Explication détaillée des solutions à cathode commune et à anode commune

Écran à faible consommation, écran écoénergétique, écran à cathode commune : ces termes sont souvent évoqués depuis deux ans dans les réseaux sociaux, les salons et d’autres événements. « Cathode commune » ou « anode commune » indique si les cathodes ou les anodes d’un groupe de LED sont reliées entre elles. Quelles économies d’énergie un écran LED à cathode commune permet-il de réaliser ? Cet article en explique le principe de fonctionnement.

Schéma des LED à cathode commune et à anode commune :

LED à cathode commune

LED à anode commune

Schéma du circuit à cathode commune :

Le NMOS est le transistor de commande des lignes, Y0 est le signal de commande de ligne et la flèche verte indique le trajet du courant. Le courant part de la borne VCC du circuit intégré pilote, traverse la LED, puis rejoint la masse (GND) de la ligne.

Solution à cathode commune :

① Dans un groupe de LED rouges, vertes et bleues, la tension directe VF la plus faible (tension d’allumage de la LED) est celle de la LED rouge (environ 1,8 à 2,2 V), tandis que les LED bleue et verte présentent les valeurs les plus élevées (environ 2,8 à 3,4 V). Dans les LED à cathode commune, les cathodes des LED rouges, vertes et bleues sont reliées entre elles ; les anodes peuvent être alimentées séparément selon leur tension directe. La LED rouge est généralement alimentée sous 2,8 V, et les LED bleue et verte sous 3,8 V.

② Dans le circuit, la masse GND du transistor de ligne transporte le courant de toutes les LED de la ligne ; la borne VCC transporte le courant de tous les canaux du circuit intégré pilote. Lors du câblage, il faut donc dimensionner les pistes VCC et GND correspondantes aussi largement que possible, en fonction du courant réel.

Schéma du circuit à anode commune :

Le PMOS est le transistor de commande des lignes, Y0 est le signal de commande de ligne et la flèche verte indique le trajet du courant. Celui-ci entre par la borne VCC du transistor de ligne, traverse la LED, puis ressort par la broche GND du circuit intégré pilote.

Solution à anode commune :

① Dans un groupe de LED rouges, vertes et bleues, la tension directe VF la plus faible (tension d’allumage de la LED) est celle de la LED rouge (environ 1,8 à 2,2 V), tandis que les LED bleue et verte présentent les valeurs les plus élevées (environ 2,8 à 3,4 V). Dans les LED à anode commune, les anodes des LED rouges, vertes et bleues sont toutes reliées entre elles. Pour allumer toutes les LED, la tension VCC doit donc être supérieure à la tension d’allumage de chaque couleur ; on utilise généralement 5 V.

② Dans le circuit, la borne VCC du transistor de ligne transporte le courant de toutes les LED de la ligne ; la borne GND transporte le courant de tous les canaux du circuit intégré pilote. Lors du câblage, il faut donc dimensionner les pistes VCC et GND correspondantes aussi largement que possible, en fonction du courant réel.

La comparaison ci-dessus montre que les économies d’énergie offertes par la cathode commune reposent principalement sur deux facteurs :

Le tube à cathode commune utilise un transistor NMOS, dont la résistance à l’état passant est inférieure à celle du transistor PMOS utilisé en anode commune.

Les LED rouges à cathode commune peuvent être alimentées à une tension plus faible. Les mesures montrent que les écrans à cathode commune consomment environ 15 % d’énergie en moins que ceux à anode commune.

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