嵌入式硬件入门——LED（你真的懂LED吗）

Posted 2021-10-25 小辉_Super

LED在生活中随处可见，作为嵌入式工程师，这些LED知识你一定要知道！

文章目录

• LED分类
• LED的特点
• LED的电子知识
• • LED的图形标号
  • LED的基本性质
  • • 1.最大工作电流
    • 2.导通电压
  • LED检测方法
  • • 1.极性判断
    • 2.好坏检测

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种电-光转换器件，可以将电信号转换成光。

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LED分类

LED种类繁多，接下来简单对其进行分类：

1. 按功率大小分：可分为小功率、大功率（1W以上，没有标准）；
   小功率是指发光强度较低的LED，如常见的指示灯、手机背光、LED手电等，

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大功率指发光强度较高的产品，如LED灯管，它们封装较大、亮度也更高。

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2. 按封装方式分：插件式和贴片式两种；
   插件式元件有较长的引脚，需要穿过PCB板，所以必须开孔才能焊接，如常见的Lamp、食人鱼等；

Lamp封装-图片来源网络

食人鱼封装-图片来源网络

贴片式是指元件可以直接贴焊在PCB上，不需要开孔，贴片元件一般没有外接的引脚，如常见的SMT和Emitter等。

SMT封装-图片来源网络

Emitter封装-图片来源网络

3. 按胶体颜色分：无色透明、有色透明、有色散射、无色散射等。

LED还有其他多种分类方式，就不一一列举了。

LED的特点

LED之所以能被人们广泛使用，离不开它自身不可挑剔的特点。

1. 体积小
   LED是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里，它非常小，也非常轻，从前面的图片中可以轻易看出它的这一特点。
2. 功耗低
   LED耗电量相当低，只有0.05W-5W（白炽灯：15W-300W；荧光灯：14W-125W）。直流电源驱动，电光转换率接近30%。一般来说，LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这表示它消耗的电能不能超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%。
3. 环保
   LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染、白炽灯中含有汞等重金属，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。
4. 响应速度快
   LED灯还有一个突出的特点，就是反应的速度比较快。只要一接通电源，LED灯马上就会亮起来。对比我们平时使用的节能灯，其反应速度更快，在打开传统灯泡时，往往需要很长的时间才能照亮房间，在灯泡彻底的发热之后，才能亮起来。
5. 坚固耐用
   LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。

LED的电子知识

通过前面的简单介绍，你一定对LED有了一个清晰的认识，接下来我们来了解一下电子开发中如何使用LED。

作为一个使用频率较高的电子元件，LED几乎能出现在所有的电子产品上，因为产品是给人用的，上电后如果连个指示灯都没有（屏幕也是LED哦），那体验感未免也太差了。那么LED在硬件设计上需要注意那些问题呢？今天我作为一个硬件小白，就整理一下，希望能帮到大家。

LED的图形标号

下图为LED在电路中的图形符号，一个二极管加了两个箭头，三角形直角所对的方向为正极->负极方向。

LED的基本性质

1.最大工作电流

发光二级管在电路中只有正接才能正常工作。下图通过可调电阻改变流经LED的电流，实现LED由灭到暗再到亮的过程：

发光二极管正常工作时的电流较小，像上图这种小功率的LED，工作电流一般在5-30mA。上图仿真的LED最大工作电流为10mA，所以要串联一个500Ω的电阻（5V/10mA=500Ω）：

如果流过发光二极管的电流过大，容易将其烧坏。

2.导通电压

当然，LED对电压也是有要求的，二极管都有导通电压，LED的供电电压如果没有达到这个导通电压值，LED无法点亮，当LED导通时，电流才开始流过LED，且电流越大，亮度越强（但不能超过最大工作电流）。

不同颜色的LED，其导通电压也不同，红外线LED的导通电压最低，略高于1V，为1.5-2V；黄光LED约为2V，绿光LED为2.5-2.9V；高亮度蓝光LED、白光LED的导通电压一般达到3V以上。

LED的反向耐压比较低，一般在10V以下。

LED检测方法

1.极性判断

• 从外观上判断：未使用过的LED，引脚长的为正，短的为负；同时也可以通过灯管内的电极大小判断，电极大的为负极，小的为正极；如果是贴片式LED，一般电极有缺角的为负极。

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• 万用表检测极性：发光二极管和普通二极管一样，都有单向导电性，所以正向测量电阻小，反向测量电阻大（接近无限大）。网上有很多教程，最多的是用电阻档测试，用RX1K或RX10K档测试LED两端电阻值，但我没有测试成功（可能测试时LED两个引脚不能连接其他元器件）。后来我用了蜂鸣器档（也称二极管档，用来测试导通性）测试成功了。
  
  下面是我测试截图，导通的话能看到LED被点亮：
  
  此时，红色表笔指向的方向即为正极，另一边为负极（数字万用表）。

2.好坏检测

好坏测试和正负极测试方法类似，万用表选择RX10K档。
如果正反向的电阻均为无限大，则LED开路；
如果正反向的电阻都为0，则说明LED短路；
如果反向电阻偏小，则说明LED反向漏电。