电子元件-发光二极管与数码管
时间：2022-09-13 03:30:00
本内容包括发光二极管和数码管的基本介绍、C代码例程等。紫色文字是超链接，点击自动跳转到相关博客。不断更新，原创不容易！
目录：
一、发光二极管
直接插入发光管
1）简述 2)按颜色分类 3)根据头部形态分类 4）静电防护 5）引脚成型
6）LED安装方法 7）焊接 8）清洗 9）LED工作条件
2、常用发光二极管正向电压及电池电压
1)直接插入超亮发光二极管正电压 2)贴片发光二极管正电压 三、光亮二极管
3、发光二极管的颜色和波长
1)发光二极管的颜色和波长 2)发光二极管光强
4.贴片发光管
1）概述 2）封装
二、数码管
1、简介
2、取段码
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一、发光二极管
直接插入发光管
1）简述
一般发光二极管分为直插和贴片两种。
直插常用有3mm、5mm、8mm圆头；方头(例如LED2*5*7)。
大为两只脚，圆头三只脚有两种颜色。
它的颜色多为绿色、红色、黄色、蓝色和白色，以及雾绿色、红色和蓝色。贴片形式与贴片电阻和电容器相同。
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2)按颜色分类
（1）普通单色
国内常用的普通单色发光二极管有BT(厂标型号)系列FG(部标型号)系列和2EF系列。进口普通单色发光二极管常用SLR系列和SLC系列等。
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（2）高亮度
用于高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管的半导体材料不同于普通单色发光二极管，因此发光强度也不同。 砷铝通常用于高亮度单色发光二极管 化镓（GaAlAs）超高亮度单色发光二极管等材料采用磷镓砷化镓（GaAsInP）磷化镓用于普通单色发光二极管（GaP）或磷砷化镓 （GaAsP）等材料。
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（3）变色
内置变色发光二极管IC芯片。
可分为二端变色二极管、三端变色二极管、四端变色二极管和六端变色二极管。
常用的双色发光二极管有2EF系列和TB常用的三色发光二极管有2个系列EF302、2EF312、2EF322等型号。长电压控制发光二极管。
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(4)电压控制型
普通发光二极管属于电流控制装置，使用时需要串联适当电阻的限流电阻。电压控制发光二极管（BTV）集成发光二极管和限流电阻，使用时可直接连接到电源两端。
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（5）红外发光二极管
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3)根据头部形态分类
（1）草帽型LED/p>
草帽型也叫钢盔型，这是一种因外观形状酷似于草帽以及钢盔形状而得名，这种封装类型的LED工作电压一般2-3V，它的发光角度多数为120°，不过也有180°的，规格直径有3MM也有5MM，有各种各样的颜色、七彩、全彩等。由于这种LED功率不是很大，多数应用于广告LED，显示板LED，一般的灯具、照明系统不会采用这种LED来设计。
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（2）圆头型LED
圆头型是一种较为常见的普通的LED，在外面日常生活当中到处可见，这种有点像草帽型的，但是细看还是不一样的，因此有着与草帽型LED一般共有的特性，功率也是普遍的低下，它的胶体一般有透明和非透明两种。
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（3）内凹型LED
内凹型的LED它的胶体中间会凹陷下去一点，类似漏斗形状，因此称之为内凹型的LED，这种光色均匀，一致性较好，广泛应用于各种灯饰品等上面。
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（4）塔型LED
塔型的LED类似于塔的形状，底部比顶部面积大，顶部较尖，由于这种特殊的结构原因使得它可以作为很多指示灯应用场合，例如各类开关指示、仪器仪表显示灯、其他显示灯指等。但是有时候也经常用3MM的普通LED作指示灯使用。
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（5）方型ELD
方型LED是因为形状类似于方型，采用环氧树脂封装而成，有透明也有雾面，由于具有方型结构，因此可以作为条形状的状态LED灯使用，适合于很多显示灯、开关指示灯场合。
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（6）食人鱼LED
