什么是发光二极管,LED发光二极管工作原理符号电路图
发光二极管简称发光管(英文简称LED),它是采用特殊的磷化镓(GaP)或磷砷化镓( CaAsP)等半导体材料制成的,能够将电能直接转换成为光能的半导体器件发光二极管虽然与普通二极管一样也是由PN结构成的,也具有单向导电性,但发光二极管不是应用它的单向导电性,而是让它发光作指示(显示)和照明器件。
当给发光二极管通过一定正向电流时,它就会发光。,与带灯丝的普通小电珠相比,发光二极管具有体积小、多彩艳丽、耗电低、发光效率高、响应速度快、耐振动和使用寿命长等优点,可广泛应用于各种电子、电器装置及仪表设备中,
在晶体二极管的大家族中,发光二极管虽然是诞生比较晚的成员,但后来者居上,无论性能、品种都不断更新换代、推陈出新,应用范围越来越广泛。下面分别对常见的几种发光二极管作一介绍。
单色发光二极管
(1)外形及特点
单色发光二极管实际上就是我们经常用到的普通发光二极管,它通电后只能发出单一颜色的亮光来。单色发光二极管的实物外形如图6-1所示,按其管壳形状可分为圆形、方形和异形3种,圆形尺寸主要有∅3mm、∅5mm、∅10mm,方形尺寸主要有2mm×5mm。按发光亮度来划分,有发光亮度一般的普通发光二极管和高亮度发光二极管。
普通发光二极管常用磷化镓、磷砷化镓等材料制成,由于制造材料以及掺入杂质的不同.其发光颜色有红、绿、黄、橙、蓝、白等几种。发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同,但近年来也出现了能发出红、黄、绿等色光的白色透明发光二极管。白色发光二极管是近年来才出现的新型产品,主要应用在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。
当给发光二极管加上合适的正向电压时,其内部PN结导通,有正向电流流过管芯,电能被直接转换成为光能,于是发光二极管就会发光。
(2)主要参数
表征普通发光二极管特性的参数包括电学和光学两类,主要参数有以下几项。
①发光强度(Iv)。。它表示当发光二极管通过规定的正向电流时,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最大工作电流( IFM)。这是指发光二极管长期正常工作所允许通过的最大正向电流。使用中不能超过此值,否则将会烧毁发光二极管。例如,国产BT-104(绿色)、BT-204(红色)型发光二极管的最大工作电流均为30mA。
③正向电压降(坼)这是指让发光二极管通过规定的工作电流而正常发光时,管子两端所产生的电压降(也称工作电压)。发光二极管的正向电压降比普通二极管要高,一般在1.8 - 3.8V。不同颜色和不同制造工艺的发光二极管其工作电压也不同,如红色发光二极管的正向电压降约为1.8V,黄色发光二极管的正向电压降约为2V,绿色发光二极 管的正向电压降约为2.3V,白色发光二极管的正向电压降通常高于2.4V,蓝色发光二极管的正向电压降通常高于3V........
④最大反向电压(URM)。,这是指发光二极管在不被击穿的前提下,所能承受的最大反向电压(也称反向耐压)。发光二极管的最大反向电压一般在6V,最高不超过十几伏特,这是与普通二极管大不相同的地方。使用中不应使发光二极管承受超过5V的反向电压,否则发光二极管将可能被击穿。发光二极管的参数还有发光波长、最大耗散功率等,业余使用时可不必考虑,只要选择自己喜欢的颜色和形状就可以了。
(3)引脚识别
发光二极管的外形很有特色,所以可方便地用眼睛进行极性识别。常见的普通发光二极管,通常较长的一条引脚线为其正极引线,较短的引脚线为其负极,如图6-2 (a)所示,识别口诀是“长正短负”(这与电解电容器引脚极性判断法一致)。如果观察发光二极管内部,可以发现里面的两个电极一大一小,如图6-2 (b)所示。一般来说,电极小的一端是发光二极管的正极,电极较大的一端是它的负极。但也有个别的发光二极管(一般都是进口管芯)例外,其内部管芯小的一端是负极,大的一端是正极。所以在碰到进口发光二极管时,为了保险起见,还是借助万用表测量一下为好。
电压型发光二极管
电压型发光二极管 的外形和内部构成如图 6-3所示。从外观上看,它与普通单色发光二极管几乎没有两样,但内 部结构却与普通发光二 极管有所区别。其内部由一只限流电阻器R和一个发光二极管管芯串联组成。R可将发光二极管的正向工作电流限定在允许值(一般为lOmA或15mA)。使用时,只要在电压型发光二极管的正、负极两端加上额定工作电压,即可让其正常发光。可见,电压型发光二极管与普通发光二极管相比较,省去了外接限流电阻器的麻烦,使电路设计和安装更简单。
