LED

您可以从上面的LED的这个极端特写中看到，它实际上与灯泡完全不同。LED是发光二极管的缩写。它是一种特殊类型的电子元件，当电力在右方向上流过它时发射光子。在过去二十年中，LED技术发生了巨大改变和改善。LED现在有这么多无数类型和配置，在这个课堂上都是不可能的。由于他们的多功能性和普遍性，您可以说LED目前比所有其他灯光更亮。让我们看看为什么。

An LED is nothing like a classic incandescent light bulb. For starters, a light bulb heats up a filament to a very high temperature, which creates heat, and forces metal to emit light. This requires a lot of energy and a big power source. On the other hand, LEDs emit photons when electrical current passes through a semiconductor. The semiconductor material generates little to no heat during this process. This draws very little energy, and does not require much power at all.

此外，灯泡是非偏振的。这意味着无论直流电流是以何种方式连接到其端子上，它都会亮起。另一方面，LED有正确和错误的连接方式。如果直流电流接线错误，LED将不起作用。

此外，灯泡在光的生产中是全方位的，而LED则设计成以一定角度在光束中发射光

为了理解LED，您需要先了解二极管是什么。

二极管是一种电子元件，其允许电力在一个方向上流过，而是阻止其流动相反的方式。

二极管的主要作用是在电路内路由电力。这对于防止电信号避免不需要或意外的路线或流动错误的方向来非常有用。

所有二极管都是极化的。这意味着它们有一个阳极（正侧）和阴极（负极侧）。你可以分辨出不同，因为阴极周围有一条小线条。

What this means is that electricity can only flow through in one direction. A positive voltage should be connected to the anode and the cathode should be connected to ground.

如果您在LED内部仔细查看，您将能够看到其阳极和阴极。薄的线键连接到阳极桥的横向于附接到阴极的小反射碗的中心。在反射碗的中心坐下半导体管芯。当电流从阳极流到阴极时，半导体材料发射光子，从碗中反射，并且通过LED的树脂材料进一步放大。

Before we dive too deep into LEDs, it is important to understand a bit more about how the anode and the cathode actually work. While this is going to get a little bit technical, it will be important for understanding LEDs later on.

二极管由由耗尽区分开的P型硅和N型硅制成的PN结。耗尽区就像绝缘体一样。简称，P区连接到阳极，并且n区连接到阴极。耗尽区坐在两者之间。

当p区连接到地并且n区连接到正电压时，耗尽区域实际上大小增长。这确保没有电力能够流过电源和地之间的二极管。在该配置中，二极管被认为是反向偏置的。

当正电压施加到P区并且N区连接到地时，耗尽区域所有但是消失并允许电流动。在这种状态下，二极管被认为是向前偏置的。

为了克服损耗区域，必须牺牲一点电压。这叫做压降。在像图中所示的标准硅二极管中，通常为0.7V。然而，LED的压降可能会高得多。LED中典型的电压降为1.8至3.3伏，这随颜色而变化。

换句话说，如果你有5V信号，并且它通过一个1.8V降的LED，那么另一端输出的电压将是3.2V。它可以在这个值上或下面波动，具体取决于LED的类型。

电压下降是指LED的“正向电压”

如果您有三个二极管串联，您将通过每个二极管丢失0.7V，并且该链远端的电压将为2.9V。如果您认为LED提供的电压损耗超过此金额的两倍，则连接三个串联会增加显着损失，这是LED应谨慎地连接的原因。

虽然二极管充电缩小缩短以以电压的形式交叉耗尽区，但它们不提供真正的阻力。如果您只放入电路中的二极管而没有负载才能使用电力，那么它几乎看起来像短路，并将电流绘制随电源能够提供。由于这可能高于二极管的最大电流额定值，因此它将释放二极管的魔法烟雾。

由于LED基本上是二极管，并且在电路中不提供电阻，所以通常需要一个称为电阻器（提供固定电阻量）的组件与其串联。

This prevents the LED from being shorted and - given enough current - literally exploding.

As a general rule of thumb, a 470 ohm resistor should be more than enough to protect just about any low-power LED.