食人鱼LED是一种正方形且有4个引脚的发光管，其实只需要接上正负两个引脚就可以使LED点亮，缺口那里就是负极，这种LED外形很似食人鱼，因此很多人称之为“食人鱼LED”。这种LED无论是发光角度还是强度都要比普通的LED要大要高，最重要的是它的电流也比较大，功率也稍高，由于有四个引脚，因此散热效果比两个的好，广泛应用于各类照明，特别是应用于车辆方面，例如转向灯、刹车灯等，另外还有各类LED线条灯，各种室内外应用照明产品均有应用。
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（7）小蝴蝶型LED
小蝴蝶型LED多数是金属支架，有一字型以及其他形状，规格有2mm、3mm等。这种封装较小，现在多见于某些线路板，广泛应用于各类键盘、按钮的背光显示，各种照明、交通信号灯、广告标识、设备LED显示灯等。
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4）静电防护
（1）接触LED产品的工作台应铺上防护电胶布，并且将其可靠接地；
（2）人员在接触LED时须戴好静电手环（最好为有线静电环）、防护手套，条件允许时最好穿上防静电衣服、静电鞋以及静电帽；
（3）应用加工过程中接触到LED的机器设备都必须可靠接地，如：烙铁、剪脚机、弯脚机以及焊接设备等。有条件还可以安装等离子风扇消除静电；
（4）在使用中或在设计电子电路时，必须考虑过大的电流对LED的危害。
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5）引脚成型
（1）LED引脚成型必须在焊接前完成，弯角处必须离胶体3mm以上才能折弯支架。管脚在同一处的折叠次数不能超过2次，管脚弯成90度，再回到原位置为1次；
（2）引脚成型必须用夹具或由专业人员来完成，注意避免环氧体首例过大引起内部金丝断裂 ；
（3）引脚成型需保证引脚间距与线路板一致；
（4）当LED在焊接的过程中或已焊接好后，请不要再去折弯灯脚，以免损伤到灯。
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6）LED安装方法
（1）务必不要在引脚变形的情况下安装LED
（2）在印刷式电路板上安装LED时，线路板上孔的中心距与LED灯脚中心间距应相同，若孔的间距较大时会使灯脚有残余应力，焊接时有可能使树脂部分产生变形；
（3）在LED插于PCB板时，PCB板上的孔应与灯脚的尺寸相配合，避免过大或过小；
（4）安装LED时建议用导套定位；
（5）双插脚每只焊脚焊盘面积不小于4.6平方毫米；
（6）食人鱼每只焊脚焊盘面积不小于9.2平方毫米；
（7）SMD普通单晶支架每只焊脚焊盘面积不小于 3.9平方毫米；
（8）SMD三合一支架每只焊脚焊盘面积不小于1.65平方毫米；
（9）其他类型的灯要根据实际灯的结构要制定焊盘尺寸大小。
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7）焊接
（1）电烙铁焊接：电烙铁（最高30W）尖端温度不超过300度，焊接时间不超过3秒，焊接点应离胶体超过3mm并建议在卡点下焊接；
（2）浸焊：焊接温度260度，浸焊时间不超过3秒，浸焊位置至少离胶体3mm,LED的预热温度为100-110度，最长不超过60秒；
（3）由于LED的晶片直接附着在阴极支架上，故请焊接时对LED的压力和对晶片的热冲击减少到最小，以防对晶片造成伤害；
（4）在焊接过程中及焊接后不要对LED的胶体部位施加任何外力和振动，以防止金线断开，为免受机械冲击或振动焊接LED后应采取措施保护胶体，直到LED复原到室温状态；
（5）为避免高温切脚而导致LED损坏，请在常温下进行切脚；
（6）请勿带电焊接LED。
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8）清洗
（1）当用化学品清洗胶体时必须特别小心，应为有些有些化学药水（如三氧乙烯、丙酮等）对LED环氧体表面有损伤并可能引起褪色，如果有必要清洗LED时，可用乙醇擦拭，浸渍，浸渍时间在常温下不超过1分钟；
（2）超声波净化会影响到LED，这与超声波振荡器的输出功率有关，因此超声波清洗LED之前应该评估其设定参数，确保不会对LED造成损伤。
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9）LED工作条件
（1）使用LED时驱动电流不应超过规格要求的最大电流，最好不要超过20mA，建议驱动电流在10-20 mA之间；
（2）每一个LED都会有不同的VF值，因此在实际电路应用时，最好设计将VF值相近的灯串联在一个电路上，便于配套不同阻值的电阻，以达到恒流的目的。
（3）必须对电路进行设计以防止在LED开关时出现的超压（或超电流），短电流或脉冲电流均能损害LED的连接；
（4）部分LED（蓝色LED、白色LED等）具有防静电的要求，在安装使用过程中应采取相应的防静电措施；
（5）在使用时不仅要考虑LED本身所发出来的热量对灯的影响，还要考虑周围环境温度对灯的光电性能影响。一般普通灯在点亮后，灯脚处的温度不应大于30度；功率型LED点亮后，灯脚处或导热底座处的温度不应大于60度。如果超过此温度的话，应考虑降低驱动电流或增大散热面积。