国产电压型发光二极管的系列产品,常见的有6种标称电压,分别为5V、9V、12V、15V、18V和24V。其发光颜色为红色、黄色、绿色等。
闪烁发光二极管
闪烁发光二极管也叫自闪发光二极管,它是一种由CMOS集成电路(互补对称金属氧化物半导体集成电路的英文缩写)和发光二极管组成的特殊发光器件,是光电技术与半导体集成工艺相结合的新产品。这种发光二极管应用于各种信号指示(显示)装置、电子玩具等时,具有电路简单、耗电量小、醒目美观等特点。
常用闪烁发光二极管的外形和内部功能方框图如图6-4所示。其外表与普通发光二极管完全一样,最大特点在于:内部封装有CMOS大规模集成电路,当外加一定电压时,内部振荡器便产生一定频率的方波脉冲,经分频器变换为超低频脉冲,再通过驱动放大器推动发光二极管管芯闪烁发光。闪烁发光二极管的颜色主要有红色、橙色、黄色和绿色4种。
闪烁发光二极管的正、负极引脚识别与普通发光二极管完全相同。如果用眼睛来观察闪烁发光二极管内部,可以发现里面有一大一小的两个电极,并且小电极上面有一个小黑块-CMOS集成电路,参见图6-4 (a)。一般来说,电极较小,并附有小黑块的一端是闪烁发光二极管的正极,电极较大的一端是它的负极。
闪烁发光二极管的参数除了正向工作电流、发光强度等以外,还有标称工作电压、反映闪光速度的闪烁频率和表示亮灭时间比的占空比等,表6给出了国产常用闪烁发光二极管的主要参数。
变色发光二极管
变色发光二极管只用一只发光二极管就能变换发出几种颜色光,因此在电子装置、电子玩具、仪器设备等产品上面多作为不同状态指示或发出多种警告信号使用。
(1)外形及特点
变色发光二极管的外形和内部构成如图6-5所示,它的最大特点是在一只管壳中封装了两个发光二极管(通常为红、绿或红、黄两色)管芯,对外有3根引线脚和两根引线脚之分。
当给发光二极管通过一定正向电流时,它就会发光。,与带灯丝的普通小电珠相比,发光二极管具有体积小、多彩艳丽、耗电低、发光效率高、响应速度快、耐振动和使用寿命长等优点,可广泛应用于各种电子、电器装置及仪表设备中,
在晶体二极管的大家族中,发光二极管虽然是诞生比较晚的成员,但后来者居上,无论性能、品种都不断更新换代、推陈出新,应用范围越来越广泛。下面分别对常见的几种发光二极管作一介绍。
单色发光二极管
(1)外形及特点
单色发光二极管实际上就是我们经常用到的普通发光二极管,它通电后只能发出单一颜色的亮光来。单色发光二极管的实物外形如图6-1所示,按其管壳形状可分为圆形、方形和异形3种,圆形尺寸主要有∅3mm、∅5mm、∅10mm,方形尺寸主要有2mm×5mm。按发光亮度来划分,有发光亮度一般的普通发光二极管和高亮度发光二极管。
普通发光二极管常用磷化镓、磷砷化镓等材料制成,由于制造材料以及掺入杂质的不同.其发光颜色有红、绿、黄、橙、蓝、白等几种。发光二极管的发光颜色一般和它本身的颜色相同,但近年来也出现了能发出红、黄、绿等色光的白色透明发光二极管。白色发光二极管是近年来才出现的新型产品,主要应用在手机背光灯、液晶显示器背光灯、照明等领域。
当给发光二极管加上合适的正向电压时,其内部PN结导通,有正向电流流过管芯,电能被直接转换成为光能,于是发光二极管就会发光。
(2)主要参数
表征普通发光二极管特性的参数包括电学和光学两类,主要参数有以下几项。
①发光强度(Iv)。。它表示当发光二极管通过规定的正向电流时,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最大工作电流( IFM)。这是指发光二极管长期正常工作所允许通过的最大正向电流。使用中不能超过此值,否则将会烧毁发光二极管。例如,国产BT-104(绿色)、BT-204(红色)型发光二极管的最大工作电流均为30mA。
③正向电压降(坼)这是指让发光二极管通过规定的工作电流而正常发光时,管子两端所产生的电压降(也称工作电压)。发光二极管的正向电压降比普通二极管要高,一般在1.8 - 3.8V。不同颜色和不同制造工艺的发光二极管其工作电压也不同,如红色发光二极管的正向电压降约为1.8V,黄色发光二极管的正向电压降约为2V,绿色发光二极 管的正向电压降约为2.3V,白色发光二极管的正向电压降通常高于2.4V,蓝色发光二极管的正向电压降通常高于3V........
