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12 器件篇-LED基础知识

时间:2024-09-24 17:52来源:小尹讲电子 作者:ictest8_edit 点击:

 

今天主要介绍一下LED的相关知识,直接开干!
目录
 
o 初识LED灯
o LED灯发光原理
o LED关键参数
o LED颜色与波长的关系
o 灯设计注意事项
o 限流电阻的计算方法
o LED驱动方式

1 初识LED
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)在PCB电路板上常用作电源指示灯或者运行状态指示灯。LED是一种将电能转换为光能的半导体电子元器件。

 

2 LED放光原理

LED有两个电极,分别阳极阴极,二者连接在一起形成P-N结。工作原理:当在P-N结合上施加一个正向电流时,电子向P区移动,P区的空穴与电子复合后,能量以光的形式被释放出来,以上就是LED发光的原理。

 
3 LED的关键参数

§ 正向电压VF

正向电压VF是指电流通过发光二极管时,阳极与阴极之间的电压降。

 
§ 正向电流IF

正向电流IF是指发光二极管正常工作时,允许流过发光二极管的最大电流。

 
§ 反向电压VR
反向电压VR是指发光二极管两端允许施加的最大反向电压。

 
§ 最大功率PD

最大功耗PD是指流经发光二极管的电流发光二极管两端电压的乘积(就是功率)的最大值。

 
4 LED颜色与波长的关系波长与颜色对应关系见下:
颜色 波长 颜色 波长
紫色 400~435nm 黄绿色 560~580nm
蓝色 435~480nm 黄色 580~595nm
蓝紫色 480~500nm 橘色 595~610nm
绿色 500~560nm 红色 610~760nm

三色LED灯设计注意事项

在设计三色LED灯电路设计时,一般红色灯、绿色灯、蓝色灯的正向导通电压降可能有所不同,如果按照相同的方式计算限流电阻,可能导致LED存在偏色情况,需要根据不同的正向电压单独进行计算。

 
6 限流电阻计算方法
LED灯的限流电阻计算方式见下:

 
o Vsupply是指供电电压
o VF是正向电压
o IF是流经LED的电流

案例:以204-10SYGD/S530-E3为例,驱动电压为5V,电流按照5mA进行计算。

 
因此,推荐的限流电阻为600R。204-10SYGD/S530-E3的手册见下:

 
7 LED灯驱动方式

单LED灯按照电流的流向有灌电流和拉电流两种方式。

拉电流:英文Sourcing Current,指主动输出电流,是从输出口输出电流,当MCU引脚输出高的时候,LED亮,电流的方向就是从MCU引脚流进地。
 
灌电流:英文Sink Current,指被动输入电流,是从输出口流入电流,当MCU引脚输出低的时候,LED亮,电流的方向就是从VCC流进MCU引脚。

 
 
特别地,有些场合的电压比较低,不足以驱动LED灯,可以使用三极管或者MOS管驱动:

 

多LED灯驱动方式有共阳极驱动方式和共阴极驱动方式

共阳极驱动方式
将所有阳极连接在电源正极,当LED阴极连接到GND时,LED灯亮起;当LED阴极连接到VCC_5V0时,LED灯熄灭。

 
共阴极驱动方式

将所有阴极连接在电源正极,当LED阴极连接到VCC_5V0时,LED灯亮起;当LED阴极连接到GND时,LED灯熄灭

 
 
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