為什么LED沒有保護(hù)會被極容易的破壞？LED數(shù)碼管驅(qū)動的設(shè)計(jì)方案

　　假如LED管沒有了保護(hù)措施會怎樣？

　　一個(gè)肉眼不可見，但是卻分布在我們周圍的水蒸氣水滴會對LED燈珠造成多大的傷害？可能你會覺得危言聳聽，但是事實(shí)卻告訴我們，許多LED顯示屏的事故就是這些微不足道的小水滴所造成的。

　　一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴(yán)重？

　　大氣中的水分會通過擴(kuò)散滲透到LED燈珠的封裝材料內(nèi)部。當(dāng)SMDLED器件經(jīng)過貼片貼裝到PCB上以后，要流到回流焊爐內(nèi)進(jìn)行回流焊接。在回流區(qū)，整個(gè)器件要在183度以上30-90s左右，最高溫度可能在210-235度（SnPb共晶），無鉛焊接的峰值會更高，在245度左右。在回流區(qū)的高溫作用下，LED器件內(nèi)部的水分會快速膨脹，器件的不同材料之間的配合會失去調(diào)節(jié)，各種連接則會產(chǎn)生不良變化，從而導(dǎo)致LED器件剝離分層或者爆裂，于是器件的電氣性能受到影響或者破壞。

　　破壞程度嚴(yán)重者，器件外觀變形、出現(xiàn)裂縫等，大多數(shù)情況下，肉眼看不出來。但隨著時(shí)間的流逝，裂縫會越裂越大，到最后形成電路不良。

　　一顆小水珠對LED產(chǎn)品有多嚴(yán)重？（圖解）

　　1、在空氣中長時(shí)間曝露以后：水分滲透到器件封裝材料內(nèi)

　　2、回流焊接開始：Temp

　　3、隨著溫度的升高：Temp》》100℃，水分蒸發(fā)，壓力突增，導(dǎo)致剝離

　　剝離現(xiàn)象放大示意圖

　　引線剝離示意

　　為了檢測封裝廠所制造的LED燈珠具備足夠的抗潮濕能力，避免出現(xiàn)上述引線剝離現(xiàn)象，IPC/JEDEC定義了一套標(biāo)準(zhǔn)的『濕度敏感等級』如下，有需要的人也可以到JEDEC官方網(wǎng)站下載J-STD-020D.1。

　　該文件確定非密封固態(tài)表面貼裝器件（SMD）水分導(dǎo)致應(yīng)力敏感分類級別，用于確定初步可靠性鑒定應(yīng)采用的分類級別。一旦分類級別確定，SMD器件在封裝、存放、處理過程中可以采取適當(dāng)措施，并在裝配焊接回流附著與/或修理操作過程中避免熱與機(jī)械損壞。

　　《濕度敏感等級》MSL（Moisture SenTIvity levels），由小排到大，數(shù)字越小的表示其抗?jié)穸饶芰υ胶?數(shù)字越大的，表示其可以曝露于環(huán)境濕氣的時(shí)間要越短。

　　根據(jù)MSL標(biāo)準(zhǔn)，顯示屏廠與工程商就很容易挑到一款品質(zhì)合格的燈珠了，并且對LED燈珠在后續(xù)加工過程的封裝、存放、處理有了明確的規(guī)定。由于此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對LED燈珠品質(zhì)要求較高，敢采用的封裝企業(yè)也非常少，國外的有科銳及日亞，國內(nèi)則有美卡樂、雷曼、藍(lán)科。

　　以等級3（level3）來舉例說明，如果零件暴露在攝氏溫度30°C與60%濕度以內(nèi)的環(huán)境下，那么其存放時(shí)間就不可以超過192小時(shí)（其中需扣除LED封裝廠的24小時(shí)的曝露時(shí)間，所以LED顯示屏廠就只剩下168小時(shí)（=192-24）的車間時(shí)間了），也就是說對于等級3的LED元器件從真空包裝中取出后，就必須在168個(gè)小時(shí)內(nèi)打件并過完Reflow（回流焊）。如果不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)過完Reflow，就必須要重新真空包裝，最好是重新烘烤后再重新包裝，因?yàn)橹匦潞婵竞蟮臅r(shí)間就可以歸零重算。如果超過規(guī)定時(shí)間，則一定要重新烘烤后才能使用。

