四、LED 灯原理介绍

1.1.LED 灯基础知识

1.1.1.LED 灯结构组成

LED 灯，也称发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的内部是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。

1.1.2.LED 灯发光原理

半导体晶片由两部分组成，一部分是 P 型半导体，另一端是 N 型半导体。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成了一个 P-N 结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P 区，在 P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是 LED 灯发光的原理。

1.1.3.LED 灯驱动原理

LED 驱动指的是通过稳定的电源为 LED 提供合适的电流和电压，使其正常工作点亮。LED 驱动方式主要有恒流和恒压两种。限定电流的恒流驱动是最常见的方式，因为 LED 灯对电流敏感，电流大于其额定值可能导致损坏。恒流驱动保证了稳定的电流，从而确保了 LED 安全。 LED 灯的驱动比较简单，只需要给将对应的正负极接到单片机的正负极即可驱动。LED 的接法也分有两种，灌入电流和输出电流。

• 灌入电流指的是 LED 的供电电流是由外部提供电流，将电流灌入我们的 MCU；风险是当外部电源出现变化时，会导致 MCU 的引脚烧坏。
• 输出电流指的是由 MCU 提供电压电流，将电流输出给 LED；如果使用 MCU 的 GPIO 直接驱动 LED，则驱动能力较弱，可能无法提供足够的电流驱动 LED。

需要注意的 是 LED 灯的颜色不同，对应的电压也不同。电流不可过大，通常需要接入 220 欧姆到 10K 欧姆左右的限流电阻，限流电阻的阻值越大，LED 的亮度越暗。

1.2.LED 灯原理图

开发板关于 LED 灯的原理图如图 2-1-1 所示。

1.3.LED 灯驱动流程

通过上面的原理图可以了解到，LED 灯的负极接到了电源地，LED 灯的正极连接到了单片机的 GPIO 口上，通过 LED 灯的驱动原理，只需要将 GPIO 配置为高电平即可点亮 LED 灯。对应 LED2 就是使能 PD7 口输出高电平即可点亮 LED2。LED1、LED3 和 LED4 也是类似。