（6）注意LED极性不要接错，一般情况下，灯脚稍长的一端为正极，稍短的为负极，若两灯脚一样长时，要认真识别标记；
（7）尽量不要将LED与发热电阻组件靠的太近；
（8）避免LED与金属等硬物相摩擦，不能做喷砂处理，以免破换光学性能。
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2、常用发光二极管正向电压及电池电压
发光二极管的正向电压一般上都在1.2-2.0V，只要发光二极管导通，正向电压基本一致，但电压升高正向电压稍会升高。
1）直插超亮发光二极管正向电压
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2）贴片发光二极管正向电压
（1）高亮发光二极管
红色的压降为1.82-1.88V，电流5-8mA
绿色的压降为1.75-1.82V，电流3-5mA
橙色的压降为1.7-1.8V，电流3-5mA
兰色的压降为3.1-3.3V，电流8-10mA
白色的压降为3-3.2V，电流10-15mA
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（2）超高亮发光二极管
主要有红黄绿三种颜色，然而三种发光二极管的压降均不相同，具体压降参考值如下：
红色发光二极管的压降为2.0-2.2V
黄色发光二极管的压降为1.8-2.0V
绿色发光二极管的压降为3.0-3.2V
正常发光时的额定电流约为20mA
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（3）普亮发光二极管
红色1.5-1.8V
绿色1.6-2.0V
黄色1.6-2.0V
兰色2.2V
白色3.2-3.6V
红色LED1.6V
黄色约1.7V
绿色约1.8V
蓝色、白色、紫色都是3V到3.2V，全部采用恒流驱动，其中∅3的红绿黄5mA，白蓝紫10mA，∅5的翻倍。其中白色的有大功率的1W、2W、3W都有，但是要加散热片。
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3、发光二极管颜色与波长、光强
1）发光二极管颜色与波长
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2）发光二极管光强
一光源在单位立体角内所发出的光通量称为该光源的光强I。发光强度的单位是坎德拉（cd），常用毫坎德拉（mcd）, 1单位立体角内发出1流明的光称为1坎德拉。坎德拉是一个光源在给定方向上的发光强度。
（1）高亮发光二极管的光强
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（2）超高亮发光二极管的光强
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4、贴片发光管
1）概述
SMD型又称贴片型，这种有正面发光也有侧面发光，较小封装的有0201、0402、0603 、0805、1206、1210、2014、3014等，这种功率较小，大功一点的有2835、3014、3020、3030、3528、3535、4014、4040、5050、5054、5060、5630、5730、7020、7070等，这种经常用于COB光源。小功率的多见于线路板显示、广告显示等，大功率的多见于家居照明、各种植物灯、太阳能路灯等。
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2）封装
LED0805：
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二、数码管
1、简介
LED数码管(LED Segment Displays)是由多个发光二极管封装在一起。LED数码管组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段，有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。了解LED的这些特性，对编程很重要。因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法不同。有共阴和共阳极两种形式，它们的发光原理一样，只是电源极性不同。颜色有红、绿、蓝、黄等几种。
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2、取段码
共阳极段码表：
0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H -->[0-7]
80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH -->[8-F]
共阴极段码表：
3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H -->[0-7]
