浅谈三色变色发光二极管

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只能发出一种颜色(红、绿等)的半导体发光二极管,早已为广大读者所熟悉。这里我们向读者介绍一种三色变色发光二极管,它只用一只发光二极管就能变换发出几种颜色光,以显示多种工作状态,因而能方便地用于家用电器、电子玩具、仪器设备、计算机和自动控制装置上作多状态指示或发出多种警告信号。下面就简单地介绍一下此种管子的构造,参数以及使用方面的知识。

构造与参数

变色发光二极管和单色发光二极管一样,常用磷化镓或磷砷化镓制成的管芯封装而成。但它能在一只管子中分别发出两种或两种以上颜色的光。这是因为在一只管壳中封装了两个管芯。河南省新乡半导体厂生产的三色变色发光二极管(型号为2EF302)外形如图1所示。它是在一只B—1型金属管座上,装上两只发光二极管管芯,用金丝球焊法与外引线管腿连接,再用环氧树脂包封而成。三条管腿中一条为两个管芯的公共负极(C),其他两个管腿分别为红光(R)和绿光(G)管芯的正极,如图2所示。当在R与C之间加2伏左右的电压使之约通过3至10毫安的电流时,管子发出红光;同样当在G与C之间加2伏电压和同样电流时,管子发出绿光;当R与C、G与C之间都通电时,即发出红光与绿光的混合光,亦即橙色光。当红光管芯通过较大电流(如10毫安)而绿光管芯不通电时,然后逐渐减小红光管芯电流而同时加大绿光管芯电流,则管子发光颜色会连续地从红光经过一系列中间混合光向绿光转变;反之亦然,这即所谓变色发光的含义。

图1
图1 🔍原图 (176×500)
图2
图2 🔍原图 (176×516)

表征发光二极管的主要特性参数由下列几个:1.发光强度I\(_{V}\),它表示当管子通过规定正向电流的,在管芯垂直方向上单位立体角内所发出的光通量,一般以毫烛光(mcd)为单位,这是表示发光二极管亮度大小的参数,因而也是最重要的参数。

2.正向压降U\(_{F}\),它是指通过规定的正向电流时的正向压降UF。

3.反向电流I\(_{R}\),它是指在管子上加规定的反向电压时管内通过的反向电流。

4.最大工作电流I\(_{OPM}\),它是指管子正常工作时不准超过的最大工作电流。

为了表示发光二极管所发出光谱的特征,还规定了一些光参数,例如光谱半宽度Δλ,它是指光谱曲线峰值处对应的波长λP和光谱曲线上等于峰值发光强度一半处所对应的波长之差。它的单位是埃(A。,10\(^{-8}\)厘米)。新乡半导体厂生产的变色发光二极管的特性参数和规定的测试条件见附表1。从表可见,此种半导体发光二极管有亮度高、耗电省的特点。此外,它还有寿命长(105小时以上)、电光转换速度快、结构轻小可靠等特点,它是近年来国内外日益广泛应用的发光器件,正在逐渐代替白炽小灯泡和荧光、辉光发光器件。

图3
图3 🔍原图 (1844×840)

使用方法

变色发光二极管的管脚排列可从图1看出,这是管脚在底部的位置。使用时,要加上一定电压,还要串接限流电阻,这样可保证管子通过适当电流。设发光二极管工作时的正向压降为U\(_{F}\),正向电流为IF,串接电阻R可根据外加驱动电压U(即图3中的U\(_{1}\)、U2或E\(_{1}\)、E2)由下式算出:

R=\(\frac{U-U}{_{F}}\)IF

电压U一般为3至9伏。此驱动电压可以是通过控制开关K加入的直流电压,也可以是通过电子开关电路加入的脉冲电压,如图3所示。

图4
图4 🔍原图 (637×521)

使用注意事项

三色变色发光二极管亦是由半导体管芯和环氧树脂封装构成。所以在使用单色发光二极管中应注意的问题,在这里也应予以注意。

1.环氧树脂包封料的软化温度在150℃左右,所以焊接管腿脚时要注意散热问题,最好用25瓦以下的电烙铁,且不得焊接时间过长;切忌烙铁头烫坏管壳。

2.保护管壳光洁,不受机械损伤,以免影响透光性能。

3.分清管脚的正、负极性。如接反不会发光。

4.此发光二极管反向击穿电压值约为5伏,故当驱动电路输出脉冲的反向过冲超过5伏时就有可能损坏管子,要求当反向电压有可能超过4伏时,就要加接保护二极管,如图4中的D\(_{1}\)和D2。

图5
图5 🔍原图 (816×227)

5.变色发光二极管的发光亮度随着温度的升高而降低,所以一般只能使用在85℃以下的环境条件中,但变色发光二极管在低温下发光性能极好。(刘尊海)