發(fā)光二極管簡稱發(fā)光管（英文簡稱LED），它是采用特殊的磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（CaAsP） 等半導體材料制成的、能夠將電能直接轉換成為光能的半導體器件。發(fā)光二極管雖然與普通二極管一樣也是由 PN 結構成的，也具有單向導電性，但發(fā)光二極管不是應用它的單向導電性，而是讓它發(fā)光作指示（顯示）、照明器件。
當給發(fā)光二極管通過一定正向電流時，它就會發(fā)光。與帶燈絲的普通小電珠相比，發(fā)光二極管具有體積小、色彩艷麗、耗電低、發(fā)光效率高、響應速度快、耐振動和使用壽命長等優(yōu)點，可廣泛應用于各種電子、電器裝置及儀表設備中。
發(fā)光二極管的識別
1. 單色發(fā)光二極管
單色發(fā)光二極管實際上就是我們經常用到的普通發(fā)光二極管，通電后只能發(fā)出單一顏色的亮光來。單色發(fā)光二極管按其管殼形狀可分為圓形、方形和異形3 種，圓形尺寸主要有φ3mm、φ5mm、φ10mm，方形尺寸主要有2mm×5mm。按發(fā)光亮度來劃分，有發(fā)光亮度一般的普通發(fā)光二極管和高亮度發(fā)光二極管。
表征普通發(fā)光二極管特性的參數(shù)包括電學和光學兩類，主要參數(shù)有以下幾項：
① 發(fā)光強度（I V）
②最大工作電流（I FM），國產 BT-104（綠色）、BT-204（紅色）型發(fā)光二極管的最大工作電流均為30mA
③正向電壓降（U F），發(fā)光二極管的正向電壓降比普通二極管要高，一般在1.8 ～ 3.8V 范圍內。不同顏色和不同制造工藝的發(fā)光二極管其工作電壓也不同，如紅色發(fā)光二極管的正向電壓降約為 1.8V，黃色發(fā)光二極管的正向電壓降約為 2V，綠色發(fā)光二極管的正向電壓降約為 2.3V，白色發(fā)光二極管的正向電壓降通常高于 2.4V，藍色發(fā)光二極管的正向電壓降通常高于3V…… 7
④ 最 大 反 向 電 壓（U RM）， 發(fā)光二極管的最大反向電壓一般在 6V 左右， 最高不超過十幾伏特，這是與普通二極管大不相同的地方。使用中不應使發(fā)光 二極管承受超過 5V 的反向電壓，否則發(fā)光二極管將可能被擊穿。
發(fā)光二極管的參數(shù)還有發(fā)光波長、最大耗散功率等，業(yè)余使用時可不必考慮，只要選擇自己喜歡的顏色和形狀就可以了。
發(fā)光二極管的外形很有特色，所以可方便地用眼睛進行極性識別。常見的普通發(fā)光二極管，通常較長的一條引腳線為其正極，較短的引腳線為其負極，如圖 1（a）所示，識別口訣是“長正短負”（這與電解電容器引腳極性判斷法一致）。如果觀察發(fā)光二極管內部， 可以發(fā)現(xiàn)里面的兩個電極一大一小，如圖 1（b）所示。一般來說，電極較小的一端是發(fā)光二極管的正極，電極較大的一端是它的負極。但也有個別的發(fā)光二極管（一般都是進口管芯）例外，其內部管芯小的一端是負極、大的一端是正極。所以在碰到進口發(fā)光二極管時， 為了保險起見，還是借助萬用表測量一下為好。
2. 電壓型發(fā)光二極管
電壓型發(fā)光二極管內部構成如圖2所示。從外觀上看，它與普通單色發(fā) 光二極管幾乎沒有兩樣，但內部結構卻與普通發(fā)光二極管有所區(qū)別。其內部由一只限流電阻器 R 和一個發(fā)光二極管管芯串聯(lián)組成。R可將發(fā)光二極管的正向工作電流限定在允許值（一般為 10mA 或15mA）。使用時，只要在電壓型發(fā)光二極管的正、負極兩端加上額定工作電壓，即可讓其正常發(fā)光。可見，電壓型發(fā)光二極管與 普通發(fā)光二極管相比較，省去了外接限流電阻器的麻煩，使電路 設計和安裝更簡單。