7FH,6FH ,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H -->[8-F]
或使用小软件“数码管代码生成器“自行生成，如下图。软件移步：https://download.csdn.net/download/liht_1634/85095577。
段码使用例程：
#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
#define u8 unsigned char
#define u16 unsigned int
#define u32 unsigned long int
//按键引脚映射
sbit KEY1=P3^5; //按键1加
sbit KEY2=P3^4; //按键2减
u8 KEY_DAT=0; //按键寄存器按键为1存储当前被按下的按键键值,0为无按键
u8 SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //共阳数码管
//时间片为125uS
#define NUM_1MS 8
#define NUM_2MS 16
#define NUM_5MS 40
#define NUM_20MS 160
#define NUM_100MS 800
#define NUM_200MS 1600
#define NUM_500MS 4000
#define NUM_1000MS 8000
//时间片轮转变量
u32 TimeRef=0;
//任务延时变量
//按键任务
u32 KEY_DELAY =0;
u8 KEY_STATE =0;
u8 KEY_DATx =0;
//显示任务
u32 SEG_DELAY =0;
u8 SEG_STATE =0; //0位标记是否第一次进入
u8 SEG_NUM[4] ={0,0,0,0};
u8 SEG_I =0;
void main(void)
{
u16 num=0;
u8 key=0;
IsrInit();
while(1)
{
SegDisplay(num); //段码显示
key = ReadKeyDat(); //按键扫描
if(key==1)
num++; //按键1加
if(key==2)
num--; //按键2减
}
}
void SegDisplay(u16 num) //数码管显示控制函数
{
u8 i=0;
if(SEG_STATE==0) //分割字符状态
{
SEG_I=0;
for(i=0;i<4;i++)
{
SEG_NUM[SEG_I++]=num百分号10; //存入4个数码管
num=num/10;
}
SEG_STATE=1;
}
if(SEG_STATE==1) //显示状态
{
P0=SEG7[SEG_NUM[4-SEG_I]]; //取段码
P2=~(0x01<<(SEG_I-1));
SEG_I--;
SEG_DELAY=TimeRef+NUM_5MS; //5mS延时
SEG_STATE=2;
}
if(SEG_STATE==2) //延时等待状态
{
if(TimeRef >= SEG_DELAY)
{
if(SEG_I==0) //判断是否为最后一次延时
SEG_STATE=0;
else
SEG_STATE=1;
}
}
}
void IsrInit(void) //中断初始化函数
{
EA=1;
//定时器0，方式2，计数器
TMOD|=0x02;
TH0=0x8D; //125uS中断一次
TL0=0x8D;
ET0=1;
TR0=1;
}
u8 ReadKeyDat(void) //读按键键值
{
ReadKeyReg(); //读键值寄存器
if(KEY_STATE == 0) //第一次读取状态
{
if(KEY_DAT!=0) //读取到按键
{
KEY_DATx=KEY_DAT;
KEY_DELAY=TimeRef+NUM_100MS; //延时100mS
KEY_STATE=1;
}
}
if(KEY_STATE == 1) //延时状态
{
if(TimeRef >= KEY_DELAY)
{
KEY_STATE=2;
}
}
if(KEY_STATE == 2) //第二次读取状态
{
if(KEY_DATx == KEY_DAT) //读取到按键
{
KEY_STATE=0;
return KEY_DATx;
}
KEY_STATE=0;
}
return 0;
}
u8 ReadKeyReg(void) //读按键寄存器
{
if(KEY1==0)
{
KEY_DAT=1;
return 1;
}
if(KEY2==0)
{
KEY_DAT=2;
return 1;
}
KEY_DAT=0;
return 0;
}
int Tim0Isr() interrupt 1 using 1 //定时器0提供基础时钟125uS中断1次
{
TimeRef++;
}
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