為什麼發光二極體(LED)需要限流電阻?

　　發光二極體(LED)是一個脆弱的電子元件，對它施予過大的電流或電壓都會使它燒毀。對於每個發光二極體(LED)串接一個正確阻值得限流電阻，是一個避免燒毀的簡單並有效的方法。這篇文章會解釋如何計算正確的限流電阻值。

兩種最常見的七段顯示器接法

　　為了要減少七段顯示器的外接腳位，將發光二極體的一端接在一起，藉由另一端來控制發光二極體的亮暗是十分常見的做法，作法隨著連接發光二極體兩端其中一端而分成兩種，共陰極(common cathode)的接法或是共陽極(common anode)的接法

發光二極體的基礎

發光二極體在維基百科上的定義

．．．發光二極體（英語：Light-emitting diode，縮寫為LED）^[1]是一種能發光的半導體電子元件，．．． 發光二極體只能夠往一個方向導通（通電），叫作順向偏壓，當電流流過時，電子與電洞在其內複合而發出單色光，這叫電致發光效應，而光線的波長、顏色跟其所採用的半導體物料種類與故意摻入的元素雜質有關。具有效率高、壽命長、不易破損、反應速度快、可靠性高等傳統光源不及的優點。．．．

維基百科－發光二極體ＬＥＤ

　　發光二極體(LED)是一個雙端的電子元件，電流藉由正端流向負端來發光，下方圖片利用常見的LED Lamp 來解說電路符號。

圖解共陰極七段顯示器和共陽極七段顯示器

　　LED相關應用來說，通常同時使用多個LED，以七段顯示器來說，就是會用七個LED來顯示數字，為了要單獨顯示七個LED，最多在模組上會需要14個外部連接點，若使用共陰和共陽接法，則可以減少外部接腳，減少外部接腳可以減少整體尺寸的外觀尺寸。

我們比較兩種接法的電路圖：

• [A] 不使用共陰和共陽接法的七段顯示器電路圖
• [B] 使用共陽接法的七段顯示器電路圖 OPD-S3010LA-BW
• [C] 使用共陰接法的七段顯示器電路圖 OPD-S3011A-BW 

我們會討論這兩個接法的差異：

　　比較這兩個電路接法，使用共陰極七段顯示器和共陽極七段顯示器上述量種方法，外部接點從16[A]減少到10點[B]/[C]，可以減少七段顯示器的外部接腳，進而減少其模組必須的面積，更少的接腳表示可以做出更小的七段顯示器模組。

共陰極七段顯示器和共陽極七段顯示器差別?

　　如果你的目的只是去開關LED，使用共陰和共陽接法基本上是完全沒有差異。但若對產品電路設計者，他可以依照自己的電路需求去選擇兩種來使用。

推薦的七段顯示器串接限流電阻接法

　　每個限流電組的電流路徑必須要對應到每個唯一的LED上。對於共陰或是共陽接法的七段顯示器如下圖所示，這樣的接法能確保每個LED開關的時候在電流路徑上都有一個限流電組。

　　為了要開啟LED,LED 上的跨壓VP需要大於VF，LED 流過的電流決定於VP和限流電組R。

如何設定控制LED電流的限流電組?-以OPD-S3010LA-BW 為例

　　使用 OPD-S3010LA-BW 的規格和電器參數來設計通過LED 的電流。

　　首先，你必須要確認所有的電氣參數，比如說發光波長(Dominant wavelength)，亮度(Luminous intensity)，和一個晶片的功率消耗(Power dissipation) 是否適合你的應用。我們無法討論所有選擇一個適合的七段顯示器有思考，我們會以最基本的考量，順向電流(VF)和亮度來思考，若規格LED在20(mA)的亮度是40(mcd)，你不需要這麼亮的亮度，則你可以設定LED 電流是10(mA)，為了要使的LED開啟，則你對於LED施加的電壓VP必須要大於VF，從規格內選取VF=2.3V，設定VP=3.5V，我們可以從電路圖列出下列方程式Ｌ。

　　解出方程式可得LED限流電組 R4=120(ohm)

使用Arduino 來點亮七段顯示器

　　要點亮一個七段顯示器來顯示數字有很多種方式，像是利用撰寫程式配合下列平台或是晶片：Arduino ,Raspberry Pi, 8051 Microcontroller, FPGA, or general-purpose IC(74hc14 (driver) / 74HC47 (BCD to 7 segment decoder)。因為Arduino 跨平台，開源的特性，和有龐大使用者社群的優勢，Arduino 可能是最多人使用的一個平台，點亮一個單一的插件式LED Lamp 和點亮整個七段顯示器的設計方式幾乎相同。

　　Arduino 的限流電組相對來說簡單很多，因為Arduino 幾乎都是5V的電源系統，基本上只要選擇220(Ohm)就和LED 串接就可以正常點亮LED。想理解為什麼是220(Ohm)，可以參考懶番茄工作是製作的影片，影片內用清楚簡單的方式讓你快速瞭解原理(有英文字幕)。除此之後，展躍光電之後也會提供另一篇文章來解說，請敬請期待。

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