LED指示灯应用设计和选择，搞懂其实并不难
led技术日益成熟。led指示灯可以在绝大部分的设备和电路上可以看到。那在实际选择和设计led时，有哪些需要注意的呢？led涵盖的内容很多，本文主要介绍最基础的led指示灯选择时需要注意的关键参数与设计实例。后续的文章中会介绍特种led比如说紫外线led等选型设计的相关内容。
led指示灯关键参数
digi-key官网上有多种不同种类的led，可以根据不同的参数选择合适的led。
http://www.digikey.com.cn/search/zh/光电元件/led-指示-分立/4072
图1 digi-key led指示灯参数选择界面
参数1波长
峰值波长&主波长。人眼能看到的光和机器能看到的光线不完全一致。所以有两个波长指标来表示：主波长、峰值波长。
峰值波长：光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。
主波长：眼睛能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长为主波长
一般来说这个两个参数差别不大。选择时主要看应用场合。如果是用在光学仪器上的时候，这个时候仪器需要识别波长，选择时应该以峰值波长为准。如果是用在指示的方面，因为接受者是人，更多的应考虑主波长。
图2 digi-key led主波长和峰值波长参数选择
颜色和波长。颜色和波长是一一对应的。如果选料的时候想找与之前颜色一样的led替代料。可以直接比较波长这个参数。如果波长一致，颜色也是一致的。下面是常用颜色对应波长范围。
红（red）：r（610nm-640nm）
黄（yellow）：y（580nm-595nm）
蓝（blue）：b（455nm-490nm）
绿（green）：g（501nm-540nm）
紫（purple）：p（380nm-410nm）
参数2发光强度
发光强度（毫烛光candela，单位mcd），是衡量光源发光强弱的量，也就是仪器能接受到的光的亮度。
图3 digi-key led发光强度参数选择
在实际应用中，人眼对不同波长的光的感知程度是不一样的。同样辐射能量的led，我们会感觉红光比绿光会亮很多。实际设计时，有时需要同时用到不同颜色led。为了保证所有led亮度的一致性，可以考虑适当的选择发光强度大一点绿色led。
参数3正向电压&正向电流
led是二极管的一种，一般正向导通的情况下，正向电压vf可以理解为使led发光所需要提供的额定电压。正向工作电流if可以理解为使led发光所需要提供的额定电流。一般来说，正向工作电流越大，led亮度越大。
图4 digi-key led正向电压&正向电流参数选择
正向电流if越大，温度越高，寿命会受影响。当环境温度较高的时候，为了更长的led, 建议减小正向电流。许多原厂都会在数据手册中列出温度与额定正向电流的对应曲线。
图5 温度额定正向电流曲线（qtb qblp631-ag）
参数4led封装
封装主要分为两种：贴片和直插。
表1 led封装类型
一般来说，贴片所占的体积会更小一点。以下是贴片封装的相关参数。
也可以通过尺寸来选择，下图中的长、宽主要是指的是贴片封装的尺寸。
led设计实例
下面是一个最简单的led指示灯设计实例。我们拿（qtb qblp631-ag）举一个例子：led前向电压2.0v，led正向电流20ma。想实现一个亮度可调的led指示灯。已知一个5v的电压源/电池，要求led正向电流在10ma到20ma之间变化。
然后串联一个的可调电阻。当电流20ma，此时led亮度最大，此时电阻=(5v-2v)/20ma=150ω。当电流10ma时，电阻=(5v-2v)/10ma=300ω，此时led亮度减弱到最亮时的一半。下图为电路图。
图6 可调led设计实例
led调光设计
传统的大功率led照明可能会采用到三端双向可控硅（triac）。triac调光之前多用于白炽灯和卤素灯调光。当传统白炽灯和卤素灯使用led替换时，triac调光具有一定的兼容性。这种方案经常用在家用照明解决方案之中。
triac可以看成是由两个可控硅整流器（silicon controlled rectifier）反向并联。当没有电流时，可控硅整流器会自动关断。当门极（gate）给一个触发电流，可控硅整流器再次打开。通过电容电阻网络来控制门极的电流便能实现调光。
图7 led triac调光
