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发光二极管

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⑴ 光二极管(LED)是具有一个PN结的半导体光电器件,它与普通二极管一样具有单向导电性,当有足够的正向电流通过PN结时,便会发光。常见的发光二极管有:塑封LED、金属外壳LED、圆形LED、方形LED、异形LED、变色LED以及LED数码管等。它们广泛应用在显示、指示、遥控和通信领域。

图1
图1 🔍原图 (567×355)

⑵ 发光二极管的文字符号为“VD”,图形符号见图2。发光二极管的主要参数有最大工作电流IFM和最大反向电压URM。使用中不得超过该两项参数值,否则会使发光二极管损坏。

图2
图2 🔍原图 (142×68)

⑶ 发光二极管管脚有正、负极之分,使用前应区分清楚。一般发光二极管两管脚中,较长的是正极,较短的是负极。对于透明或半透明塑封发光二极管,可以用肉眼观察到它的内部电极的形状,正极的内电极较小,负极的内电极较大。

图3
图3 🔍原图 (425×299)

⑷ 用万用表检测发光二极管时,必须使用“R×10k”挡。因为发光二极管的管压降为2V左右,而万用表“R×1k”及其以下各电阻挡表内电池仅为1.5V,低于管压降,无论正、反向接入,发光二极管都不可能导通,也就无法检测。“R×10k”挡时表内接有15V(有些万用表为9V)高压电池,高于管压降,所以可以用来检测发光二极管。

图4
图4 🔍原图 (425×411)

⑸ 检测时,万用表黑表笔(表内电池正极)接LED正极,红表笔(表内电池负极)接LED负极,测其正向电阻。表针应偏转过半,同时LED中有一发亮光点,见图(a)。对调两表笔后测其反向电阻,应为∞,LED无发亮光点,见图(b)。如果无论正向接入还是反向接入,表针都偏转到头或都不动,则该发光二极管已损坏。

图5
图5 🔍原图 (567×249)

⑹ 发光二极管的典型应用电路如图所示。由于发光二极管是一个单向导电性器件,只有正向导通时才会发光。同时发光二极管的管压降比普通二极管大,约为2V,电源电压必须大于管压降,发光二极管才能正常工作。R为限流电阻。

图6
图6 🔍原图 (283×295)

⑺ 需要点亮多个发光二极管时,可以采用扫描驱动的方式,以简化电路和节约电能。如图所示,电子开关将电源电压依次快速轮流接入4个发光二极管,只要轮换的速度足够快,看起来这4个发光二极管都一直在亮着。

图7
图7 🔍原图 (425×385)

⑻ 发光二极管可用于交流电源指示,如图所示,VD1为整流二极管,VD2为发光二极管,R为限流电阻。

图8
图8 🔍原图 (567×378)

⑼ 发光二极管还可作为低电压稳压二极管使用,图示为简单并联稳压电路,可提供+2V稳定的直流电压。R为降压电阻。

图9
图9 🔍原图 (425×260)

⑽ 双色发光二极管是将两种发光颜色(常见的为红、绿色)的管芯反向并联后封装在一起。当工作电压为左正右负时,电流Ia通过VD1使其发红光。当工作电压为左负右正时,电流Ib通过VD2使其发绿光。

⑾ 可以用脉冲驱动的方式使双色LED发出其他颜色的光。在双色LED左右两端分别接入互为反相的脉冲电压CP1和CP2。只要CP脉冲频率足够高,当CP1和CP2占空比相同时,双色LED发橙色光。当CP1占空比大于CP2占空比时,双色LED发偏红光。当CP1占空比小于CP2占空比时,双色LED发偏绿光。

⑿ 检测双色发光二极管时,表笔对调前后测量的分别是两个LED的正向电阻,表针指示的阻值都较小,但LED中的发亮光点应分别为两种颜色。

⒀ 三管脚变色LED内部结构如图所示,两种发光颜色(通常为红、绿色)的管芯负极连接在一起,三个管脚中,左右两边的管脚分别为红、绿色LED的正极,中间的管脚为公共负极。

⒁ 使用时,公共负极②脚接地。当①脚接入工作电压时,电流Ia通过VD1使其发红光。当③脚接入工作电压时,电流Ib通过VD2使其发绿光。当①、③ 脚同时接入工作电压时,LED发橙色光。当Ia与Ib的比例不同时,LED发光颜色按比例在红—橙—绿之间变化。

⒂ 检测三管脚变色LED的方法如图所示。红表笔接中间管脚(公共负极),黑表笔分别接左右两管脚,LED应分别有不同颜色的发亮光点,同时表针指示出LED的正向电阻值。

⒃ LED数码管是将若干发光二极管按一定图形组织在一起的显示器件。应用较多的是7段数码管,分为共阴极数码管和共阳极数码管两种。图示为共阴数码管内电路,8个LED(7段笔画和1个小数点)的负极连接在一起接地,译码电路按需给不同笔画的LED正极加上正电压,使其显示出相应数字。

⒄ 图示为共阳数码管内电路,8个LED的正极连接在一起接正电压,译码电路按需使不同笔画的LED负极接地,使其显示出相应数字。

⒅ LED数码管一般有10个引脚,上、下中间的引脚相通,为公共极。其余8个引脚为7段笔画和1个小数点。对于共阴数码管,万用表红表笔接公共极,黑表笔依次分别接各笔段进行检测,如图所示。对于共阳数码管,则对调万用表表笔进行检测。

⒆ 带阻发光二极管又称电压型发光二极管,其电路结构如图所示。带阻LED已将限流电阻做到了发光二极管内,只要接入规定的直流电压即可发光。

图10
图10 🔍原图 (283×300)

⒇ 闪烁发光二极管是一种特殊的LED,它将控制电路集成到了发光二极管内,接入规定的直流电压即可发出一定频率的闪光。

图11
图11 🔍原图 (567×459)

(莫恩)