Puis-je utiliser des LED bleu-vert comme indicateurs d'état du MCU sur une alimentation 3,3 V?

L'industrie électronique moderne a développé des LED très efficaces avec des couleurs agréables et fantaisies («vrai vert», «cyan» et «bleu») basées sur la technologie InGaN, ou similaire. Certaines de ces LED sont spécifiées comme ayant des tensions directes de 3,2 à 4,2 V. Voici des exemples de telles LED, Kingbright WP7104PR51C / A ou APT3216VBC à montage en surface .

Mais les MCU habituels sont alimentés par une alimentation de 3,3 V, et la sortie GPIO est généralement de 3,1 à 3,2 V, ce qui semble à peine suffisant pour piloter ces LED. Comment puis-je utiliser ces voyants comme indicateurs de certains états du signal ou de l'état du rail d'alimentation? Ai-je besoin d'une résistance série R1 ici?

Si oui, comment choisir sa valeur?

AVERTISSEMENT: Cette "question-réponse" vient comme élaboration de la question d'origine "Est-il utile d'ajouter une résistance de 1 Ohm à ce circuit LED?" , pour répondre au cas d'utilisation particulier des LED comme indicateurs d'état logique.

Vous pouvez utiliser ces LED sans aucune réserve. Les LED modernes sont des émetteurs de lumière très efficaces. La mise en garde est que les spécifications des LED définissent la tension directe à un certain courant, généralement à 20 mA. En même temps, l'intensité lumineuse est également spécifiée dans des conditions de test de 20 mA. Et l'intensité lumineuse est énorme, quelque chose comme ~ 1000 mcd pour WP7104PR51 LED, et ~ 150 mcd pour APT3216VBC LED typique.

Pourtant, les LED à l'ancienne ne produisaient que 2-3 mcd et étaient parfaitement visibles pour l'œil humain en tant qu'indicateurs d'état. Brillant 1000 mcd éclairera toute la pièce et aveuglera les yeux si vous regardez directement la LED. Il n'est donc pas nécessaire d'alimenter ces LED à leurs capacités maximales, et il sera nécessaire de réduire leur puissance lumineuse à un niveau confortable. Ci-dessous sont des considérations pour APT3216VBC (150 mcd à 20 mA).

Les bonnes choses sont que (a) la tension directe d'une LED n'est pas une constante, le graphique IV est fortement non linéaire, à partir d'environ 2,4 V:

et (b) l'intensité lumineuse diminue linéairement avec un courant réduit:

Donc, pour obtenir une lumière confortable avec la LED APT3216VBC, le courant du lecteur doit être réduit d'au moins 10-20 fois, à 1-2mA, pour obtenir ~ 15 ou ~ 7,5 mcd de lumière. Le point de fonctionnement sur le graphique IV (a) doit donc se déplacer vers le point (2), ce qui correspond à la tension directe de la LED d'environ 2,6 V.Par conséquent, le GPIO devrait avoir une résistance qui chute d'environ 0,7 V (3,3 - 2,6) à 1- 2 mA, soit environ 350 à 700 Ohms. Cette configuration donnera la sortie lumineuse à 8-15 mcd. Cela pourrait être encore trop lumineux pour un œil nu. Pour réduire la lumière à 1,5 mcd plus normal, ou dix fois plus, la résistance R1 peut atteindre 3-4 kohms. Vous devriez expérimenter un peu avec des échantillons de LED pour choisir la bonne résistance pour l'application.

Avec des courants de commande de l'ordre de ~ 1 mA, toutes les préoccupations concernant les variations de température et l'impédance GPIO interne peuvent être ignorées en toute sécurité, sauf si les LED sont utilisées à des fins d'étalonnage des couleurs.

En bref, la sortie lumineuse normative d'une LED sélectionnée doit jouer un rôle majeur dans la détermination de la valeur R1.