В настоящее время практически везде для отображения двоичной информации используются светодиоды. Это обусловлено тем, что надёжность светодиодов значительно превосходит надёжность как индикаторных ламп накаливания, так и газоразрядных (неоновых) индикаторных ламп. Светодиоды труднее разбить, так как их корпус обычно состоит из прозрачной пластмассы, а вес значительно меньше индикаторных ламп. Кроме того при включении светодиодов не возникает импульсного тока значительной величины, который разрывает холодную нить накаливания своим магнитным полем.
Газоразрядные индикаторы — это более экономичные индикаторы по сравнению с лампами накаливания, но использование высокого напряжения питания привело к тому, что они в настоящее время практически не используются.
К.п.д. светодиодов, особенно современных, тоже значительно превосходит к.п.д. индикаторных ламп. Основная
причина повышенного к.п.д. — это принципиальное отсутствие теплового излучения. Электрический ток
непосредственно преобразуется в световое излучение. В качестве примера на рисунке 1 приведен внешний вид
единичного светодиодного индикатора
Рисунок 1. Внешний вид светодиодного индикатора
В качестве светодиодного индикатора отлично подходят светодиоды поверхностного монтажа. Их можно разместить на печатной плате, а сверху поставить прозрачную пластмассу с нанесенной пиктограммой. Как вариант, светодиоды могут быть использованы для подсветки жидкокристаллических индикаторов или клавиатуры. Так как светодиод, так же как и газоразрядная лампа, управляется током, то схема его подключения к цифровой микросхеме практически совпадает со схемой подключения газоразрядной лампы. Она приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема подключения светодиодного индикатора к цифровой ТТЛ микросхеме
Расчет токоограничивающего резистора в этой схеме не отличается от расчета подобного резистора газоразрядного индикатора. Отличие только в том, что падение напряжения на светодиодах лежит в пределах от 1,5 до 3 Вольт. Расчет резисторов R1 и R2 точно такой же как и в остальных транзисторных ключах. Подобные схемы применяются в в специализированных микросхемах — драйверах светодиодных индикаторов.
Теперь вспомним, что выходной ток современных цифровых микросхем превосходит минимальный ток зажигания светодиода. Это означает, что можно обойтись без дополнительного транзисторного ключа для подключения светодиода. В результате схема значительно упрощается. Единственное условие &mdah; напряжение питания цифровой микросхемы должно быть достаточно для падения напряжения на светодиоде и токоограничивающем резисторе. Теперь достаточно просто ограничить ток через светодиод до допустимой величины. Новая схема приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема подключения светодиодного индикатора к цифровой микросхеме с пятивольтовым питанием
В схеме, приведенной на рисунке 3, используется ток нуля цифровой микросхемы. Этот ток в большинстве цифровых схем больше тока единицы. В этой схеме мы не накладывали никаких ограничений на используемую цифровую микросхему, кроме того, что она должна обеспечивать необходимый выходной ток. Однако при использовании обычного выходного каскада необходимо, чтобы напряжение питания микросхемы было равно напряжению, подаваемому на светодиод. Однако на светодиод нужно подавать напряжение больше пяти вольт. Только в этом случае светодиод надёжно откроется.
В большинстве современных микросхем ток единицы превышает минимальный ток зажигания светодиода. В ряде случаев это может упростить принципиальную схему устройства. Схема с использованием единичного тока цифровой микросхемы приведена на рисунке 4. Однако следует отметить, что если в схеме, приведенной на рисунке 3, светодиод зажигается нулевым потенциалом, то в схеме, приведенной на рисунке 4, для зажигания светодиода на выходе микросхемы следует сформировать единичный потенциал. В этой схеме напряжение питания цифровой микросхемы тоже должно превышать пять вольт.
Рисунок 4. Использование тока единицы для зажигания светодиодного индикатора
Как уже говорилось ранее, в современных цифровых микросхемах часто используется напряжение питания 3.3 В, 2.5 В или даже 0.7 В! Как же быть в таком случае? Неужели использовать схему с дополнительным транзисторным ключом? Во всех цифровых схемах присутствуют микросхемы с открытым коллектором. Выходной транзистор этих микросхем способен выдерживать напряжение, превышающее напряжение питания самой микросхемы, поэтому такие микросхемы можно использовать для подключения светодиодных индикаторов. Такая схема приведена на рисунке 9.
Рисунок 9. Схема подключения светодиодного индикатора к цифровой микросхеме с открытым коллектором