國產電壓型發(fā)光二極管的系列產品，常見的有6種標稱電壓，分別為：5V、9V、12V、15V、18V和24V。其發(fā)光顏色為紅色、黃色、綠色等。
3. 閃爍發(fā)光二極管
閃爍發(fā)光二極管也叫自閃發(fā)光二極管，它是一種由CMOS集成電路（互 補對稱金屬氧化物半導體集成電路的英文縮寫）和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，是光電技術與半導體集成工藝相結合的新產品。這種發(fā)光二極管應用于各種信號指示（顯示）裝置、電子玩具等時，具有電路簡單、耗電量小、醒目美觀等特點。
常用閃爍發(fā)光二極管的外形和內部功能方框圖如圖3所示。其外表與普 通發(fā)光二極管完全一樣，最大特點在于：內部封裝有CMOS大規(guī)模集成電 路，當外加一定電壓時，內部振蕩器便產生一定頻率的方波脈沖，經分頻 器變換為超低頻脈沖，再通過驅動放大器推動發(fā)光二極管管芯閃爍發(fā)光。 閃爍發(fā)光二極管的顏色主要有紅色、橙色、黃色和綠色4種。
閃爍發(fā)光二極管的正、負極引腳識別與普通發(fā)光二極管完全相同。如果用眼睛來觀察閃爍發(fā)光二極管內部，可以發(fā)現(xiàn)里面有一大一小的兩個電極，并且小電極上面有一個小黑塊——CMOS集成電路，參見圖3（a） 所示。一般來說，電極較小、并附有小黑塊的一端是閃爍發(fā)光二極管的正極，電極較大的一端是它的負極。
閃爍發(fā)光二極管的參數(shù)除了正向工作電流、發(fā)光強度等以外，還有標稱工作電壓、反映閃光速度的閃爍頻率和表示亮滅時間比的占空比等，附表給出了國產常用閃爍發(fā)光二極管的主要參數(shù)。
4. 變色發(fā)光二極管
變色發(fā)光二極管只用一只發(fā)光二極管就能變換發(fā)出幾種顏色光，因此在電子裝置、電子玩具、儀器設備等上面多作為不同狀態(tài)指示或發(fā)出多種警告信號。
變色發(fā)光二極管的外形和內部構成如圖4所示，它的最大特點是在一只管殼中封裝了兩個發(fā)光二極管（通常 為紅、綠或紅、黃兩色）管芯，對外有3根引線腳和兩根引線腳之分。
對外有3根引線腳的變色發(fā)光二極管，其內部構成如圖4（b）所示。通常將紅色和綠（黃）色發(fā)光管芯的正極分別引出，而將它們的負極連接在一起，通過一根公共負極線引出。當在紅色發(fā)光二極管的正極與公共負極引線腳之間加上2V左右的直流電壓，使之通過合適的電流（一般為3～10 m A）時，管子發(fā)出紅光。同樣，當在綠（黃）色發(fā)光二極管的正極與公共負極間加上 2 V 電壓和同樣電流時，管子發(fā)出綠光。當 紅 、綠（黃）發(fā)光二極管的正、負極之間都通電時，即發(fā)出紅光與綠（黃）光的混合光——橙（桔紅）色光。當紅光管芯通過較大電流（ 如 10mA）、 綠（ 黃 ）光管芯不通電時，然后逐漸減小紅光管芯電流、而同時加大綠（黃）光管芯電流，則管子發(fā)光顏色會連續(xù)地從紅光經過一系列中間混合光向綠（黃）光轉變，反之亦然，這即所謂變色發(fā)光的含義。
對外只有兩根引線腳的變色發(fā)光二極管的內部構成如圖4（c）所示， 管內紅、綠（黃）發(fā)光二極管管芯的正、負極反向并聯(lián)后，再通過兩根引線腳引出。當給兩根引線腳接上2V左 右的直流電壓（電流限制在3～10mA 之間）時，其中一個管芯會處于正向導通狀態(tài)，該管即通電發(fā)出紅光或綠（黃）光。當調換電壓極性后，另一個管芯會處于正向導通狀態(tài)，使其通電發(fā)出截然不同的綠（黃）光或紅光。當在兩根引線腳接上2V左右的交流電時，紅、綠（黃）管芯分別在交 流電的正、負半周時導通，人眼會看到紅光與綠（黃）光的混合光——橙（桔紅）色光。
