申論題

首先說明Arduino的I/O驅動力，Arduino的接腳設定為輸出時，若為高電位輸出，電壓為5V，最大可以的輸出電流為40mA（毫安培），若輸出電流比這個大，則Arduino的主控晶片（ATmega系列微控制器）是會燒毀的。

想要點亮LED，一般而言（在此以億光的313型LED為主）需要2V電壓及20mA電流，最高則可承受2.4V電壓與瞬間160mA電流，超過這個限度，LED就會燒毀。

要達到這個效果，先要了解LED的電氣特性，LED是發光二極體，二極體自身的電阻值，是隨著電壓高低與電流高低而不同的，各位先看下圖圖a，在電壓2V時電流是20mA，而電壓2.2V時電流是30mA，各位除一除，會發現電阻值是會變的：

2V/20mA=100Ω
2.2V/30mA=73.3Ω
2.4V/40mA=60Ω

為了達到最低2V、20mA的要求，我們必須用電壓的分壓方式，讓接入LED正極的電壓，剛好在2V左右，而用串接的電阻，將電壓從5V降至2V，因此經過計算，需要在I/O埠到LED正極間，串接一個150歐姆的電阻才行，如此電壓電流特性改變如下：

• LED本身100Ω，串接上150Ω，變成整體250Ω。
• 5V驅動電壓流經整個路徑的電流為：5V/250Ω=20mA。
• 如此，5V電壓流經串接電阻後，電壓已降至2V，2V到達LED正極時，為最低的驅動、導通電壓，進而點亮LED。

不過，以最低條件點亮的LED，亮度也偏低，約250mcd（微坎德拉，candela=cd），最高則至500mcd。