發光二極體

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發光二極體(Light Emitting Diode,LED)

目錄

什麼是發光二極體

  發光二極體是指當在其整流方向施加電壓(稱為順方向)時,有電流註入,電子與空穴複合,其一部分能量變換為光併發射的二極體。這種LED由半導體製成,屬於固體元件,工作狀態穩定、可靠性高,其連續通電時間(壽命)可達105h以上。[1]

發光二極體的參數[2]

  發光二極體的主要參數有最大工作電流IFM和最大反向電壓URM

  1.最大工作電流

  最大工作電流URM是指發光二極體長期正常工作所允許通過的最大正向電流。使用中不能超過此值,否則將會燒毀發光二極體。

  2.最大反向電壓

  最大反向電壓URM是指發光二極體在不被擊穿的前提下,所能承受的最大反向電壓。發光二極體的最大反向電壓URM一般在5V左右,使用中不應使發光二極體承受超過5V的反向電壓,否則發光二極體將可能被擊穿。

  3.其他參數

  發光二極體還有發光波長、發光強度等參數,一般使用時可不必考慮,只要選擇自己喜歡的顏色和形狀就可以了。

發光二極體的特點與作用[2]

  發光二極體的特點是會發光。發光二極體與普通二極體一樣具有單嚮導電性,當有足夠的正向電流通過PN結時,便會發出不同顏色的可見光或紅外光。

  發光二極體的主要作用是指示和光發射,並可作為穩壓管使用。

  1.指示

  (1)發光二極體的典型應用電路如圖所示,R為限流電阻,I為通過發光二極體的正向電流。發光二極體的管壓降一般比普通二極體大,為2V左右,電源電壓必須大於管壓降,發光二極體才能正常工作。

Image:发光二级管1.jpg

  (2)發光二極體用於交流電源指示的電路如圖所示,VD_1為整流二極體,VD_2為發光二極體,R為限流電阻,T為電源變壓器。

Image:发光二级管2.jpg

  2.光發射

  在紅外遙控器、接近開關、光電耦合器等電路中,紅外發光二極體擔任光發射管,電路如圖所示,VT為開關調製晶體管,VD為紅外發光二極體。信號源通過VT驅動和調製VD,使VD向外發射調製紅外光。

Image:发光二级管3.jpg

  3.穩壓

  發光二極體可作為低電壓穩壓二極體使用。圖所示簡單並聯穩壓電路,利用發光二極體VD的管壓降,可提供+2V的直流穩壓輸出。VD同時具有電源指示功能。

Image:发光二级管4.jpg

  4.發光

  二極體的掃描驅動需要點亮多個發光二極體時,可以採用掃描驅動的方式,以簡化電路和節約電能。如圖所示,電子開關將電源電壓依次快速輪流接入4只發光二極體,只要輪流的速度足夠快,看起來這4只發光二極體都一直在亮著。

Image:发光二级管5.jpg

發光二級管的分類[3]

  按發光顏色分,發光二極體分為紅色、橙色、綠色(又細分黃綠、標準綠和純綠)、藍光等。另外有的發光二極體中包含兩種或三種顏色的晶元。根據摻或不摻散射劑、有色還是無色,又可分為有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發光二極體常用來做指示燈。

  按發光管出光面特征分為圓燈、方燈、矩形、面發光管、側向管、錶面安裝用微型管等,其中圓形燈按直徑分為Φ2mm、Φ4.4mm、Φ5mm、Φ8mm、Φ10mm及Φ20mm等,外形尺寸以Φ3mm、Φ5mml最為常見。國外通常把Φ3mm的發光二極體記作T-1,把Φ5mm的記作T-1(3/4),把Φ4.4mm的記作T-1(1/4)。

  按發光強度和工作電流分有普通亮度的LED(發光強度<10mcd)、超高亮度的LED(發光強度>100mcd)、高亮度的LED(發光強度在10~100mcd間)。

  一般LED的工作電流在十幾毫安至幾十毫安,但低電流LED的工作電流在2mA以下(亮度與普通發光管相同)。

  除上述分類方法外.還有按晶元材料分類及按功能分類的方法。

發光二極體的應用[4]

  ①電源通斷指示發光二極體作為電源通斷指示電路,如圖所示,通常稱為指示燈,在實際應用中給人提供很大的方便。發光二極體的供電電源既可以是直流的也可以是交流的,但必須註意的是.發光二極體是一種電流控制器件,應用中只要保證發光二極體的正向工作電流在所規定的範圍之內,它就可以正常發光。具體的工作電流可查閱有關資料。

Image:发光二级管6.jpg

  ②數位管是電子技術中應用的主要顯示器件,其就是用發光二極體經過一定的排列組成的,如圖(a)所示。

  這是最常用的七段數位顯示。要使它顯示0~9的一系列數字只要點亮其內部相應的顯示段即可。七段數位顯示有共陽極[圖(b)]和共陰極[圖(c)]之分。數位管的驅動方式有直流驅動和脈衝驅動兩種,應用中可任意選擇。數位管應用十分廣泛,可以說.凡是需要指示或讀數的場合,都可採用數位管顯示。

Image:发光二级管7.jpg

參考文獻

  1. 李文峰,顧潔,趙亞輝.光電顯示技術.清華大學出版社,2010.02
  2. 2.0 2.1 門巨集.電工元器件.人民郵電出版社,2008.11
  3. 陳梓城,汪臨偉,胡敏敏.實用電子電路設計與調試 模擬電路.中國電力出版社,2011.04
  4. 陳鬥.電工與電子技術.化學工業出版社,2010.02
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