led实际应用过程中，对于一些高质量高可靠性的led应用，很多会采用脉冲宽度调制（pwm）。pwm控制广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
人眼在频率达到100hz的时候就已经难以察觉明显的明暗变化了。利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制。微处理器输出一定频率的方波，通过调整高电平和低电平的占空比，即可实现led灯亮度控制。pwm控制中，电压一般使用数据手册中标明的正向电压。
下图显示了三种不同的脉冲类型。脉冲持续时间tp，脉冲周期t，占空比d(d=tp/t)。调整占空比即可调整led的亮度。如下图第一个脉冲波形使led中等亮度发光。中间脉冲波形使led亮度发光较暗。最下面脉冲波形使led亮度发光较亮。
图8 led pwm控制
经验总结
在做led指示灯的选型设计时，寿险要正确选择led指示灯时，需要考虑关键参数有：
波长：波长与颜色对应。
发光强度：同样辐射强度的led，我们会感觉红光比绿光会亮很多。
正向电压&正向电流：与驱动设计相关。
在led指示灯系统设计阶段，主要的设计考量包括：
简单的设计方案，串联一个电阻电源既可以实现发光。
对于传统家用照明可以考虑triac调光。
对于一些高质量高可靠性的led应用，可以采用pwm控制。
M8/M12线束配置器能解决行业哪些痛点
三大运营商5G建设已经起航产业链将迎来新一轮的发展黄金期
任正非：第四次工业革命来了，院士：传感器是其中核心技术，非常关键！
先进封装CoWoS：台积电吃肉，其他家只能喝汤
面向信号链设计人员的CTSD架构详解
LED指示灯应用设计和选择，搞懂其实并不难
无电源收音机的制作方法
影响SMT回流焊质量的因素有哪些呢？
相约DTCC 2023！星瑞格邀您共飨数据库技术盛宴
永磁电机退磁的原因以及预防措施
这一天，中国企业一同吹响数字化集结号
未来医疗机器人五大发展趋势预测
Diodes发布采用其微型PowerDI5表面贴装封装的产品
七部门发布未来产业创新发展实施意见
鸿鹄志远 使能千行 | 软通动力旗下子公司鸿湖万联重磅发布面向商显及交通行业的SwanLinkOS发行版
轴向磁通增程式发电机技术与应用
小米路由器AX6000正式上架京东开售
首次航母下水后的引发问题！我国的第一艘航母辽宁舰加满一次油得多少钱呢？
铠侠首款PCIe 4.0 SSD上市 最高容量达30.72TB
强强合作国通与大唐储存战略合作促进国产化SSD加快前进
led指示灯关键参数
digi-key官网上有多种不同种类的led，可以根据不同的参数选择合适的led。
http://www.digikey.com.cn/search/zh/光电元件/led-指示-分立/4072
图1 digi-key led指示灯参数选择界面
参数1波长
峰值波长&主波长。人眼能看到的光和机器能看到的光线不完全一致。所以有两个波长指标来表示：主波长、峰值波长。
峰值波长：光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。
主波长：眼睛能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长为主波长
一般来说这个两个参数差别不大。选择时主要看应用场合。如果是用在光学仪器上的时候，这个时候仪器需要识别波长，选择时应该以峰值波长为准。如果是用在指示的方面，因为接受者是人，更多的应考虑主波长。
图2 digi-key led主波长和峰值波长参数选择
颜色和波长。颜色和波长是一一对应的。如果选料的时候想找与之前颜色一样的led替代料。可以直接比较波长这个参数。如果波长一致，颜色也是一致的。下面是常用颜色对应波长范围。
红（red）：r（610nm-640nm）
黄（yellow）：y（580nm-595nm）
蓝（blue）：b（455nm-490nm）
绿（green）：g（501nm-540nm）
紫（purple）：p（380nm-410nm）
参数2发光强度
发光强度（毫烛光candela，单位mcd），是衡量光源发光强弱的量，也就是仪器能接受到的光的亮度。
图3 digi-key led发光强度参数选择
在实际应用中，人眼对不同波长的光的感知程度是不一样的。同样辐射能量的led，我们会感觉红光比绿光会亮很多。实际设计时，有时需要同时用到不同颜色led。为了保证所有led亮度的一致性，可以考虑适当的选择发光强度大一点绿色led。
参数3正向电压&正向电流
