物联网系统中常见的状态指示和显示单元_发光二极管

01

物联网系统中为什么要使用发光二极管

物联网系统中使用发光二极管（LED）的原因主要基于其多方面的优势和应用特性，以下是一些主要方面：

1、高能效与环保

节能高效：LED作为一种高节能的灯具，相比传统白炽灯和荧光灯，具有更高的能效比，能够显著降低能耗。在物联网系统中，使用LED作为光源或指示灯，有助于减少整体系统的能耗，符合绿色环保的发展趋势。

2、长寿命与可靠性

长寿命：LED的使用寿命远超过传统光源，一般可达数万小时，减少了更换频率和维护成本。在物联网系统中，这一特性保证了设备长期稳定运行，减少了因光源损坏导致的系统故障。

高可靠性：LED具有较高的可靠性，抗振动和冲击能力强，不易受外界环境影响，适合在复杂多变的物联网环境中使用。

3、光信号传输与通信

光信号传输：LED不仅可以作为光源使用，还可以作为光信号发射器。在物联网系统中，利用LED发出的光信号进行数据传输成为一种新的通信方式，如Li-Fi（光保真）技术，利用LED光源的高速闪烁来传输数据，实现高速、低干扰的无线通信。

可见光通信：LED发出的可见光信号可以直接被人眼识别，也可以被光电传感器接收并转换为电信号，从而实现信息的传递。这种通信方式在物联网系统中具有广泛的应用前景，如智能家居、智能交通等领域。

4、丰富的颜色和可控性

丰富的颜色：LED可以发出多种颜色的光，通过控制不同颜色的LED组合，可以实现丰富的色彩变化，为物联网系统提供多样化的视觉效果和用户体验。

高可控性：LED的亮度和颜色可以通过电子信号进行精确控制，实现智能化调节。在物联网系统中，这一特性使得LED能够根据不同的场景和需求进行灵活调整，提升系统的智能化水平。

5、具体应用场景

照明：室内外照明、舞台灯光、城市亮化等。

显示：各种数字显示、符号显示、图形显示等。

电子用品：屏背光源、指示灯、显示器等。

汽车：尾灯、转向灯、刹车灯等。

光电转换：太阳能电池、激光器、红外线发射器等。

6、红外LED的特定应用

红外通信与传感：红外LED在物联网系统中还具有特定的应用，如红外通信和红外传感。红外LED可以发射红外光信号进行无线通信，或者作为红外传感器的光源进行非接触式测量和检测，如测量距离、温度等参数。

综上所述，物联网系统中使用发光二极管（LED）的原因主要包括其高能效、长寿命、可靠性、光信号传输与通信能力、丰富的颜色和可控性，以及红外LED的特定应用等方面。这些优势使得LED成为物联网系统中不可或缺的重要组成部分。

本文会再为大家详解光电器件家族中的一员——发光二极管。

02

发光二极管（LED）定义

发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。它包含一个PN结，当电流通过时，电子与空穴在PN结附近复合，释放出能量并以光的形式辐射出去。

03

发光二极管（LED）原理

LED的工作原理基于半导体材料的电致发光效应。当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子－空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发射过程主要对应光的自发发射过程。LED的发光颜色取决于半导体材料的种类和掺杂元素，不同材料的LED能发出不同颜色的光。

发光二极管核心是二极管的空穴和电子在电压作用下从电极流向PN结。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光的形式释放出能量。如下所示：

LED根据不同的使用材料，发出不同的颜色（发光波长）。下图是可见光的波长分布：

白色光是复合产生的，下面是常用的两种方法。

蓝色LED＋黄色荧光体

蓝色LED与其辅助色即黄色荧光体组合，获得白色光。该方式与其他方式相比，结构简单、效率高，因此目前已成为主流。

RGB复合得到

光的三基色通过配合可以得到任何颜色的光，该方式比起照明用途，更多的用于全彩LED显示设备。

04

发光二极管（LED）分类

LED可以根据不同的分类方法进行分类，常见的分类方式包括：

按发光颜色：红色LED、黄色LED、绿色LED、蓝色LED、白色LED等。

按亮度：低亮度LED和高亮度LED。

按结构：点状LED、矩阵LED、COB LED等。

按封装

直插式

05

发光二极管（LED）选型参数

在选型时，需要考虑以下主要参数：

电压和电流：LED的正常工作电压和电流范围。

伏安特性

A点是开启电压，电压开启点以前是截止状态。从A点以后随着电压的升高，电流以指数形式增加。AC段为正向工作区，LED与普通二极管正向导通电压要高一般大于1V。下图是不同颜色在20mA工作电流下正向导通电压。

