Posso utilizzare LED blu-verdi come indicatori di stato MCU con alimentazione a 3,3 V?

La moderna industria elettronica ha sviluppato LED molto efficienti con colori piacevoli e fantasiosi ("vero verde", "ciano" e "blu") basati sulla tecnologia InGaN o simili. Alcuni di questi LED sono specificati con tensioni in avanti da 3,2 a 4,2 V. Ecco alcuni esempi di tali LED, Kingbright WP7104PR51C / A o APT3216VBC per montaggio superficiale .

Ma le solite MCU sono alimentate con alimentazione a 3,3 V e l'uscita GPIO è di solito a 3,1-3,2 V, che sembra essere appena sufficiente per pilotare questi LED. Come posso utilizzare questi LED come indicatori di alcuni stati del segnale o dello stato della barra di alimentazione? Ho bisogno di un resistore serie R1 qui?

Se sì, come posso scegliere il suo valore?

NOTA BENE: Questa "domanda-risposta" viene fornita come elaborazione della domanda originale "C'è un punto nell'aggiungere una resistenza da 1 Ohm a questo circuito LED?" , per affrontare il caso particolare di utilizzo dei LED come indicatori di stato logico.

È possibile utilizzare questi LED senza alcuna riserva. I moderni LED sono emettitori di luce molto efficienti. L'avvertenza è che le specifiche dei LED definiscono la tensione diretta a una certa corrente, in genere a 20 mA. Allo stesso tempo, l'intensità luminosa viene anche specificata in condizioni di test di 20 mA. E l'intensità della luce è enorme, qualcosa come ~ 1000 mcd per LED WP7104PR51 e ~ 150 mcd per LED APT3216VBC tipici.

Tuttavia, i LED di vecchio stile erano in grado di emettere solo 2-3 mcd ed erano perfettamente visibili per l'occhio umano come indicatori di stato. La luminosità di 1000 mcd illuminerà l'intera stanza e sarà accecante per gli occhi se si guarda direttamente al LED. Pertanto non è necessario alimentare questi LED al massimo delle loro capacità e sarà necessario ridurre la loro bassa potenza a un livello confortevole. Di seguito sono riportate considerazioni per APT3216VBC (150 mcd a 20 mA).

Le cose buone sono che (a) la tensione diretta di un LED non è una costante, il grafico IV è fortemente non lineare, a partire da circa 2,4 V:

e (b) l'intensità della luce diminuisce linearmente con corrente ridotta:

Pertanto, per ottenere una luce confortevole dal LED APT3216VBC, la corrente dell'unità deve essere ridotta di almeno 10-20 volte, a 1-2 mA, per ottenere ~ 15 o ~ 7,5 mcd di luce. Il punto operativo sul grafico IV (a) dovrebbe quindi spostarsi al punto (2), che corrisponde alla tensione diretta del LED di circa 2,6 V. Pertanto il GPIO dovrebbe avere una resistenza che scende di circa 0,7 V (3,3 - 2,6) a 1- 2 mA, o circa 350-700 Ohm. Questa configurazione fornirà l'uscita della luce a 8-15 mcd. Questo potrebbe essere ancora troppo luminoso per un occhio nudo. Per ridurre la luce a 1,5 mcd più normale, o un altro dieci volte, il resistore R1 può arrivare a 3-4 kohms. Dovresti sperimentare un po 'con i campioni LED per scegliere la resistenza giusta per l'applicazione.

Con correnti di pilotaggio nell'area di ~ 1 mA, tutte le preoccupazioni relative alle variazioni di temperatura e all'impedenza GPIO interna possono essere ignorate in modo sicuro, a meno che i LED non vengano utilizzati per scopi di calibrazione del colore.

In breve, l'uscita luminosa normativa di un LED selezionato deve svolgere un ruolo importante nel determinare il valore R1.