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LED電路設(shè)計

作者:ZLG致遠(yuǎn)電子 時間:2018-12-15 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  現(xiàn)今人們看到最多的顯示裝置是什么?大家的回答想必都是顯示屏,其實有一個已經(jīng)融入我們生活各個角落的重要顯示裝置,那就是常見的小,他們是如何實現(xiàn)顯示呢?

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201812/395644.htm

  上期我們從“藍(lán)黑白金裙”之爭說到屏幕圖形格式轉(zhuǎn)換,(詳細(xì)可點擊查看《【干貨】從色彩角度看人機(jī)交互界面設(shè)計》),但顯示裝置除了屏幕外,還有很多不起眼但卻融入我們生活各個角落的重要小角色,比如我們常見的,想要點亮他們其實可以更簡單。

  大家族簡述

  LED是Light Emitting Diode的縮寫,即發(fā)光二極管,是一種應(yīng)用非常廣泛的半導(dǎo)體發(fā)光/顯示元件。發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的,其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性,即正向?qū)?,反向截止、擊穿特性。在正向電壓下,電子由N區(qū)注入P區(qū),空穴由P區(qū)注入N區(qū),進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。通過使用不同的材料及工藝,LED可以發(fā)出紅色、綠色、黃色、白色、藍(lán)色、橙色等光。

  在市面上,LED產(chǎn)品有發(fā)光二極管、數(shù)碼管、米字管、符號管、點陣顯示屏、LED背光、LED照明燈等,參考如下圖1所示。事實上,數(shù)碼管、米字管、符號管、點陣顯示屏……當(dāng)中的每個發(fā)光單元都是一個發(fā)光二極管。

  

  圖1 常見LED顯示模塊

  LED特性分析

  使用不同材料(管芯材料)的LED,其正向電壓也有所不同,在設(shè)計電路前要先了解一下它們的基本特性,參考如表1所列。

  

  表1 常用發(fā)光二極管基礎(chǔ)特性表

  注意:設(shè)計LED電路時,工作電流最好小于0.6 IFM,這樣LED使用壽命會更長。

  獨立LED燈驅(qū)動電路

  1、電源指示燈

  

  圖2 5V和3.3V電源指示燈電路

  D1采用紅色LED燈(GaAsp管芯),封裝形式由產(chǎn)品要求決定。工作電流計算如下:

  


  常規(guī)設(shè)計,If要在0.5~3mA范圍內(nèi),減少電源指示燈對電能的消耗。對于5V電源,限流電阻R1推薦采用3K;對于3.3V電源,限流電阻R1推薦采用1K。

  2、狀態(tài)指示燈

  對于單片機(jī),其I/O灌電流可達(dá)20mA(具體芯片要以數(shù)據(jù)手冊為準(zhǔn)),可以直接使用I/O控制LED燈作為狀態(tài)指示。

  

  圖3 獨立LED燈驅(qū)動—灌電流方式

  當(dāng)相應(yīng)的I/O輸出0時LED燈點亮,輸出1時LED燈熄滅。電流計算公式如下:

  

  常規(guī)設(shè)計,If要在2~15mA范圍內(nèi)。當(dāng)驅(qū)動多個LED時要注意,由于CPU對總電流限制,比如100mA,所以要保證多個LED同時點亮的電流要小于總電流。如果使用了綠色的LED燈,由于綠色LED正向壓降比紅色的大,所以其限流電阻要小一點。

  對于單片機(jī),其I/O可以設(shè)置為推挽輸出模式,驅(qū)動電流可達(dá)20mA,這類CPU可以采用拉電流的方式驅(qū)動,如圖4所示。

  

  圖4 獨立LED燈驅(qū)動—拉電流方式

  當(dāng)相應(yīng)的I/O輸出1時LED燈點亮,輸出0時LED燈熄滅。電流計算公式如下:

  

  通常設(shè)I/O的Voh等于VCC。常規(guī)設(shè)計,If要在2~15mA范圍內(nèi)。當(dāng)驅(qū)動多個LED時要注意,由于CPU對總電流限制,比如100mA,所以要保證多個LED同時點亮的電流要小于總電流。對于其它類型的CPU(如3.3V的ARM),根據(jù)其I/O特性,也可以采用這兩種驅(qū)動方式。

  對于2引腳的雙色LED,其驅(qū)動方式如圖5所示。對于I/O可以設(shè)置為推挽輸出模式的CPU,可以直接使用I/O直接驅(qū)動;對于標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī),則需要外加驅(qū)動電路,如2個非門。當(dāng)一個口輸出1,另一個口輸出0時,其中一個LED燈點亮;如果兩個控制口均輸出1或均輸出0,則LED燈熄滅。

  

  圖5 2引腳雙色LED燈驅(qū)動電路

  總結(jié)

  本文僅是簡單的介紹了嵌入式硬件設(shè)計中LED驅(qū)動,但整體嵌入式硬件設(shè)計對于技術(shù)指標(biāo)的要求是較高的,若產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)可以選用合適核心板進(jìn)行開發(fā)設(shè)計。ZLG致遠(yuǎn)電子嵌入式產(chǎn)品經(jīng)過近二十年的設(shè)計經(jīng)驗積累,從產(chǎn)品的RTC時鐘,電源管理,ESD防護(hù)電路,各類通訊接口等方面全面保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

  ZLG致遠(yuǎn)電子從2001年從8位單片機(jī)方案設(shè)計開始,逐步掌握ARM7、ARM9、Cortex-A7、A8、A9、M7以及最前沿的A53等ARM體系的處理器應(yīng)用技術(shù),擁有全系列的工業(yè)級ARM核心板與工控機(jī)。

  同時,基于對嵌入式技術(shù)的理解與積累,ZLG自主研發(fā)下一代軟件開發(fā)平臺-Aworks實時操作系統(tǒng),幫助用戶基于穩(wěn)定的軟硬件平臺快速實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā),基于ZLG工業(yè)級核心板/工控板開發(fā)的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、軌道交通、工業(yè)現(xiàn)場、醫(yī)療等對產(chǎn)品可靠性要求較為苛刻的場合,并不斷深入為各行業(yè)提供整套行業(yè)應(yīng)用解決方案。

  



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