④最大反向电压(URM)。,这是指发光二极管在不被击穿的前提下,所能承受的最大反向电压(也称反向耐压)。发光二极管的最大反向电压一般在6V,最高不超过十几伏特,这是与普通二极管大不相同的地方。使用中不应使发光二极管承受超过5V的反向电压,否则发光二极管将可能被击穿。发光二极管的参数还有发光波长、最大耗散功率等,业余使用时可不必考虑,只要选择自己喜欢的颜色和形状就可以了。
(3)引脚识别
发光二极管的外形很有特色,所以可方便地用眼睛进行极性识别。常见的普通发光二极管,通常较长的一条引脚线为其正极引线,较短的引脚线为其负极,如图6-2 (a)所示,识别口诀是“长正短负”(这与电解电容器引脚极性判断法一致)。如果观察发光二极管内部,可以发现里面的两个电极一大一小,如图6-2 (b)所示。一般来说,电极小的一端是发光二极管的正极,电极较大的一端是它的负极。但也有个别的发光二极管(一般都是进口管芯)例外,其内部管芯小的一端是负极,大的一端是正极。所以在碰到进口发光二极管时,为了保险起见,还是借助万用表测量一下为好。
电压型发光二极管
电压型发光二极管 的外形和内部构成如图 6-3所示。从外观上看,它与普通单色发光二极管几乎没有两样,但内 部结构却与普通发光二 极管有所区别。其内部由一只限流电阻器R和一个发光二极管管芯串联组成。R可将发光二极管的正向工作电流限定在允许值(一般为lOmA或15mA)。使用时,只要在电压型发光二极管的正、负极两端加上额定工作电压,即可让其正常发光。可见,电压型发光二极管与普通发光二极管相比较,省去了外接限流电阻器的麻烦,使电路设计和安装更简单。
国产电压型发光二极管的系列产品,常见的有6种标称电压,分别为5V、9V、12V、15V、18V和24V。其发光颜色为红色、黄色、绿色等。
闪烁发光二极管
闪烁发光二极管也叫自闪发光二极管,它是一种由CMOS集成电路(互补对称金属氧化物半导体集成电路的英文缩写)和发光二极管组成的特殊发光器件,是光电技术与半导体集成工艺相结合的新产品。这种发光二极管应用于各种信号指示(显示)装置、电子玩具等时,具有电路简单、耗电量小、醒目美观等特点。
常用闪烁发光二极管的外形和内部功能方框图如图6-4所示。其外表与普通发光二极管完全一样,最大特点在于:内部封装有CMOS大规模集成电路,当外加一定电压时,内部振荡器便产生一定频率的方波脉冲,经分频器变换为超低频脉冲,再通过驱动放大器推动发光二极管管芯闪烁发光。闪烁发光二极管的颜色主要有红色、橙色、黄色和绿色4种。
闪烁发光二极管的正、负极引脚识别与普通发光二极管完全相同。如果用眼睛来观察闪烁发光二极管内部,可以发现里面有一大一小的两个电极,并且小电极上面有一个小黑块-CMOS集成电路,参见图6-4 (a)。一般来说,电极较小,并附有小黑块的一端是闪烁发光二极管的正极,电极较大的一端是它的负极。
闪烁发光二极管的参数除了正向工作电流、发光强度等以外,还有标称工作电压、反映闪光速度的闪烁频率和表示亮灭时间比的占空比等,表6给出了国产常用闪烁发光二极管的主要参数。
变色发光二极管
变色发光二极管只用一只发光二极管就能变换发出几种颜色光,因此在电子装置、电子玩具、仪器设备等产品上面多作为不同状态指示或发出多种警告信号使用。
(1)外形及特点
变色发光二极管的外形和内部构成如图6-5所示,它的最大特点是在一只管壳中封装了两个发光二极管(通常为红、绿或红、黄两色)管芯,对外有3根引线脚和两根引线脚之分。
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