led是二极管的一种，一般正向导通的情况下，正向电压vf可以理解为使led发光所需要提供的额定电压。正向工作电流if可以理解为使led发光所需要提供的额定电流。一般来说，正向工作电流越大，led亮度越大。
图4 digi-key led正向电压&正向电流参数选择
正向电流if越大，温度越高，寿命会受影响。当环境温度较高的时候，为了更长的led, 建议减小正向电流。许多原厂都会在数据手册中列出温度与额定正向电流的对应曲线。
图5 温度额定正向电流曲线（qtb qblp631-ag）
参数4led封装
封装主要分为两种：贴片和直插。
表1 led封装类型
一般来说，贴片所占的体积会更小一点。以下是贴片封装的相关参数。
也可以通过尺寸来选择，下图中的长、宽主要是指的是贴片封装的尺寸。
led设计实例
下面是一个最简单的led指示灯设计实例。我们拿（qtb qblp631-ag）举一个例子：led前向电压2.0v，led正向电流20ma。想实现一个亮度可调的led指示灯。已知一个5v的电压源/电池，要求led正向电流在10ma到20ma之间变化。
然后串联一个的可调电阻。当电流20ma，此时led亮度最大，此时电阻=(5v-2v)/20ma=150ω。当电流10ma时，电阻=(5v-2v)/10ma=300ω，此时led亮度减弱到最亮时的一半。下图为电路图。
图6 可调led设计实例
led调光设计
传统的大功率led照明可能会采用到三端双向可控硅（triac）。triac调光之前多用于白炽灯和卤素灯调光。当传统白炽灯和卤素灯使用led替换时，triac调光具有一定的兼容性。这种方案经常用在家用照明解决方案之中。
triac可以看成是由两个可控硅整流器（silicon controlled rectifier）反向并联。当没有电流时，可控硅整流器会自动关断。当门极（gate）给一个触发电流，可控硅整流器再次打开。通过电容电阻网络来控制门极的电流便能实现调光。
图7 led triac调光
led实际应用过程中，对于一些高质量高可靠性的led应用，很多会采用脉冲宽度调制（pwm）。pwm控制广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
人眼在频率达到100hz的时候就已经难以察觉明显的明暗变化了。利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制。微处理器输出一定频率的方波，通过调整高电平和低电平的占空比，即可实现led灯亮度控制。pwm控制中，电压一般使用数据手册中标明的正向电压。
下图显示了三种不同的脉冲类型。脉冲持续时间tp，脉冲周期t，占空比d(d=tp/t)。调整占空比即可调整led的亮度。如下图第一个脉冲波形使led中等亮度发光。中间脉冲波形使led亮度发光较暗。最下面脉冲波形使led亮度发光较亮。
图8 led pwm控制
经验总结
在做led指示灯的选型设计时，寿险要正确选择led指示灯时，需要考虑关键参数有：
波长：波长与颜色对应。
发光强度：同样辐射强度的led，我们会感觉红光比绿光会亮很多。
正向电压&正向电流：与驱动设计相关。
在led指示灯系统设计阶段，主要的设计考量包括：
简单的设计方案，串联一个电阻电源既可以实现发光。
对于传统家用照明可以考虑triac调光。
对于一些高质量高可靠性的led应用，可以采用pwm控制。
M8/M12线束配置器能解决行业哪些痛点
三大运营商5G建设已经起航产业链将迎来新一轮的发展黄金期
任正非：第四次工业革命来了，院士：传感器是其中核心技术，非常关键！
先进封装CoWoS：台积电吃肉，其他家只能喝汤
面向信号链设计人员的CTSD架构详解
LED指示灯应用设计和选择，搞懂其实并不难
无电源收音机的制作方法
影响SMT回流焊质量的因素有哪些呢？
相约DTCC 2023！星瑞格邀您共飨数据库技术盛宴
永磁电机退磁的原因以及预防措施
这一天，中国企业一同吹响数字化集结号
未来医疗机器人五大发展趋势预测
Diodes发布采用其微型PowerDI5表面贴装封装的产品
七部门发布未来产业创新发展实施意见
鸿鹄志远 使能千行 | 软通动力旗下子公司鸿湖万联重磅发布面向商显及交通行业的SwanLinkOS发行版
轴向磁通增程式发电机技术与应用
小米路由器AX6000正式上架京东开售
首次航母下水后的引发问题！我国的第一艘航母辽宁舰加满一次油得多少钱呢？
铠侠首款PCIe 4.0 SSD上市 最高容量达30.72TB
强强合作国通与大唐储存战略合作促进国产化SSD加快前进