avec les LED, ici, on va parler d’écrans dont les pixels sont des LED, à ne pas confondre avec les TV LED qui sont des écrans LCD dont le rétro éclairage par tubes fluorescents est remplacé par des LED blanches.

Voir aussi LED RVB: comment ça marche ?

https://www.turbo-kermis.fr/uploads/galleryPhotos/2013/Bordeaux%20(33)%20-%20Foire%20aux%20Plaisirs%20mars/foire/Motors%20Cars_001.jpg
Un écran LED sur la caisse du skooter Motors Cars

On trouve ce genre d’écran sur les autoroutes depuis le milieu des années 80, ce sont les panneaux à messages variables, ce sont des panneaux lumineux qui annoncent les accidents, bouchons ou temps de trajet. On les trouve aussi sur les enseignes de commerces, ils se présentent sous la forme d’un bandeau de couleur, le plus souvent  rouge, sur lequel du texte défile pour indiquer l’heure, la température ou les horaires d’ouverture du magasin. Aujourd’hui, ces écrans, munis de LED RVB peuvent afficher des vidéos avec l'avantage de pouvoir faire des écrans géants et de bonne qualité, visibles même en plein soleil grâce aux performances des LED.

Des pistes pour faire notre écran

Comme vu précédemment dans le fonctionnement des LED RVB, on va se dire que l’on peut utiliser des pixels LED ou des LED adressables, il n’y a plus qu’à les disposer en grille, un peu de programmation et c’est parti ! Eh bien, non ! Ça ne marche pas comme ça !

Si l’on devait utiliser cette solution, on va rencontrer quelques problèmes. Tout d’abord le coût, en prenant les prix sur Adafruit, pour un écran de 1000 LED, ça fait juste un petit bandeau de 10 x 100 LED, il en coûterait 1438,40$. À ce prix-là, on a quand même une belle TV.

Second problème, la vitesse, c'est trop lent! Plus il y a de LED, plus les chaînes d'instructions vont être longues et plus ça va prendre de temps pour les envoyer. C’est comme quand on envoie un fichier sur internet, plus il est gros et plus ça prend de temps. Là, on va se retrouver avec un problème de rafraîchissement de l’écran qui aura du mal à afficher une vidé fluide. Les LED adressables et pixels LED, c’est bien pour de la déco d'enseigne, pas pour faire des écrans vidéo.

Dernier problème, la fiabilité. Avec l’augmentation du nombre de composants et de soudures, le risque de panne augmente.

La solution

Source: http://www.franksworkshop.com.au/Electronics/RGB/RGB.htm

On va utiliser ce que l’on appelle des matrices de LED, matrix LED en anglais. Notre écran est composé uniquement de LED et de rien d’autre. On dispose les LED sur une grille, chaque LED à des coordonnées uniques (x,y). Pour diminuer la quantité de fils, on va connecter les cathodes (-) entre elles et les relier au - du générateur, seulement, il faudrait encore 1000 fils pour connecter chaque anode (+). C’est encore compliqué comme montage. Alors, on va faire de même pour les anodes en reliant toutes les anodes des LED d’une même ligne/colonne. On obtient alors ça, j'ai pris un exemple d'une matrice 4x4 LED pour simplifier:

https://www.turbo-kermis.fr/uploads/blogPostImage/400/302/ledMatrixWiring.png

Le schéma de connexion des LED. Le côté plat des LED sers à repérer la cathode (-).

En rouge: les LED
En noir: la masse, le –
En bleu: le +
En vert: les numéros des  lignes et colonnes des LED

Et maintenant, c’est simple, pour allumer une LED, il suffit d’envoyer du courant aux coordonnées (x,y) correspondantes.

Par exemple, si l’on veut allumer la LED  (3,2), il faut envoyer du courant sur x3 et y2.

Pour allumer les LED (3,2) et (3,4), il faut en plus envoyer du courant  en y4.

Pour allumer les LED (3,2) et (2,3), il faut envoyer du courant sur x3, x2, y2 et y3. Et là, ça marche pas! On se retrouve avec 4 LED d’allumées  au lieu de 2! C'est normal puisque 4 LED sont alimentées.

https://www.turbo-kermis.fr/uploads/blogPostImage/400/302/LEDMatrixLight.png

Notre montage n’est pas bon? Non, le montage est correct, c’est bien comme ça que sont câblés les écrans LED. Il reste encore une astuce. J’allume un coup une LED puis l’autre, vite, de plus en plus vite. À un moment, ça va tellement vite que je vais voir les 2 LED allumées en même temps, la voilà l’astuce !
On exploite la persistance rétinienne, quand on regarde une LED allumée, lorsqu’elle s’éteint, son image de quand elle était allumée est conservée un court instant sur la rétine, partie sensible à la lumière de l’œil. C’est là-dessus que par exemple, repose le cinéma pour créer des images en mouvement.

On ne va pas allumer un coup une LED puis l’autre comme dans l’exemple. En fait, on va balayer les lignes, c’est-à-dire envoyer du courant dans la ligne y1 et dans les colonnes x correspondantes aux LED que l’on veut allumer sur cette ligne. On coupe tout puis on fait la même chose pour la ligne y2 et ainsi de suite, arrivé à la dernière ligne, on repart à la première ligne, etc… Plus le balayage est rapide, plus les effets de scintillement sont réduits. C'est le même principe de balayage qui est utilisé pour afficher des images sur une dalle LCD ou plasma.

Un des avantages des LED, c’est leur rapidité, elles émettent instantanément 100% de lumière lorsque on envoie le courant et instantanément 0% lorsque l’on coupe le courant.

Et pour la couleur?

C'est le même principe, sauf qu'au lieu d'avoir une anode par LED, il y en a 3 pour le rouge, vert et bleu. Chaque colonne a alors 3 fils correspondants aux 3 couleurs au lieu d'un seul.

Bonus!

Il suffisait d'y penser, en superposant plusieurs matrices de LED, voilà ce que l'on peut faire! Je ne crois pas qu'on en trouve tout fait dans le commerce.

Je ne sais pas vous, mais moi, de voir tout ça, ça me donne sérieusement envie de me mettre à l'électronique. Comme quoi, la programmation et l'électronique ça peut être fun! Et c'est pas si dur que ça, avec un minimum de logique on peut comprendre.

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