　　毀掉一塊LED顯示屏不需要強(qiáng)風(fēng)暴雨，一顆小水滴足已。

　　LED數(shù)碼管驅(qū)動該怎樣設(shè)置？

　　驅(qū)動LED的時(shí)候，應(yīng)該分二種情況比如用共陽接法和共陰接法，共陽的時(shí)候LED正端接正電源，負(fù)端通過一個(gè)限流電阻接P口，這時(shí)不用接上拉電阻，只要這個(gè)限流電阻取合適就可以了發(fā)光管亮的時(shí)候電流就是從電源正——LED——限流電阻——P口，P口為低電位發(fā)光管滅的時(shí)候沒有電流流過，P口為高電位或高阻狀態(tài)共陰接法，LED負(fù)端接地，正端直接P口，這時(shí)候要接上拉電阻，這個(gè)上拉電阻是提供LED發(fā)光用的，發(fā)光管亮的時(shí)候電流是從電源正——上拉電阻——LED ——地。這時(shí)上拉電阻也是限流用的。P口為高電位或高阻狀態(tài)發(fā)光管暗的時(shí)候電流是從電源正——上拉電阻——P口，這時(shí)LED無電流流過，P口為低電位，限流電阻上流過電流全部從P口流入。

　　要從單片機(jī)的輸出驅(qū)動能力開始講起。單片機(jī)輸出驅(qū)動分為高電平驅(qū)動和低電平驅(qū)動兩種方式，所謂高電平驅(qū)動，就是端口輸出高電平時(shí)的驅(qū)動能力，所謂低電平驅(qū)動，就是端口輸出低電平時(shí)的驅(qū)動能力，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，其驅(qū)動能力實(shí)際上是靠端口的上拉電阻來驅(qū)動的，實(shí)際測試表明，51單片機(jī)的上拉電阻的阻值在 330K左右，也就是說如果靠高電平驅(qū)動。

　　本質(zhì)上就是靠330K的上拉電阻來提供電流的，當(dāng)然該電流是非常小的，小的甚至連發(fā)光二極管也難以點(diǎn)亮，如果要保證LED正常發(fā)光，必須要外接一個(gè)1K左右的上拉電阻，如果是一個(gè)led還好，要是10個(gè)、20個(gè)led的話，就要接10個(gè)、20個(gè)1K的上拉電阻，接電阻的本身是可以的，問題是接了上拉電阻以后，每當(dāng)端口變?yōu)榈碗娖?的時(shí)候，那么就有10個(gè)、20個(gè)上拉電阻被無用的導(dǎo)通，假設(shè)每個(gè)電阻的電流為5mA計(jì)算，20個(gè)電阻就是100mA，這將造成電源效率的嚴(yán)重下降。

　　導(dǎo)致發(fā)熱，紋波增大，以至于造成單片機(jī)工作不穩(wěn)，因此很少有采用高電平直接驅(qū)動led的，高電平驅(qū)動led 實(shí)際上就是共陰。低電平驅(qū)動就不同了，端口為低電平0時(shí)，端口內(nèi)部的開關(guān)管導(dǎo)通，可以驅(qū)動高達(dá)30多毫安的驅(qū)動電流，可以直接驅(qū)動led等負(fù)載，當(dāng)端口為低電平0時(shí)，盡管內(nèi)部的上拉電阻也是消耗電流的，但是由于內(nèi)部的上拉電阻很大，有330K，因此消耗電流極小，基本上不會影響電源效率，不會造成無用功的大量消耗，因此51單片機(jī)是不能用高電平直接驅(qū)動led的，只能用地電平直接驅(qū)動led，即只能用共陽數(shù)碼管，而不能直接用共陰數(shù)碼管。