國產變色發(fā)光二極管的典型產品有2EF301（紅+黃綠 色 ＝ 淺 橙 ）、2EF302（ 紅 + 綠 ＝ 橙 ）、 BT315（ 紅 + 綠 ＝ 橙 ）、BT362057RG( 紅 + 綠 ＝ 橙 )、BT362057RG( 紅 + 綠 ＝ 橙 )、 BT362057RY( 紅 + 黃 ＝ 桔 紅 )、 BT362057YG( 黃 + 純 綠 ＝ 淺 綠 )、 BT3621526RG( 紅 + 綠 ＝ 橙 )。 業(yè) 余 條件下使用時，可不必考慮型號和參數(shù)， 一般只要選擇所需要的顏色和形狀就可以了。
常用變色發(fā)光二極管的管腳識別如圖5所示。對于有三根引線腳的變色發(fā)光二極管，如果管腳排布呈三角形，則將管腳對準自己，從管殼凸出塊開 始，按順時針方向，依次為內部紅色發(fā)光二極管管芯的正極引出腳、綠（黃） 色管芯的正極引出腳，公共負極引出腳。如果管腳呈一字排列，其左右兩邊的管腳分別為內部紅、綠（黃）發(fā)光二極管管芯的正極引出腳，并且管腳引線稍長的為紅色管芯的正極引出腳，稍短的為綠（黃）色管芯的正極引出腳，中間的管腳為公共負極引出腳。有兩根引線腳的變色發(fā)光二極管，雖然和普通發(fā)光二極管一樣有長、短引線腳之分，但并不是表示正、負極性。一般稍長的引線腳表示內部紅色發(fā)光二極管管芯的正極引出腳，稍短的引線表示綠（黃）色管芯的正極引出腳。
5. 七彩發(fā)光二極管
七彩發(fā)光二極管是一種新穎的高亮度自動變色發(fā)光二極管，目前已廣泛應用于各種電子產品的裝飾、電子玩具等，可起到增輝添彩的神奇效果。
七彩發(fā)光二極管的外表與普通發(fā) 光二極管完全一樣，其外形和內部功能框圖如圖6所示。七彩發(fā)光二極管內部封裝有大規(guī)模集成電路控制的紅、綠、藍“三基色”發(fā)光管芯。當外加3～4V 直流電壓時，內部振蕩器便產生頻率可自動變化（范圍為2～6Hz）的方波 脈沖，經時序分配器和三路驅動放大器后，推動紅、綠、藍3個發(fā)光管芯按一定順序搭配工作，從而對外發(fā)出不斷循環(huán)變化的紅、綠、藍、黃、紫、 青、白等7種顏色閃光來。
七彩發(fā)光二極管的正、負極引腳識別方法與普通發(fā)光二極管完全相同。如果用眼睛來觀察七彩發(fā)光二極管的內部，可以發(fā)現(xiàn)里面有兩個基本對稱的電極，但其中一個電極的上面有一個小黑塊——CMOS集成電路，參見圖6（a）所示。一般來說，電極附有小黑塊的引出腳是七彩發(fā)光二極管的正極，電極無小黑塊的引出腳是它的負極。
發(fā)光二極管的使用
1. 檢測方法
我們可以像檢測普通二極管那樣，用普通指針式萬用表來判斷發(fā)光二極管的好壞和區(qū)分電極。將萬用表撥到“R×10k” 擋，測量發(fā)光二極管的正、反向電阻。一般在測正向電阻時，表針應偏轉過半，同時發(fā)光二極管中有一發(fā)亮光點。注意：由于萬用表內的電池正極通黑表筆、負極通紅表筆，所以這時黑表筆所接引腳為 發(fā)光二極管的正極、紅表筆所接為負極。對調兩表筆后測其反向電阻，表針應幾乎不動（阻值應為無窮大），發(fā)光二極管中無發(fā)亮光點。在檢測中，若發(fā)現(xiàn)正、反向電阻相差很少，這只發(fā)光二極管很可能發(fā)光極弱或不發(fā)光。若是兩次測量都呈短路（表針 偏轉到頭）或斷路（表針不動），則表明管子已壞了。
用萬用表檢測發(fā)光二極管時注意，必須使用“R×10k”擋。因為發(fā)光二極管的管壓降一般大于1.5V，而萬用表“R×1k”及其以下各電阻擋全 部接表內1.5V電池，電壓低于發(fā)光二極管的管壓降，無論正、反向接入，發(fā)光二極管都不可能導通，也就無法檢測。而采用“R×10k”擋時（見圖7），表內接有 15V（有些萬用表為9V）高壓電池，電壓高于管壓降，所以可以用來檢測發(fā)光二極管。
