Posso usar LEDs azul-verde como indicadores de estado do MCU com energia de 3,3 V?

A indústria eletrônica moderna desenvolveu LEDs muito eficientes, com cores agradáveis ​​e sofisticadas (“verde verdadeiro”, “ciano” e “azul”) baseadas na tecnologia InGaN, ou similar. Alguns desses LEDs são especificados como voltagens à frente de 3,2 a 4,2 V. Aqui estão exemplos desses LEDs, Kingbright WP7104PR51C / A ou APT3216VBC de montagem em superfície .

Mas os MCUs usuais são alimentados com alimentação de 3,3 V e a saída GPIO geralmente é de 3,1 a 3,2 V, o que parece ser o suficiente para acionar esses LEDs. Como posso usar esses LEDs como indicadores de alguns status de sinal ou status do trilho de força? Preciso de um resistor de série R1 aqui?

Se sim, como escolho seu valor?

AVISO LEGAL: Esta "pergunta-resposta" vem como elaboração da pergunta original "Existe um ponto em adicionar um resistor de 1 Ohm a este circuito de LED?" , para abordar o caso de uso específico de LEDs como indicadores de estado lógico.

Você pode usar esses LEDs sem reservas. LEDs modernos são emissores de luz muito eficientes. A ressalva é que as especificações dos LEDs definem a tensão direta em determinada corrente, normalmente em 20 mA. Ao mesmo tempo, a intensidade luminosa também é especificada em condições de teste de 20 mA. E a intensidade da luz é enorme, algo como ~ 1000 mcd para o LED WP7104PR51 e ~ 150 mcd para o LED APT3216VBC típico.

No entanto, os LEDs de estilo antigo costumavam produzir apenas 2-3 mcd e eram perfeitamente visíveis ao olho humano como indicadores de status. Um brilho de 1000 mcd iluminará toda a sala e ofuscará os olhos se você olhar diretamente para o LED. Portanto, não há necessidade de alimentar esses LEDs com suas capacidades máximas, e será necessário reduzir a produção de brilho para um nível confortável. Abaixo estão algumas considerações para o APT3216VBC (150 mcd a 20 mA).

As coisas boas são que (a) a voltagem direta de um LED não é constante, o gráfico IV é fortemente não linear, observando cerca de 2,4 V:

e (b) a intensidade da luz cai linearmente com corrente reduzida:

Portanto, para obter uma luz confortável do LED APT3216VBC, a corrente do inversor deve ser reduzida em pelo menos 10-20 vezes, para 1-2mA, para obter ~ 15 ou ~ 7,5 mcd de luz. O ponto de operação no gráfico IV (a) deve, portanto, passar para o ponto (2), que corresponde à tensão de avanço do LED de cerca de 2,6 V. Portanto, o GPIO deve ter um resistor que cai cerca de 0,7 V (3,3 - 2,6) em 1 2 mA, ou cerca de 350-700 Ohms. Essa configuração fornecerá a saída de luz entre 8 e 15 mcd. Ainda pode ser muito claro para um olho nu. Para reduzir a luz para 1,5 mcd ou mais dez vezes mais normal, o resistor R1 pode chegar a 3-4 kohms. Você deve experimentar um pouco as amostras de LED para escolher o resistor certo para a aplicação.

Com correntes de inversão na área de ~ 1 mA, todas as preocupações sobre variações de temperatura e impedância GPIO interna podem ser ignoradas com segurança, a menos que os LEDs sejam usados ​​para fins de calibração de cores.

Em resumo, a saída luminosa normativa de um LED selecionado deve desempenhar um papel importante na determinação do valor R1.