但是，如果要计算适当的电阻，可以通过使用此等式来计算此方法。更简单，您可以在线搜索“LED电阻计算器”。

例如，考虑到具有3V电压降（正向电压），20mA工作电流和9V源的LED，我们可以计算适当的电阻是300欧姆。然而，这是绝对最小电阻，由于电阻倾向于具有公差范围，因此最好增加一点以安全侧的值。说这是一个安全的，那么330欧姆电阻应该做这项工作。但是，您不想提高它，因为存在的阻力越多，LED的调光器变为。

电阻器的值用彩色代码打印在上面。首先，你可能只需使用在线电阻计算器确定它们的价值。如果您选择走这条路线，您可以跳过本节。

但是，如果您对如何自行破译，请阅读。我要向你展示。

讲述其当前额定值通常可以通过电阻的尺寸来建立。这是你将及时弄清楚的东西，对于您在入门时，您将与您将与之合作的低电流电路也不重要。

Determining how much resistance a resistor offers is a little trickier and can be established by deciphering the colored stripes from left to right towards the tolerance marking. You will typically see four stripes, but you may also encounter resistors with five.

Resistors with four stripes are the most common. These will likely be the type you are working with most.

当具有四条条形的电阻器时，第一两个条纹组合在一起以形成1至99之间的数字。第三标记是乘法器。最后一个标记确定了容差，基本上是电阻的精度，并且在使用LED时，可以了解不太重要。如果您想了解更多信息，请查看电阻课程在电子类。

For instance, in the following example, the first two lines represent 1 and 0, which is combined together as the number 10. This is then multiplied by 10,000 (which is the multiplier). The result is 100,000Ω.

However, when a resistor is 1,000 or more ohms, we measure it in kilo-ohms. A kilo-ohm is basically equal to 1,000 ohms. So, 100,000Ω is shortened to 100kΩ. Basically, it is 1,000 ohms times 100. All we are essentially doing is removing three zeros from the number, and replacing them with with k.

如果这让人困惑，让我们看看另一个例子。该电阻器的初始数相同，但乘法器为1000。当将这些数字相加时，电阻为10000Ω 或10KΩ.

Now, let's say the first two numbers were to change, and the multiplier were to decrease. In this example, the first two colors when combined create the number 68. When multiplied by 10, we get the number 680. Since 680Ω is less than 1,000, we just call this resistor 680Ω.

最后一件事，如果有一百万或更多欧姆，我们则测量兆欧欧姆。例如，该电阻值1,000Ω。这缩短为1MΩ。

具有5条纹的电阻略有常见，但易于阅读。让我们简要考虑如何阅读它们。与4频段电阻一样，首先找到远边的公差标记，然后读取左右朝向标记。

However, where they differ is in that the first three stripes get read as a single number, and the fourth stripe is the multiplier. So, in this case, we can determine the first number is 100 and it gets multiplied by 1,000, giving us a resistance of 100K.

第五条是宽容标记。

与电阻器一样，二极管也需要根据其封装进行解释。

通常有三种方法可以从其阴极讲述标准5mm LED的阳极。

1） 连接到阳极的支腿通常比连接到阴极的腿长。
2) The body of the LED typically has a flat spot on the cathode side.
3） 如果你看LED内部，连接到阳极铅的小金属钻头比阴极小得多。

此时，LED的不同类型和形状因素，很难跟上。

LED有不同的形状和尺寸。5毫米的圆顶是最常见的，但是你也可以在3mm圆顶，10mm圆顶，矩形，椭圆形和正方形中找到它们（少数几个）。

LEDalso come in many different colors. Often the plastic is tinted to indicate what color they are. However, clear LEDs are deceptive in that you might assume they glow white, but can actually glow a host of different colors.

LED具有不同亮度的亮度，通常在MCD（Millacandella）中测量。一千毫克相当于一个蜡烛的亮度。因此，如上图所示的LED具有6,000MCD的强度等于6蜡烛的亮度。还可以看到在流明中测量的极明亮的大功率LED并不罕见 - 另一个光测量单元或瓦特。

LED具有不同的视角或光束宽度。这意味着当你从LED的角度和它理想视角之外的一个点看时，LED的可见亮度似乎会降低。此角度还决定LED创建的聚光灯的大小。LED上的视角可能会有很大的变化。

LEDalso draw different amounts of power. In fact, some high power LEDs draw so much power that they are mounted on metal heatsinks to dissipate heat. While LEDs such as these tend to be very bright, they sometimes require special constant current circuitry to drive them.

