消费类电子用LED灯的应用设计[1]

2011年07月11日10:26:29 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

本文主要介绍LED灯在消费类电子产品上的三种基本设计电路。

作者：王征宇（wzy@iprima.com.cn）厦门华侨电子股份有限公司研发处

随着消费类电子产品的不断发展，LED灯在消费类电子产品上的应用越来越多，起着“画龙点睛”的装饰作用。随着消费者追求的不断提高，LED灯也向着时尚化、动感化和多彩化的方向发展。为了更好的了解消费类LED灯的应用，本文将从易到难介绍LED灯的三种基本应用设计。

单灯设计

单灯，顾名思义，指的是一个LED灯。单灯设计是LED灯应用中较简单、较基本的方式，是构成LED灯应用的基础，其基本电路如图1所示：

图1. 单灯设计电路。

它是由工作电源VCC、一个串联电阻R1、一个LED灯D1和信号地组成。在设计中，第一步需要确认LED灯的工作状态，包括正向工作电流I_F和正向工作电压V_F。以一款蓝色LED灯为例，它的正向工作电流要求I_F≤30mA，推荐工作在5mA至20mA。

设计者首先根据正向工作电流I_F与相对光强的I_V曲线图（图2a）确定LED灯工作的发光亮度。假设设计者将相对发光强度定在1.5，那么从图2a中可以找到其对应的正向工作电流I_F为10mA。接着，根据正向工作电流I_F与正向工作电压V_F的关系曲线图（图2b）找到正向工作电流I_F=10mA时对应的正向工作电压V_F约为3V。第二步确定工作电源VCC和串联电阻R1的值。

当VCC=5V时，R1=（VCC-V_F）/I_F=（5V-3V）/10mA=200Ω；
当VCC=3.3V时，R1=（VCC-V_F）/I_F=（3.3V-3V）/10mA=30Ω；

在使用中，如果需要调整LED灯的发光强度，可以通过调整电阻R1的值来调节流过LED灯的工作电流，从而达到调节LED灯的发光强度的目的。

图2. 一款蓝色LED灯的工作参考曲线。

双灯设计

目前在消费类电子领域，双灯应用设计较为普遍，比如红蓝双色灯或红绿双色灯等，可以用来指示消费类电子产品电源的状态，在设计中主要是考虑双色灯的控制方式。举个例子，比如设计一台DVD播放机的电源指示灯，要求DVD待机时指示灯显示红色，工作时显示蓝色。按照功能要求可以设计出如下参考电路，见图3。

图3. 双灯设计参考电路。

图3中的电路工作原理如下所述：电路中有两路供电，一路是工作时的电压+5V-Work，负责点亮蓝色LED灯，在DVD待机时其电压小于0.3V；另一路是待机电压+5V-Standby，负责点亮红色LED灯。电路中的三极管Q1与电阻R2、R3和R4用来控制红色LED灯的供电，当+5V-Work的电压超过蓝色LED灯工作的正向工作电压VF时，蓝色LED灯点亮，同时必须保证三极管Q1饱和导通，此时Q1的集电极电压为虚地电压，从而红色LED灯熄灭，指示DVD进入工作状态；待机时，当+5V-Work的电压低于蓝色LED灯工作的正向工作电压VF时，蓝色LED灯熄灭，同时三极管Q1截止，此时+5V-Standby电压通过电阻R1点亮红色LED灯，指示DVD进入待机状态。

图3的电路设计是利用供电电压的不同状态来控制LED灯的点亮与熄灭，在设计中常常需要利用系统的IO口来控制LED灯的供电，组成灵活的控灯机制，如图4所示：电路中有两个系统的IO口IO1和IO2来控制灯的供电，这样设计者可以随心所欲的控制LED灯。

在设计中需要注意系统IO口在系统启动时和工作时的状态，防止出现IO口电平跳变引起LED灯显示错乱。图4的电路还可以使LED灯产生第三种颜色，当两个灯都点亮时就会出现第三种颜色，可以作为其他用途。

图4. IO口控制双灯的参考电路。

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