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USB LED 灯电路

在本项目中,我将向你展示如何制作一个简单的 USB LED 灯电路。这是一个易于实现的 DIY 电路,可用于为你的笔记本电脑或平板电脑提供额外照明。

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1. 介绍

USB 是 Universal Serial Bus(通用串行总线)的缩写。USB 标准的开发是为了简化计算机与外部设备之间的连接。实际上,几乎所有外部设备,如键盘、鼠标、打印机、DVD 刻录机、硬盘驱动器等,都是通过 USB 接口连接的。

注意:由于本项目基于 USB 端口,我们仅指通用 USB 端口。

在光线不足或停电情况下,你可能无法清楚地看到键盘上的按键(如果你有背光键盘则不是问题)。如果你制作一个通过 USB 供电的小灯,就可以解决这个问题。USB LED 灯电路就是一个简单的解决方案。

由于 USB 端口提供 5V 输出电压,可用于点亮简单的 LED 灯电路。此灯的另一个优点是不会像大灯那样打扰他人,因为你只需一个小型 USB 供电 LED 灯即可。

2. USB LED 灯电路图

电路图如下所示:

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3. 电路元件

  • USB 公头连接器
  • 发光二极管(LED) – 5 个 5mm 白色 LED
  • 电阻 – 100Ω × 5
  • 打孔板(Perf Board)

4. USB LED 灯电路设计

电路主要由公头 USB 连接器组成。USB 主要分为两种标准类型:A 型和 B 型。不同类型 USB 连接器在形状上有所区别。

  • A 型 USB 用于上游设备,如 USB 集线器或主机
  • B 型 USB 用于下游设备,如打印机

这些电缆引脚数量相同,但机械结构不同。USB 有多个版本:

  • USB 1.0 和 1.1 数据速率为 12 Mbps
  • USB 2.0 数据速率为 480 Mbps
  • USB 3.0 数据速率为 4.8 Gbps

本项目使用 A 型 USB,具有 4 个引脚:VCC、GND、D+、D-。D+ 和 D- 为数据引脚,VCC 提供 5V 电压。A 型 USB 公头可直接连接至电脑 USB 端口。

LED 是具有两个引脚的半导体器件。最初 LED 用于指示,但现在 LED 已成为家庭、办公室、街道、汽车等的主要照明来源。LED 与普通 PN 结二极管类似,通电时发出光能,而普通 PN 结二极管发出热能。

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发光颜色取决于半导体的带隙。本项目使用普通白色 LED,电压降为 3.6V,工作电流为 40mA。最初 LED 限制为红色,后来发展出高功率 LED 和其他颜色 LED,如蓝色、白色等。

注意:请参考 LED 数据手册了解正向电压和电流值。

每个 LED 与 USB 之间串联一个 100Ω 电阻,作为限流电阻。由于 LED 最大工作电流为 40mA,需要保护 LED 避免超过此电流。

根据公式计算电阻值:

R=VIR = \frac{V}{I}

其中 V=5VV = 5VI=40mAI = 40mA,则

R=5V0.04A=125ΩR = \frac{5V}{0.04A} = 125Ω

实际中 125Ω 电阻不常见,因此使用 100Ω 电阻,输出电流约为 50mA,LED 可承受。

5. USB LED 灯电路制作方法

取一小块打孔板并焊接公头 USB 连接器,然后依次焊接 LED 和 100Ω 电阻。将打孔板边缘打磨平滑。

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6. USB LED 灯电路操作方法

  1. 按电路图连接电路
  2. 将 USB 插入电脑端口
  3. 观察 LED 灯亮起
  4. 将 USB 拔出,灯熄灭
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7. USB LED 灯电路优点

  • 简单且成本低
  • 可移动便携
  • 无需额外电源

8. USB LED 灯电路应用

  • 可用作应急照明
  • 可在笔记本或电脑旁工作而不打扰他人休息
  • 可用作阅读灯