第4章 LED的单片机驱动电路与编程

4.1 LED介绍

4.1.1 外形与符号

发光二极管（Light Emitting Diode,LED）是一种电-光转换器件，能将电信号转换成光。图4-1a是一些常见的发光二极管的实物外形，图4-1b为发光二极管的电路符号。

4.1.2 性质

发光二极管在电路中需要正接才能工作。下面以图4-2所示的电路来说明发光二极管的性质。

在图4-2中，可调电源E通过电阻R将电压加到发光二极管VD两端，电源正极对应VD的正极，负极对应VD的负极。将电源E的电压由0开始慢慢调高，发光二极管两端电压U_VD也随之升高，在电压较低时发光二极管并不导通，只有U_VD达到一定值时，VD才导通，此时的U_VD称为发光二极管的导通电压。发光二极管导通后有电流流过，就开始发光，流过的电流越大，发出光线越强。

不同颜色的发光二极管，其导通电压有所不同，红外线发光二极管最低，略高于1V，红光二极管为1.5～2V，黄光二极管为2V左右，绿光二极管为2.5～2.9V，高亮度蓝光、白光二极管导通电压一般可达到3V以上。

发光二极管正常工作时的电流较小，小功率的发光二极管工作电流一般在3～20mA，若流过发光二极管的电流过大，发光二极管容易被烧坏。发光二极管的反向耐压也较低，一般在10V以下。在焊接发光二极管时，应选用功率在25W以下的电烙铁，焊接点应离管帽4mm以上。焊接时间不要超过4s，最好用镊子夹住引脚帮助散热。

4.1.3 检测

发光二极管的检测包括极性判别和好坏检测。

（1）从外观判别极性

对于未使用过的发光二极管，引脚长的为正极，引脚短的为负极，也可以通过观察发光二极管内的电极来判别引脚极性，内电极较大的引脚为负极，如图4-3所示。

（2）万用表检测极性

发光二极管与普通二极管一样具有单向导电性，即正向电阻小，反向电阻大。根据这一点可以用万用表检测发光二极管的极性。

由于大多数发光二极管的导通电压在1.5V以上，而万用表选择R×1～R×1k档时，内部使用1.5V电池，其提供的电压无法使发光二极管正向导通，故检测发光二极管极性时，万用表选择R×10k档（内部使用9V电池），红、黑表笔分别接发光二极管的两个电极，正、反各测一次，两次测量的阻值会出现一大一小，以阻值小的那次为准，黑表笔接的为正极，红表笔接的为负极。

（3）好坏检测

在检测发光二极管好坏时，万用表选择R×10k档，测量两引脚之间的正、反向电阻。若发光二极管正常，正向电阻小，反向电阻大（接近∞）。

若正、反向电阻均为∞，则发光二极管开路；若正、反向电阻均为0Ω，则发光二极管短路；若反向电阻偏小，则发光二极管反向漏电。

4.1.4 限流电阻的计算

由于发光二极管的工作电流小、耐压低，故使用时需要连接限流电阻，图4-4是发光二极管的两种常用驱动电路，在采用图4-4b所示的晶体管驱动时，晶体管相当于一个开关（电子开关），当基极为高电平时晶体管会导通，相当于开关闭合，发光二极管有电流通过而发光。

发光二极管的限流电阻的阻值可按R=（U-U_F）/I_F计算，U为加到发光二极管和限流电阻两端的电压，U_F为发光二极管的正向导通电压（1.5～3.5V，可用数字万用表二极管档测量获得），I_F为发光二极管的正向工作电流（为3～20mA，一般取10mA）。