LED可以将它们一起分组成显示模块。通过这些LED点，杆和7段数值显示器，每个单独的灯光段是一个离散的LED。例如，左侧的8x8矩阵实际上有64个单独的LED。

多色或“RGB”LED是单独的红色、绿色和蓝色LED，内置在一个LED封装中。通常，每种颜色都有自己的阳极，它们都有一个共同的阴极。通过改变每个阳极上的电压，可以改变发出的红色、绿色和蓝色光的数量。通过将这些灯光混合在一起，您可以在可见光光谱中创建几乎任何颜色。这些LED是小型化的，并连接到我们将在下一节课中遇到的多色LED条。

要为LED供电，您只需将其连接到串联的电池组，具有适当的电流限制电阻。作为拇指的一般规则，470欧姆电阻通常对任何5mm LED的电阻通常具有足够的电阻，其被提供9V或更小。

如果LED都是一样的，它们很容易被放在你的心脏的内容-好吧，在合理的范围内。你需要记住，它们的电流是多少，与你的电源能提供多少电流。

If you want to put different colors in parallel, each one needs it's own current limiting resistor. This is because each color of LED has it's own forward voltage, and forward voltages change depending on the type of LED and who manufactured it. It's important to always look up the forward voltage and calculate the correct resistance.

例如，如果您有3个蓝色LED和1个并联有线LED，则三个蓝色LED可以共享单个电阻，并且红色的LED可以共享一个电阻，并且需要它是自身的不同电阻。这是为了确保您不会通过给予太多的电流，或者通过给予太少而不小心摧毁红色的LED。

您可以串联地放置LED，但每次这样做，LED都会有一个电压下降。这改变了所需的抵抗量。例如，如果计算一个单个LED需要220欧姆电阻，然后将3 LED串联串联电阻器，则将具有太大阻力并相当暗淡。

由于整个电路的电压损失，您需要降低电阻以保持亮度。根据您已经学会的计算电压降和适当电阻器的公式，您应该能够计算出这一点。或者-你可以像我一样做-然后用这个在线计算器。

可以使用在其之间串联和电源串联的开关关闭LED。这不必只是一个基本的拨动开关。您可以探索倾斜或磁铁开关等特种开关。您可以了解所有关于交换机的所有开关开关课程of theElectronics class。

调整LED的亮度可以通过串联的1K电位器与其电流限制电阻进行调整。该可调节旋钮将扫描0到1K欧姆之间的电阻。随着电阻的增加，增加电阻将导致LED昏暗。

我们还可以用任何可变电阻器更换电位器，例如光电池，使其光控控制。

要了解更多有关电位计和光电管的信息，我建议再次检查Resistor Lessonof the电子类。

如果您已经了解Arduino，控制LED就很容易了。

To blink the on-board LED connected to pin 13, simply open and upload the following example code:

01.基础-->闪烁

If you know how to use Arduino, chances are you have already done this a long time ago.

如果您想闪烁外部LED，请将LED插入面包板。用LED阴极串联连接150欧姆电阻。

使用黑色固体芯线，将电阻器的相对端（未连接到LED的侧面）连接到Arduino上。

使用红色固体芯线，将LED的阳极连接到Arduino上的数字引脚7。

最后，转到“眨眼”示例代码并将所有数字13更改为数字7.通过执行此操作，您只需更改13到7的数字引脚，以便与电路匹配建在你的面包板上。

除了闪烁一个LED后，我们还可以褪色。为此，我们需要使用PWM引脚。PWM引脚是Arduino上的特殊数字引脚，允许模拟相同的输出，用于模拟0到5V之间的输出电压。它们都标有〜在PIN码前面。

PWM表示脉宽调制。简单地说，PWM开关的引脚是如此快，它提供了一个外观的调光LED。

一个昏暗的LED发光在1/4亮度意味着发送给它的信号被关闭远超过它被打开。例如，它关闭75%的时间，并打开25%的时间。亮度为3/4的亮LED接收相反的PWM信号。所以这将是75%的时间和25%的休息。问题是，它发生得太快了，你没有看到它是开着关的，而是只体验LED有点暗。

无论如何，如果要淡出LED，请从示例菜单中选择：

03.Analog - >褪色

一旦完成，将从数字引脚7连接到数字引脚9的电线，并将代码上传到Arduino。

The LED should now fade in and out.