燚智能周教授--智能硬件开发大讲堂--前期回顾
VIVO的柔光自拍、奥迪的全LED大灯、小米的智能灯、奔驰的64色氛围灯，LED灯已经渗透进了生活中的每一个产品中。
接下来我们会推出几篇专题文章，从技术的角度告诉大家LED灯的门门道道。
“不就是点亮一颗灯么？我上小学的时候都会干了！”
不过呢，真有那么简单，硬件工程师早就失业了。
根据我们的面试经验，虽然100%的大学毕业生都知道怎么点亮LED灯，但其中至少有90%的人不知道如何计算LED的亮度和工作电流。
先来看看这几个问题：
1，要让LED灯达到标称工作电流，如何计算分压电阻？
2，同一批生产出来的LED灯，两端施加相同的电压，其亮度是否一样？
3，PWM控制亮度和电流控制亮度，哪个更好？
4，LED灯寿命号称几万个小时，为什么家里的灯亮不了那么久？
5，亮度越高的LED灯，照明效果越好，这句话对不对？
6，想做一个红绿蓝不断变换的灯效，最少需要几颗灯？
上述问题的答案，请见下文，看看跟你想的是不是一样的。
LED，Light Emitting Diode，发光二极管。就是LED灯。不同的PN结材质，在电子的激发下产生不同颜色的光。
图：焊线式发光二极管和小尺寸贴片式发光二极管
图：大尺寸照明用LED灯和LED数码管
相对于固体发光和气体发光，LED的寿命长、亮度高、效率高、功耗低。LED在小尺寸设备上早已一统江湖，例如玩具、指示灯、手机屏幕背光等。在大尺寸高功耗领域也已占据大半江山，例如电视机LED背光、户外LED显示屏、汽车LED大灯、家庭照明灯、公路路灯等。
图：LED照明灯和电视机LED背光板（黄色颗粒就是灯珠）
其实LED本质上都一样，都是个发光二极管，最多只有发光材质的不同。我们可以根据实际应用场景分为“指示用”，“照明用”两种。指示用的LED个头小、电流小、发热小。照明用的LED个头大、电流大、发热大。
使用上的主要区别在于，指示用的LED灯能亮就好，使用起来可以比较随意。照明用的要设计好工作电压工作电流，并严格做好散热措施和聚光措施。
图：6pin 5x5mm RGB三色贴片LED
图：LED灯驱动方式，供电 限流电阻 开关
图：上述LED的规格参数
以红灯为例，工作电流在20mA的时候，工作电压是2.0V，发出的光波长是622nm，亮度有200mcd。
正向电流Forword Current，IF
给LED灯两端施加一定的电压，就会产生一定的电流。电压低、电流就小、亮度就低。电压高、电流就大、亮度就高。
电压和电流不是等比例管理，电流和亮度是等比例关系。
每一种LED灯都会有一个合理的工作电流，尺寸小的电流小亮度低，尺寸大的电流大亮度高。
一般0603尺寸的LED灯的正向电流5mA居多，示例中的RGB三色灯的推荐正向电流为30mA，插脚的LED灯珠的正向电流一般是20mA-30mA，照明用的白光LED灯正向电流可达1A以上。
正向电压Forward Voltage，FV
图：不同颜色的LED灯，电流和电压对应的曲线
正向电压，会随着灯的工作电流的变化而变化。规格书中一般会标明推荐工作电流下的正向电压，硬件设计的时候一般根据这个电压来计算分压电阻的数值。
不同颜色的灯的正向电压不同，因为颜色取决于PN结的材质，材质又决定了导通电压。一般红灯最低，1.8-2.5V，绿灯和蓝灯中等，2.8-3.3V，白灯电压最高，一般3.0-3.6V。
如上图表格中的红线所示，20mA工作电流下，红灯要求的供电电压是2.0V，绿灯和都是3.2V。
波长Wavelength：
图：不同颜色的LED灯的波长
LED灯有不同的颜色，材质的差异会导致颜色的差异。但依靠文字是没有办法区分灯的具体颜色的，例如红色里有大红色、深红色、紫红色、浅红色等等。
光波的波长，就是光的颜色。只要波长定了，颜色就定了。因此LED灯的最准确的颜色，是要看LED发出的光的波长，而不只是看红绿蓝的描述。
例如原本设计的是一颗622nm波长的红光灯，如果需要更换，也应当更换为类似的波长的。如果随便找一个别的红光灯替换，可能就会有色差。
亮度Luminous Intensity：
LED的亮度，用发光强度来表示。单位是mcd，毫坎德拉。电流和亮度成正比。
图：RGB三色灯，亮度@20mA，以及亮度和电流的比例关系
这里要特别说明一下，发光强度仅代表亮度，并不是光线总数量（光通量）。一个细小的点光源，可能亮度（发光强度）比一个面光源更高，但是光通量就没有面光源那么大了。
亮度单位是mcd，光通量单位是lm流明，可以理解为流明=亮度x面积。（概念性计算，非科学公式）
例如上文示意的这颗RGB灯，点亮的时候会很刺眼，但是可照亮的面积远比不上一个看起来不刺眼、但是发光面积很大的灯泡。
最后讲一下答案：（详情在后续文章中，这里只讲一下结果）
1，要让LED灯达到标称工作电流，如何计算分压电阻？--根据规格书曲线查找计算。
2，同一批生产出来的LED灯，两端施加相同的电压，其亮度是否一样？--不一样
3，PWM控制亮度和电流控制亮度，哪个更好？--电流控制
4，LED灯寿命号称几万个小时，为什么家里的灯亮不了那么久？--散热不好
5，亮度越高的LED灯，照明效果越好，这句话对不对？--不对。
6，想做一个红绿蓝不断变换的灯效，最少需要几颗灯？--1颗2pin足以
作为硬件工程师，想用好LED灯，只会点亮是不够的，要深刻了解LED灯的特性。
燚智能周教授
原文来自燚智能硬件开发网（燚，yi，熊熊大火燃烧的样子）
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