正向导通电流：正常情况下不应超过最大值的60%。

最大反向电压：当加载反向电压超过一定值后，LED将会烧毁。

反向漏电流：正向电压下，反向漏电流是少子的运动很小，一般＜10uA。反向漏电流越小，说明LED单向导电性越小。

功耗：正向导通电流*正向导通电压即为消耗功率。应保证小于最大允许功率。

发光强度：表示从特定方向观测到的亮度。单位为cd（坎德拉）。

光效：LED的发光效率，通常以流明/瓦（lm/W）表示。

光通量：LED发出的总光量，指从光源发射出来的全部光量。单位为流明（lm）。

波长（色温）：LED发光的主波长或色温，影响光的颜色。

峰值波长 λP[nm]

指LED发出的光谱输出值最高的波长，单位为nm（纳米）。

设计LED时采用峰值波长进行设计，但实际用人眼比较波长时使用主波长进行比较。

主波长 λD[nm]

LED一般用波长表示颜色。主波长相当于眼睛看到的颜色所对应的波长，与发光波长的峰值波长有差异。

色度坐标 x, y：

L指用二维正交坐标系表示LED发光颜色的刺激值，一般使用x y坐标系。

指向角

表示LED光辐射的范围。单位为 “度” 。 将封装倾斜观察光输出时，用于判断从输出的极限值位置能观测多大角度。将输出达到峰值一半时的角度乘以2倍（从正面看时相当于左右端）的值叫做指向角。

显色指数：LED光源对物体颜色的还原能力。

使用寿命：LED的预期工作寿命。

封装形式：LED的封装方式和尺寸。

06

发光二极管（LED）使用注意事项

电流控制：LED应在规定的电流范围内工作，过高的电流会导致LED损坏或寿命缩短。

散热：LED在工作时会产生热量，需要良好的散热设计以防止过热。

防静电：LED对静电敏感，应避免在静电环境下操作或存储。

焊接条件：焊接时需注意温度和时间控制，避免损坏LED。

工作环境：LED应在规定的工作温度和湿度范围内使用。

串联电路

当LED以恒压驱动方式串联点亮时，通常如下图所示，电路中包含与LED串联的电阻，用于控制电流。限流电阻值由正向电压和电流计算所得。

并联电路

将LED以恒压驱动方式并列排列时，建议给每列LED加入控制电阻。

07

发光二极管（LED）厂商

LED的厂商众多，国内外都有许多知名的LED制造商，如三安光电、华灿光电、欧普照明、飞利浦照明等。这些厂商在LED的研发、生产和销售方面具有丰富的经验和先进的技术，为市场提供了高质量的LED产品。请注意，由于市场变化迅速，具体厂商信息可能随时间发生变化，建议查阅最新的行业报告或企业官网以获取最新信息。

供应商A:深圳市成兴光电子科技有限公司

http://www.xinglight.cn/

1、产品能力

（1）选型手册

（2）主推型号1-XL-A1615RGBC

2、支撑

（1）技术产品

技术资料

本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知识库（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）

欢迎同学们走进AmazIOT知识库的世界！

这里是为物联网人构建的技术应用百科，以便帮助你更快更简单的开发物联网产品。

Cellular IoT Wiki初心：

在我们长期投身于蜂窝物联网 ODM/OEM 解决方案的实践过程中，一直被物联网技术碎片化与产业资源碎片化的问题所困扰。从产品定义、芯片选型，到软硬件研发和测试，物联网技术的碎片化以及产业资源的碎片化，始终对团队的产品开发交付质量和效率形成制约。为了减少因物联网碎片化而带来的重复开发工作，我们着手对物联网开发中高频应用的技术知识进行沉淀管理，并基于 Bloom OS 搭建了不同平台的 RTOS 应用生态。后来我们发现，很多物联网产品开发团队都面临着相似的困扰，于是，我们决定向全体物联网行业开发者开放奇迹物联内部沉淀的应用技术知识库 Wiki，期望能为更多物联网产品开发者减轻一些重复造轮子的负担。

Cellular IoT Wiki沉淀的技术内容方向如下：

奇迹物联的业务服务范围：基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物联网模组，为客户物联网ODM/OEM解决方案服务。我们的研发技术中心在石家庄，PCBA生产基地分布在深圳、石家庄、北京三个工厂，满足不同区域&不同量产规模&不同产品开发阶段的生产制造任务。跟传统PCBA工厂最大的区别是我们只服务物联网行业客户。

连接我们，和10000+物联网开发者一起 降低技术和成本门槛

让蜂窝物联网应用更简单~~

哈哈你终于滑到最重要的模块了，

千万不！要！划！走！忍住冲动！~

欢迎加入飞书“开源技术交流群”，随时找到我们哦~

点击链接如何加入奇迹物联技术话题群（https://rckrv97mzx.feishu.cn/docx/Xskpd1cFQo7hu9x5EuicbsjTnTf）可以获取加入技术话题群攻略

Hey 物联网从业者，

你是否有了解过奇迹物联的官方公众号“eSIM物联工场”呢？

这里是奇迹物联的物联网应用技术开源wiki主阵地，欢迎关注公众号，不迷路～

及时获得最新物联网应用技术沉淀发布

（如有侵权，联系删除）

审核编辑 黄宇