为什么LED没有保护会被极容易的破坏？LED数码管驱动的设计方案

　　一个肉眼不可见，但是却分布在我们周围的水蒸气水滴会对LED灯珠造成多大的伤害？可能你会觉得危言耸听，但是事实却告诉我们，许多LED显示屏的事故就是这些微不足道的小水滴所造成的。

　　大气中的水分会通过扩散渗透到LED灯珠的封装材料内部。当SMDLED器件经过贴片贴装到PCB上以后，要流到回流焊炉内进行回流焊接。在回流区，整个器件要在183度以上30-90s左右，最高温度可能在210-235度（SnPb共晶），无铅焊接的峰值会更高，在245度左右。在回流区的高温作用下，LED器件内部的水分会快速膨胀，器件的不同材料之间的配合会失去调节，各种连接则会产生不良变化，从而导致LED器件剥离分层或者爆裂，于是器件的电气性能受到影响或者破坏。

　　破坏程度严重者，器件外观变形、出现裂缝等，大多数情况下，肉眼看不出来。但随着时间的流逝，裂缝会越裂越大，到最后形成电路不良。

　　1、在空气中长时间曝露以后：水分渗透到器件封装材料内

　　2、回流焊接开始：Temp

　　3、随着温度的升高：Temp》》100℃，水分蒸发，压力突增，导致剥离

　　剥离现象放大示意图

　　引线剥离示意

　　为了检测封装厂所制造的LED灯珠具备足够的抗潮湿能力，避免出现上述引线剥离现象，IPC/JEDEC定义了一套标准的『湿度敏感等级』如下，有需要的人也可以到JEDEC官方网站下载J-STD-020D.1。

　　该文件确定非密封固态表面贴装器件（SMD）水分导致应力敏感分类级别，用于确定初步可靠性鉴定应采用的分类级别。一旦分类级别确定，SMD器件在封装、存放、处理过程中可以采取适当措施，并在装配焊接回流附着与/或修理操作过程中避免热与机械损坏。

　　《湿度敏感等级》MSL（Moisture SenTIvity levels），由小排到大，数字越小的表示其抗湿度能力越好;数字越大的，表示其可以曝露于环境湿气的时间要越短。

　　根据MSL标准，显示屏厂与工程商就很容易挑到一款品质合格的灯珠了，并且对LED灯珠在后续加工过程的封装、存放、处理有了明确的规定。由于此项标准对LED灯珠品质要求较高，敢采用的封装企业也非常少，国外的有科锐及日亚，国内则有美卡乐、雷曼、蓝科。

　　以等级3（level3）来举例说明，如果零件暴露在摄氏温度30°C与60%湿度以内的环境下，那么其存放时间就不可以超过192小时（其中需扣除LED封装厂的24小时的曝露时间，所以LED显示屏厂就只剩下168小时（=192-24）的车间时间了），也就是说对于等级3的LED元器件从真空包装中取出后，就必须在168个小时内打件并过完Reflow（回流焊）。如果不能在规定时间内过完Reflow，就必须要重新真空包装，最好是重新烘烤后再重新包装，因为重新烘烤后的时间就可以归零重算。如果超过规定时间，则一定要重新烘烤后才能使用。

　　毁掉一块LED显示屏不需要强风暴雨，一颗小水滴足已。

　　驱动LED的时候，应该分二种情况比如用共阳接法和共阴接法，共阳的时候LED正端接正电源，负端通过一个限流电阻接P口，这时不用接上拉电阻，只要这个限流电阻取合适就可以了发光管亮的时候电流就是从电源正——LED——限流电阻——P口，P口为低电位发光管灭的时候没有电流流过，P口为高电位或高阻状态共阴接法，LED负端接地，正端直接P口，这时候要接上拉电阻，这个上拉电阻是提供LED发光用的，发光管亮的时候电流是从电源正——上拉电阻——LED ——地。这时上拉电阻也是限流用的。P口为高电位或高阻状态发光管暗的时候电流是从电源正——上拉电阻——P口，这时LED无电流流过，P口为低电位，限流电阻上流过电流全部从P口流入。

　　要从单片机的输出驱动能力开始讲起。单片机输出驱动分为高电平驱动和低电平驱动两种方式，所谓高电平驱动，就是端口输出高电平时的驱动能力，所谓低电平驱动，就是端口输出低电平时的驱动能力，当单片机输出高电平时，其驱动能力实际上是靠端口的上拉电阻来驱动的，实际测试表明，51单片机的上拉电阻的阻值在 330K左右，也就是说如果靠高电平驱动。

　　本质上就是靠330K的上拉电阻来提供电流的，当然该电流是非常小的，小的甚至连发光二极管也难以点亮，如果要保证LED正常发光，必须要外接一个1K左右的上拉电阻，如果是一个led还好，要是10个、20个led的话，就要接10个、20个1K的上拉电阻，接电阻的本身是可以的，问题是接了上拉电阻以后，每当端口变为低电平0的时候，那么就有10个、20个上拉电阻被无用的导通，假设每个电阻的电流为5mA计算，20个电阻就是100mA，这将造成电源效率的严重下降。

　　导致发热，纹波增大，以至于造成单片机工作不稳，因此很少有采用高电平直接驱动led的，高电平驱动led 实际上就是共阴。低电平驱动就不同了，端口为低电平0时，端口内部的开关管导通，可以驱动高达30多毫安的驱动电流，可以直接驱动led等负载，当端口为低电平0时，尽管内部的上拉电阻也是消耗电流的，但是由于内部的上拉电阻很大，有330K，因此消耗电流极小，基本上不会影响电源效率，不会造成无用功的大量消耗，因此51单片机是不能用高电平直接驱动led的，只能用地电平直接驱动led，即只能用共阳数码管，而不能直接用共阴数码管。