電壓型發(fā)光二極管的檢測方法與上面檢測普通發(fā)光二極管的方法基本相同。用萬用表“R×10k”擋測量閃爍發(fā)光二極管、七彩發(fā)光二極管的正、反向電阻時，表針均會偏轉過 半，但正向導通時，表針均會輕微抖動（振蕩），并且發(fā)光二極管中有閃亮的光點。這是由于發(fā)光二極管內部的集成電路在萬用表電池電壓的作用下起振，所輸出的脈沖電流使表針產生了輕微抖動。此時黑表筆所接的引腳為正極，紅表筆所接的引腳為負極。測反向電阻時，表針既不會輕微抖動，發(fā)光二極管也不會產生閃亮光點。如果檢測中發(fā)現(xiàn)正、反向電阻非常?。ū磲樒D到頭），或非常大（表針不動），則表明被測管子內部已擊穿或斷路。
變色發(fā)光二極管好壞的檢測方法、極性判斷和顏色分辨等，均可參照檢測普通發(fā)光二極管的基本方法進行，這里不再贅述。
2. 使用常識
（1）發(fā)光二極管的型號比較雜亂 繁多。雖然國產部標型號為 FGXXXXX，但市場上及設備上我們仍可見到許多以BTXXXX、2EFXXX、LEDXXX 及 TMXXX 等廠標型號命名的發(fā)光二極管。進口產品的型號也是五花八門。好在一般使用場合對發(fā)光二極管要求不高，只要外形及顏色相符，大多數(shù)不同型號的發(fā)光二極管均可互換使用。對于高亮度或低電壓等特殊型發(fā)光二極管，可查閱相關產品手冊或資料后再選用。
（2）普通發(fā)光二極管的發(fā)光顏色一般和它自身的顏色相同，但也有發(fā)出紅、黃、綠、藍等各種顏色的白色透明殼體的發(fā)光二極管 ；變色發(fā)光二極管、 七彩發(fā)光二極管一般都是白色透明殼體，它們到底發(fā)何種顏色的光、色彩如何變化等，最簡單的方法就是通電觀察。
（3） 發(fā)光二極管可以用直流電，也可以用交流電或脈沖電流點亮。發(fā)光二極管是一種電流型器件，其發(fā)光亮度與工作電流成正比，而工作電流依它們的型號不同，一般在5～30mA范圍內（照明用發(fā)光二極管除外）。如果在大電流下長期使用，容易使發(fā)光二極管亮度衰退，降低使用壽命，過大的電流（指超過管子所允許的極限值）還會燒毀管子。為了防止過大電流燒壞發(fā)光二極管，電路中一定要串聯(lián)合適的限流電阻器，切不可將發(fā)光二極管直接接到電源兩端。
（4）發(fā)光二極管典型的直流供電電路如圖 8 所示。圖中的電阻器 R 用來限制發(fā)光二極管的工作電流，防止發(fā)光二極管因工作電流過大而損壞。改變 R 的阻值大小，可以改變發(fā)光二極管的工作電流大小和亮度。R 的阻值由下式估算 ：
R =（電源電壓－發(fā)光二極管正向 電壓降）÷工作電流
計算時，電壓單位用伏特（V），電流單位用安培（A），電阻單位則為歐姆（Ω）
（5）電壓型發(fā)光二極管必須在額定電壓下使用，低于額定值，亮度會降低，超過額定值則有可能損壞管子。閃爍發(fā)光二極管的最佳工作電壓一般為3 ～ 6V，電壓偏低，亮度降低、且閃爍會停止變?yōu)槌Ａ痢Ｈ绻^允許值過電壓使用，則會損壞管子。
（6）業(yè)余條件下，電壓型發(fā)光二極管損壞后，可用一只普通發(fā)光二極管串聯(lián)一只限流電阻器代用。電阻值的大小可按上面介紹的公式計算得出。變色發(fā)光二極管的某一只管芯損壞后，可利用其中未損壞的一只管芯作為單色發(fā)光二極管使用。
（7）由于發(fā)光二極管多是用環(huán)氧 樹脂等透光性能良好的有機材料將管芯封裝制成，其軟化溫度在 150℃左右，所以焊接管腳時要特別注意散熱問題， 宜使用 25W 以下的電烙鐵，且不得焊接時間過長，以免燙壞管殼。如果安裝空間允許的話，可用鑷子夾住引腳根部， 以幫助散熱。另外注意，發(fā)光二極管的安裝位置應盡量遠離發(fā)熱元器件（例如 功率放大管、電源變壓器等）。
（8）要注意保護發(fā)光二極管管殼的光潔，不使其受機械損傷，以免影響透光性能。管體也不能受力，安裝時其引腳根部（2mm 以內）不允許彎曲。
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