电路中经常需要用到LED灯来指示电路的工作状态,学习单片机编程时的第一个例程就是点亮LED灯。
LED指示灯电路本身很简单,只需要把LED灯和限流电阻串联,然后接在电源上就亮灯了。
虽说简单,设计上也有小小的学问。
比如说当电源Vcc的电压是5V,那么电阻R1要用多大的阻值?
其实这跟选用的LED型号有关。同样的电源电压下,不同类型的LED灯要用不同的限流电阻。
下面从LED灯的选型开始,step by step地实操演示如何计算限流电阻的阻值。
1、访问电子元器件采购网站。
2、在搜索框输入“LED 红色”,这里用红色LED举例。这里特意指出“红色”,是因为不同颜色的LED的导通压降一般是不一样的。
3、选择“0402”封装。这个例子里选贴片0402封装的LED。
4、就选搜索结果的第一个LED来分析吧,型号是BL-HUB37A-AV-TRB,点击它进入详情页!
5、在详情页,点击“数据手册PDF”。
6、查看数据手册的Absolute Maximum Ratings(极限参数),看它最大能通过多少电流。查得其Forward Current(正向电流,也就是导通电流)为20mA,这可是最大值。按照经验,这种LED我们一般设定为2mA左右即可。
7、查看数据手册的Electrical and optical characteristics(光电特性),其Forward Voltage(正向电压,也就是LED灯点亮时的导通电压)的Typ.(典型值)为2.0V。LED灯正常工作时我们只看典型值,Min.(最小值)和Max.(最大值)不用管。确定限流电阻的大小,查看导通电压这步最关键!
8、但是这个典型值2.0V是在Forward Current(正向电流)为20mA时测出来的:
9、上面提到这种LED我们一般设定为2mA左右,此时对应的Forward Voltage(正向电压)是多少,需要查看数据手册中的伏安特性曲线:
伏安特性曲线是电流与电压的对应关系,即纵坐标是Forward Current(正向电流),横坐标是Forward Voltage(正向电压)。从曲线可以看到,电流为2mA时,电压约为1.7V。
8、因为LED灯在设定为2mA时的电压为1.7V,而供电电压为5V,所以限流电阻两端的电压为:5V - 1.7V = 3.3V。
9、这里咱们把电流限制为2mA,所以限流电阻 R1 = 3.3V / 2mA = 1.65Kohm。如果计算得出的这个电阻值不是常用的,选用临近的电阻值即可。
10、最后把LED灯买回来,做出电路实物,看LED灯的亮度如何,再增大或减小电阻。
11、注意:
(1)最大电流不要超过LED数据手册标注的最大值,这个例子里是20mA。
(2)一般最小电流建议不要小于1mA,电流设定得太小,在批量生产的时候可能会出现有些LED灯点不亮的问题。具体要看选用的LED型号。
(3)本文例子中选用的LED设定电流为2mA左右,不同型号的LED,不同的亮度应用场景,这个值需要调整。
12、如果是不知道型号、没有数据手册的LED灯,就先按5mA左右的电流值将其点亮,测量其Forward Voltage(正向电压),根据亮度情况计算并调整供电电压和限流电阻的阻值。
最后的最后,让我们用LED去创造美丽的作品吧!