LED发光字板

LED发光字板

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前言

玩灯很久了，设计过不少灯条，点阵模块。但是自己账号的名称还没显示过，因此制作了这个可以显示固定汉字的灯板，当然这个固定是在焊接的时候完成的。现实中，不少情况其实还是固定为主，比如一个店的名称。

固定有固定的好处，不需要控制器，电路简单了一些，算是增加了电路的可靠性。

1-设计方案介绍

此次设计使用了0603封装的LED，这个算是我常用的封装，这个封装算是用手焊接可以接受的。每个汉字用16*16的点阵去显示，这个算是常规操作了，一般玩LCD屏都选用这个大小，这个大小可以显示较多的汉字，当然11*11也可以显示不少，但是我不是很想用这个大小。

当我们选定好LED的数量后，然后可以在PCB中进行阵列分布，大致确定一下板子的尺寸，因为我发现一个点阵没占满10*10cm大小，所以就做了两个，那么此时LED的间距调整就是为了控制板子的长度。

当LED的数量确定后，其实板子的正面也已经确定了。剩下的电路部分也很简单。LED的限流电阻，我采用了，区分左右半屏的方式，这样可以分别控制哪个汉字亮，同时每个汉字的LED数量不同，他们所需的限流电阻也是不同的。（在为了亮度均匀的情况下）。

至于板子的供电，使用了常用的TYPE-C封装，用的16PIN，两个板子之间可以通过连接单元直接进行连接&供电，一个TYPE-C口即可给所有板子供电。

2-电路图

电路图很简单，LED，电阻，电容均为0603封装，电阻焊接在后续章节说明。每个汉字留了一个开关，我们可以拨动开关决定汉字是否亮。TYPE-C-16PIN，为常规结构，只保留了供电引脚。电路图右侧的连接单元，双板连接用的多放了很多，作为备用。

3-PCB实物焊接过程

收到PCB后，要把板子下方的连接单元剪掉。然后就是PCB的焊接了，背面焊接一个TYPE-C（只需要焊接一个板子），然后需要显示的部分焊接一个开关（如果不需要开关，可以飞线短路），电容可以不焊接，电阻焊接参考下文。

LED的焊接，算是最废时间的部分了。使用汉字取模软件，生成LED的16*16点阵图案，然后按照这个图案，焊接LED即可，特别注意要对照好位置，不要焊接错行。焊接错的话可以拆掉。LED的焊接只能烙铁逐个焊接了，先把需要焊接的LED用锡点一个点，然后拿镊子夹LED，融化焊锡，放上LED，最后是焊接LED的另一端。特别注意焊接的空间顺序，避免因为焊接LED而不小心拆掉旁边的LED。

最后是双板拼接。这里使用的螺丝是M3*6规格（M3*5正好），使用尼龙材料即可，金属的也可以。把连接单元放在双板的下方，然后紧固螺丝即可。大部分情况下，可以获得较好的连接。如果连接不好，建议给连接单元加锡（少量，不要影响平整度和孔）。

4-汉字设计

使用软件《PCtoLCD2002》,打开软件后，在下方输入汉字即可，不需要修改任何参数。我们得到汉字的像素布局后，我们打开EXCEL，在表格中复现同样的布局，调整到我们想要的汉字格式即可。使用EXCEL是为了计算所需LED的数量，同时可以显示点的行列位置，便于焊接。

表格中已经输入了一些公式，在16*16的区域内输入1，表格即可变色（条件格式）。删除1，即可褪色，这样比较容易观察字体。比如电字，65这个数字就是LED的数量，其他字同理。最右侧的274，就是5个汉字使用LED的数量，这个表格中存在不少公式运算，都是比较简单的求和操作。我们可以看着表格中的行列，去焊接LED了。

5-LED电阻计算

LED电阻计算其实算是一个比较简单的事情，此电路中，我们并联了多个电阻，用于分担功率，自己要计算好功率输出，避免电流过大，烧坏电阻。我们计算电阻，其实是为了让所有LED的亮度能保持基本一致。

我们电源是5V，电阻电压+LED电压就是5V，我使用的白光LED+10K电阻，LED电压是2.57V点亮（这个电压下的亮度我能接受），此时电阻电压是2.43，那么通过LED的电流就是0.243mA（电阻电压除以电路电流），我们要显示的“电”字，一共65个LED并联，总电流就是 65*0.243=15.8mA。

那么“电”字的限流电阻阻值为 2.43V/15.8mA=153欧，我们多个电阻并联得到153欧即可。

但是在实际焊接过程中，我使用的电阻是470欧，焊接了5个并联。此时阻值是94欧。

所以说，可以算，但很多时候试一下就行了。当我们确定了电阻阻值后，那么不同汉字用电阻的数量可以和LED数量成比例。不需要挨个去算。

图中选中的这一行就是LED数量除以13得到的结果，结果我们可以四舍五入，那么对应的数字就是焊接电阻的数量了（这里我使用的电阻阻值均相等）。电阻阻值不一样可以自己去算。

还有一个问题就是电阻能不能承受这个功率，这个我是没有去考虑的，因为我电路中电流很小的。如果你电路中电流较大，一定要考虑，避免烧坏电阻。理论上0603电阻的功率是1/10W，10个阻值相同的电阻并联的功率应该是1W。

6-问题及改进

这个PCB是我第一个的拼接PCB作品，这个拼接结构的稳定性吧，还算可以，就是大了一些，后续我会考虑设计的更小吧。

问题1，C-C线无法供电。

解决方案，换A-C线

问题2，这么多LED并联，会因为LED体质不同，导通电压不一样，发光不均。

解决方案，拆掉最暗的那个，换新的。

问题3，LED焊接完了，都不亮。

解决方案，可能个别LED短路了，把短路的LED烧了，然后拆下来。演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1Y54y1f7Jy/

改进1，TYPE供电位置不是很好，可以考虑一下侧向放置更好

改进2，汉字常亮太死板，虽然加了开关，可以手动控制是否亮，但是不如加入MOS控制，加入单片机，产生呼吸效果。此处特别说明，大部分的调亮都是PWM，都有高频闪烁，我做的这个灯板没有，算是比较好的吧。手机怎么拍摄都是亮度一致的。

7-结束

今天开源分享的是一个显示汉字的，可以拼接的灯板，没有加入单片机等复杂的器件，方便小白使用，没有像点阵那样的刷新频闪，对于拍摄视频和日常观察，算是比较好的。

这个PCB是我设计的第一个拼接结构的作品，有了拼接结构之后，我们的PCB设计将有更大的空间，我们不必再局限于10*10了。而当前这种活拼接方式，也增强了电路板的复用性。后续我将设计更多的拼接PCB作品分享给大家。

附件内容

1 《PCtoLCD2002》

2 EXCEL汉字表格