發(fā)光二極管（LED）現(xiàn)已取代大多數(shù)其他照明技術(shù)，英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師介紹，由于其多功能性、低成本和高效率，LED現(xiàn)在在最不同的情況下用于任何類型的應(yīng)用，包括狀態(tài)指示器、LCD顯示器的背光以及傳統(tǒng)家用照明，現(xiàn)在都在使用LED。

在本文中，讓我們來看看LED作為光源和其他相關(guān)應(yīng)用類型的標(biāo)準(zhǔn)的特性。

一、LED的物理特性

LED是一種以二極管為基礎(chǔ)的有源半導(dǎo)體電子元件。“發(fā)光二極管”旨在利用半導(dǎo)體通電發(fā)光。事實(shí)上，通過直接偏向電壓大于閾值電壓的p-n結(jié)，結(jié)點(diǎn)附近的電荷從能量高移動(dòng)到能量低處，期間如果釋放的能量足夠高，就會(huì)發(fā)出光子，即發(fā)出光芒，而其頻率（顏色）和發(fā)光強(qiáng)度取決于材料的物理特性和整個(gè)LED燈施加的電壓水平。

除了發(fā)射的光的顏色外，觸發(fā)電流的最小閾值電壓還取決于LED燈的半導(dǎo)體的類型：制作LED的最常用材料是AlGaAs、GaAlP、GaAsP、SiC、GaN、GaP、Si和C。

二、LED燈的驅(qū)動(dòng)

在電子產(chǎn)品開發(fā)過程中，LED是需要驅(qū)動(dòng)的電子元件，當(dāng)使用單片機(jī)時(shí)需要外接一顆上拉電阻。因此，在驅(qū)動(dòng)電路中必須始終提供電流限制阻力，不限制電流可能會(huì)損壞電子組件。

上圖為LED的一種方式。在此電路中，向MOSFET的基座提供正電壓，LED也接了一個(gè)限制電流的電阻。假設(shè)組件的最佳前流閾值電壓為Vth和LED Vin的供應(yīng)電壓，則限制電阻器的大小按R=（Vin–Vth）/I計(jì)算。例如，用作電源狀態(tài)指示器的經(jīng)典LED可以具有Vth=1.8V和如果I=20mA，如果為電路提供電壓Vin=5V，限制電阻器將具有值R=（5=1.8）/0.02=160Ω。

建議的方案是在通過微控制器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)使用的：在這種情況下，始終建議采用能夠承受LED前流的晶體管（或類似組件）：如果組件直接連接到微控制器的GPIO，損壞芯片（由于電流受到威脅）的風(fēng)險(xiǎn)將極高。顯然，如果需要驅(qū)動(dòng)功率LED（可吸收甚至超過3W或5W），則有必要采用與所需電流一致的驅(qū)動(dòng)程序。在這方面，有些單片機(jī)集成了MOSFET，可以最大限度地減少周圍的電路，對驅(qū)動(dòng)功率LED非常有用。

使LED在照明領(lǐng)域流行起來的一個(gè)特征無疑是利用單片機(jī)脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)LED亮度調(diào)節(jié)。PWM技術(shù)應(yīng)用很簡單，但如果需要精確的亮度控制，則可能無效：事實(shí)上，由于LED在各方面都是一個(gè)二極管，因此其電壓/電流特征是非線性的，因此，通過修改周期值獲得的電流變化也是非線性的。

為了克服這一缺點(diǎn)，有必要使用專門設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)程序來提供恒定電流。此解決方案避免了發(fā)光組件的連續(xù)打開和關(guān)閉循環(huán)，提高了設(shè)備的持續(xù)時(shí)間和發(fā)出的光的質(zhì)量，因?yàn)樗粫?huì)閃爍。

三、LED的常見應(yīng)用

如上所述，LED應(yīng)用非常普遍，這也是由于有不同類型的可用。根據(jù)耗散功率（產(chǎn)生的發(fā)光通量）對它們進(jìn)行分類，我們基本上可以找到三種類型的LED：低功耗LED、高亮度LED和大功率LED。

低功耗LED具有典型的15mA前流，用作電子設(shè)備中的狀態(tài)指示器（打開電源指示器、連接狀態(tài)、設(shè)備之間的通信指示燈等）。他們的使用是比較經(jīng)典，他們的包是PTTH和SMD。照明角度對于此類設(shè)備來說不是必不可少的。

高亮度LED具有30mA至100mA的典型前向電流，可用作弱照明的材料，盡管主要用途是作為段顯示器和LCD面板中的背光。后者顯著促進(jìn)了LED的傳播，因?yàn)楝F(xiàn)代電視的大多數(shù)LCD面板都采用LED背光。

大功率LED的電流范圍為100mA向上。不難想象，與其他兩類設(shè)備相比，這種類型的設(shè)備的成本要高得多，其熱特性決定了需要仔細(xì)設(shè)計(jì)外觀和散熱方式。大功率LED的典型應(yīng)用無疑是照明：這種類型的單個(gè)燈管可以發(fā)射超過350個(gè)流明，通過集合幾個(gè)LED，就可以成為一個(gè)可供照明的路燈，以至于在我們的城市路邊不難找到裝有這種技術(shù)的照明燈具：說實(shí)話，LED路燈的公共照明是智能城市的基石之一，因?yàn)樗鼈冊试S通過光控感應(yīng)頭來調(diào)暗路燈，以降低成本。

三、LED的新領(lǐng)域

近年來，市場上出現(xiàn)了一種利用有機(jī)成分（塑料導(dǎo)電聚合物）的技術(shù)，并利用了這些材料的發(fā)光特性。這就是一種被稱為OLED的技術(shù)，用于制作顯示屏，它具有纖薄、彎曲等靈活的特性（特別適合可穿戴設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備）。

與使用LED作為LCD背光不同，OLED形成了自己的產(chǎn)業(yè)鏈。迄今為止，這項(xiàng)技術(shù)還沒有能夠大規(guī)模應(yīng)用，但在研究成果上已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，這也意味著消費(fèi)電子產(chǎn)品被OLED顯示屏占領(lǐng)只是時(shí)間問題。