D-018 LED硬件电路设计
LED硬件电路设计
- 1 简介
- 2 LED的参数
- 3 驱动方式
- 3.1 定电压驱动
- 3.2 定电流驱动
- 4 应用场景
- 5 设计要点
1 简介
发光二极管(简称LED),是一种发光的电子器件,能将电能转换为光能。这种器件不仅发光效率高,而且节能、寿命长。LED会议波长来表示颜色,但这并非是发光波长的峰值。
颜色 | 波长 | 颜色 | 波长 |
---|---|---|---|
紫色 | 400~435 | 黄绿 | 560~580 |
蓝色 | 400~480 | 黄色 | 580~595 |
蓝绿 | 480~500 | 橘色 | 595~610 |
绿色 | 500~560 | 红色 | 610~760 |
LED的单向导电性:贴片 LED 真正发光亮的核心部件是 LED 芯片(die),也就是靠近负极那部分!
2 LED的参数
参数 | 描述 |
---|---|
正向电流(IF) | If 是指 LED 正常发光时所流过的正向电流值。直流驱动时,电流大小不能超过 25mA。 |
正向电压(VF) | 指在给定的工作电流下,LED 本身的压降。电流由 LED 正极流向负极时,正、负极间产生的电压称为正向电压。 |
正向脉冲电流值IFP | 指流过 LED 的正向脉冲电流值。为保证寿命,通常会采用脉冲形式来驱动 LED,通常 LED 规格书中给中的 Ifp 是以 0.1ms 脉冲宽度,占空比为 1/10 的脉冲电流来计算的。 |
逆向电压(VR) | LED 所能承受的最大反向电压,超过此反向电压,可能会损坏 LED。 |
耗散功率 PD | 即正向电流乘以正向电压。 |
光束Φv [lm] | 从光源射出的全部光量。单位为 lm(流明) |
发光强度(IV) | 电流 5mA 驱动时,亮度范围在 72~180mcd。 |
- 不同的 LED,其允许流过的最大电流也会不一样,在实际应用中通常选择If=0.6*Ifmax,须留有一定的余量。对于小功率 LED,一般为 15mA,这是小功率LED 的正常工作电流。但目前出现了大功率 LED 的芯片,所以 IF 就要根据芯片的规格来确定正向工作电流。
- mcd:光通量的空间密度,即单位立体角的光通量,叫发光强度,是衡量光源发光强弱的量,其中文名称为"坎德拉",符号就是"cd"。(流明是光照度;是光通量的单位;照度是单位面积的光通量;坎德拉是光强;是光强单位;光强是单位立体角的光通量。)
正向电流与正向电压的关系:
3 驱动方式
3.1 定电压驱动
不建议 | 建议 |
---|---|
注意每一颗 LED 的线路上皆须加上限流电阻,不建议多颗 LED 共享一颗限流电阻,且 VCC 需大于 LED VF。
3.2 定电流驱动
不建议 | 建议 |
---|---|
定电流驱动输出的电流是固定的,建议每一定电流源对应一颗 LED,电流相同则 LED 的光色一致性较佳。若将 LED 并联,则两颗 LED 的 IF 仍会因 VF 差异而不同,因此不建议使用。
4 应用场景
- DONE或者INIT_B 信号。
- FPGA 的一些 IO 口信号用来做调试。
- 电源指示灯。
- 在数据交互,比如万兆口或者是 USB 转串口。
5 设计要点
可以采取多种方式加载 LED 灯。
PCB 设计时注意添加丝印标志以区分这些灯的作用。(比如 DONE 信号)
不同颜色 LED 的压降及发光效率存在差异,注意限流电阻的取值(I↑→U↑→P↑ 功率 P 越大,灯越亮)
限流电阻计算:R=(3.3-VF)/I
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