Можно ли использовать сине-зеленые светодиоды в качестве индикаторов состояния MCU при напряжении 3,3 В?

Современная электронная промышленность разработала очень эффективные светодиоды приятных и причудливых цветов («истинно зеленый», «голубой» и «синий») на основе технологии InGaN или аналогичных. Некоторые из этих светодиодов имеют прямое напряжение от 3,2 до 4,2 В. Вот примеры таких светодиодов, Kingbright WP7104PR51C / A или APT3216VBC для поверхностного монтажа .

Но обычные микроконтроллеры питаются от источника 3,3 В, а выход GPIO обычно составляет 3,1-3,2 В, что, по-видимому, едва достаточно для питания этих светодиодов. Как я могу использовать эти светодиоды в качестве индикаторов некоторых состояний сигнала или состояния шины питания? Нужен ли здесь последовательный резистор R1?

Если да, то как мне выбрать его значение?

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Этот «вопрос-ответ» является развитием оригинального вопроса «Есть ли смысл добавлять резистор 1 Ом к этой светодиодной цепи?» , для решения конкретного случая использования светодиодов в качестве индикаторов логического состояния.

Вы можете использовать эти светодиоды без каких-либо оговорок. Современные светодиоды являются очень эффективными излучателями света. Предостережение заключается в том, что характеристики светодиодов определяют прямое напряжение при определенном токе, обычно при 20 мА. В то же время сила света также указывается при условиях испытания 20 мА. И интенсивность света огромна, что-то вроде ~ 1000 мкд для светодиода WP7104PR51, и ~ 150 мкд для светодиода APT3216VBC типично.

Тем не менее, светодиоды в старом стиле использовались для вывода всего 2-3 мкд и были хорошо видны человеческому глазу в качестве индикаторов состояния. Сияющий 1000 мкд осветит всю комнату и будет слепить глаза, если смотреть прямо на светодиод. Поэтому нет необходимости подавать эти светодиоды на максимальную мощность, и необходимо будет снизить их выходную мощность до комфортного уровня. Ниже приведены рекомендации для APT3216VBC (150 мкд при 20 мА).

Хорошо то, что (а) прямое напряжение светодиода не является постоянным, график IV сильно нелинейный, начиная примерно с 2,4 В:

и (б) интенсивность света падает линейно с уменьшением тока:

Таким образом, чтобы получить удобное освещение от светодиода APT3216VBC, ток привода должен быть уменьшен как минимум в 10-20 раз, до 1-2 мА, чтобы получить ~ 15 или ~ 7,5 мкд света. Поэтому рабочая точка на графике IV (a) должна переместиться в точку (2), которая соответствует прямому напряжению светодиода около 2,6 В. Поэтому у GPIO должен быть резистор, который падает примерно на 0,7 В (3,3-2,6) при 1- 2 мА или около 350-700 Ом. Эта настройка даст светоотдачу в 8-15 мкд. Это может быть все еще слишком ярко для невооруженного глаза. Чтобы уменьшить свет до более нормального значения 1,5 мкд или в десять раз, резистор R1 может достигать 3-4 кОм. Вы должны немного поэкспериментировать с образцами светодиодов, чтобы выбрать правильный резистор для применения.

При токах возбуждения в области ~ 1 мА все опасения, связанные с колебаниями температуры и внутренним импедансом GPIO, можно смело игнорировать, если только светодиоды не используются для калибровки цвета.

Короче говоря, нормативная световая мощность выбранного светодиода должна играть основную роль в определении значения R1.