Dapatkah saya menggunakan LED biru-hijau sebagai indikator status MCU pada daya 3,3 V?

Industri elektronik modern telah mengembangkan LED yang sangat efisien dengan warna-warna yang bagus dan mewah ("true green", "cyan", dan "blue") yang berbasis di teknologi InGaN, atau yang serupa. Beberapa LED ini ditetapkan memiliki voltase ke depan 3,2 hingga 4,2 V. Berikut adalah contoh LED seperti itu, Kingbright WP7104PR51C / A , atau APT3216VBC permukaan-mount .

Tetapi MCU biasanya ditenagai dari pasokan 3,3 V, dan output GPIO biasanya 3,1-3,2 V, yang tampaknya hampir tidak cukup untuk menggerakkan LED ini. Bagaimana saya bisa menggunakan LED ini sebagai indikator dari beberapa status sinyal, atau status power rail? Apakah saya memerlukan resistor seri R1 di sini?

Jika ya, bagaimana saya memilih nilainya?

PENOLAKAN: "pertanyaan-jawaban" ini datang sebagai penjabaran dari pertanyaan awal "Apakah ada gunanya menambahkan resistor 1 Ohm ke sirkuit LED ini?" , untuk mengatasi kasus penggunaan khusus LED sebagai indikator status logika.

Anda dapat menggunakan LED ini tanpa pemesanan apa pun. LED modern adalah penghasil cahaya yang sangat efisien. Peringatannya adalah bahwa spesifikasi LED menentukan tegangan maju pada arus tertentu, biasanya pada 20 mA. Pada saat yang sama intensitas cahaya juga ditentukan pada kondisi uji 20 mA. Dan intensitas cahayanya sangat besar, kira-kira ~ 1000 mcd untuk LED WP7104PR51, dan ~ 150 mcd untuk LED khas APT3216VBC.

Namun LED gaya lama hanya menghasilkan 2-3 mcd, dan sangat terlihat oleh mata manusia sebagai indikator status. Kilau 1000 mcd akan menerangi seluruh ruangan dan menyilaukan mata jika melihat langsung ke LED. Oleh karena itu tidak perlu memberi makan LED ini dengan kemampuan maksimalnya, dan akan perlu untuk mengurangi output cahaya mereka ke tingkat yang nyaman. Di bawah ini adalah pertimbangan untuk APT3216VBC (150 mcd pada 20 mA).

Hal-hal yang baik adalah bahwa (a) tegangan maju LED tidak konstan, grafik IV sangat non-linear, menatap sekitar 2,4 V:

dan (b) intensitas cahaya turun secara linier dengan arus berkurang:

Jadi, untuk mendapatkan cahaya yang nyaman dari LED APT3216VBC, arus drive harus dikurangi setidaknya 10-20 kali lipat, menjadi 1-2mA, untuk mendapatkan ~ 15 atau ~ 7,5 mcd cahaya. Titik operasi pada grafik IV (a) karena itu harus pindah ke titik (2), yang sesuai dengan tegangan maju LED sekitar 2,6 V. Oleh karena itu GPIO harus memiliki resistor yang turun sekitar 0,7 V (3,3 - 2,6) pada 1- 2 mA, atau sekitar 350-700 Ohm. Pengaturan ini akan memberikan output cahaya pada 8-15 mcd. Ini mungkin masih terlalu terang untuk mata telanjang. Untuk mengurangi cahaya menjadi lebih normal 1,5 mcd, atau sepuluh kali lipat, resistor R1 dapat setinggi 3-4 kohms. Anda harus bereksperimen sedikit dengan sampel LED untuk memilih resistor yang tepat untuk aplikasi.

Dengan arus drive di area ~ 1 mA, semua kekhawatiran tentang variasi suhu dan impedansi GPIO internal dapat diabaikan dengan aman, kecuali LED digunakan untuk tujuan kalibrasi warna.

Singkatnya, output bercahaya normatif dari LED yang dipilih harus memainkan peran utama dalam menentukan nilai R1.