简单而又不简单的LED

一、概述

LED，也就是发光二极管，从名字上可以看出，其有二极管的特性，是由一个PN结组成，也具有单向导电性。可以将电能转化成光能 。通过向材料中添加不同的化合物来显示不同的颜色，比如：砷化镓发红色，磷化镓发绿色等等。在电子开发界是个最简单外设，在PCB上可以作为系统的心跳指示，验证芯片是否工作的标志等功能，还可以用于照明。

二、限流电阻

在电路设计时，大家都知道要加限流电阻，一般都是使用简单的U、I、R的欧姆定律进行大约的计算，但是实际的限流电阻阻值严谨的计算公式为：

R=（VCC－Uf）/If

其中：

VCC为电源电压

Uf为LED的正向压降

If为LED的正常工作电流

三、LED的方向

LED既然是发光二极管，那么一定是有方向的了：

对于直插的封装，引脚腿是有一长一短的，这种方式判断总是正确的;

对于贴片的，在背面会有一个“T ”或是三角标志，从而判断方向。

也可以通过LED中的电极大小，一般都是电极面积小的是正极，但是奇葩的是，有一些厂家并不这样做，而是反过来做的，电极面积大的是正极，不知道其中有什么工艺或是什么的原因要这样进行生产，总之最保险的方法，还是点亮一下吧。

有的LED可以万用表点亮，有的则不行，比如某种超亮的LED，要加电源才可以，要根据LED的技术手册选择不同的方式。

四、LED的驱动电路

主要是分恒压与恒流方式，而常用的驱动方式则是以恒流方式为主。

1、GPIO直连

这种电路应该是最最简单的了，大部分都是在使用这种电。可以是高电平点亮，也可以是低电平点亮，限流电阻一是要看MCU引脚的能力，一是看LED的工作电流，两都都不可以超过。

电路如下（用KiCAD试画了一下，感觉软件优化不足，总是卡卡的）：

2、三极管或mos

NPN或是PNP或是MOS，MCU的GPIO只是提供一个控制信号。

这种方式，单片机的GPIO口并不用提供比较大的电流，只是控制三极管的导通就可以，电流取决于限流电阻。

3、触发器

比如：施密特触发反向器。采用电位触发方式，作为缓冲器消除输入端的干扰，可以说可靠性更高一些，但是成本也高了。

与此差不多的，也可以使用各种门电路进行驱动。

恒流源方式，这种方式一般是对于LED阵列来说，或是LED灯珠阵列，这种要有特定的恒流源电源。

比如：

五、控制方式：

1、GPIO电平控制，高电平（或低电平）就亮，低电平（或高电平）就灭。这种方式，GPIO是提供电流的“电源”，与芯片GPIO的驱动能力有关。

2、PWM输出控制LED的亮暗程度原理：通过脉宽调节控制led得电时间，控制其亮的时间来控制其亮度有一个渐变的过程。

这种方式的应用最广的就是呼吸灯了，这里PWM的周期与占空比的变化都是要调整到一个最优值才会有比较好的效果的。，PWM的频率要高过人眼的视觉暂留时间，否则PWM频率是1Hz时，一亮一灭都是500ms，可以很容易的看出一亮一灭的效果。

如上，PWM驱动LED的示意波形图，通过调整T与Tc与占空比的值，来控制LED的亮灭变化。