1、發(fā)光二極管簡(jiǎn)介
發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱LED，它是采用特殊的磷化鎵或磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成的、能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換成為光能的半導(dǎo)體器件。發(fā)光二極管雖然與普通二極管一樣也是由 PN 結(jié)構(gòu)成的，也具有單向?qū)щ娦?，但發(fā)光二極管不是應(yīng)用它的單向?qū)щ娦?，而是讓它發(fā)光作指示（顯示）、照明器件。
當(dāng)給發(fā)光二極管通過(guò)一定正向電流時(shí)，它就會(huì)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(yīng)速度快、耐振動(dòng)和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種電子、電器裝置及儀表設(shè)備中。
2、發(fā)光二極管的識(shí)別
1. 單色發(fā)光二極管
單色發(fā)光二極管實(shí)際上就是我們經(jīng)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。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(lái)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(xué)和光學(xué)兩類，主要參數(shù)有以下幾項(xiàng)：
① 發(fā)光強(qiáng)度。
②工作電流。
③正向電壓降，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(nèi)。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(lán)色發(fā)光二極管的正向電壓降通常高于3V……
④ 反向電壓，發(fā)光二極管的反向電壓一般在 6V 左右， 不超過(guò)十幾伏特，這是與普通二極管大不相同的地方。使用中不應(yīng)使發(fā)光二極管承受超過(guò)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(zhǎng)、耗散功率等，業(yè)余使用時(shí)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(jìn)行極性識(shí)別。常見 的普通發(fā)光二極管，通常較長(zhǎng)的一條引腳線為其正極，較短的引腳線為其負(fù)極，如圖 1（a）所示，識(shí)別口訣是“長(zhǎng)正短負(fù)”（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(nèi)部， 可以發(fā)現(xiàn)里面的兩個(gè)電極一大一小，如圖 1（b）所示。一般來(lái)說(shuō)，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(fù)極。但也有個(gè)別的發(fā)光二極管（一般都是進(jìn)口管芯）例外，其內(nèi)部管芯小的一端是負(fù)極、大的一端是 正極。所以在碰到進(jìn)口發(fā)光二極管時(shí)， 為了保險(xiǎn)起見，還是借助萬(wàn)用表測(cè)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(nèi)部構(gòu)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(méi)有兩樣，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻與普通發(fā)光二極管有所區(qū)別。其內(nèi)部由一只限流電阻器 R 和一個(gè)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(shí)，只要在電壓型 發(fā)光二極管的正、負(fù)極兩端加上額定工作電壓，即可讓其正常發(fā)光?？梢?，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(shè)計(jì)和安裝更簡(jiǎn)單。
國(guó)產(chǎn)電壓型發(fā)光二極管的系列產(chǎn)品，常見的有6種標(biāo)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(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)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(shù)與半導(dǎo)體集成工藝相結(jié)合的新產(chǎn)品。這種發(fā)光二極管應(yīng)用于各種信號(hào)指示（顯示）裝置、電子玩具等時(shí)，具有電路簡(jiǎn)單、耗電量小、醒目美觀等特點(diǎn)。
常用閃爍發(fā)光二極管的外形和內(nèi)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，特點(diǎn)在于：內(nèi)部封裝有CMOS大規(guī)模集成電 路，當(dāng)外加一定電壓時(shí)，內(nèi)部振蕩器便產(chǎn)生一定頻率的方波脈沖，經(jīng)分頻器變換為超低頻脈沖，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器推動(dòng)發(fā)光二極管管芯閃爍發(fā)光。
閃爍發(fā)光二極管的正、負(fù)極引腳識(shí)別與普通發(fā)光二極管完全相同。 如果用眼睛來(lái)觀察閃爍發(fā)光二極管內(nèi) 部，可以發(fā)現(xiàn)里面有一大一小的兩個(gè)電極，并且小電極上面有一個(gè)小黑塊——CMOS集成電路，參見圖3（a） 所示。一般來(lái)說(shuō)，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(fù)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(qiáng)度等以外，還有標(biāo)稱工作電壓、反映閃光速度的閃爍頻 率和表示亮滅時(shí)間比的占空比等。
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(shè)備等上面多作為不同狀態(tài)指示或發(fā)出多種警告信號(hào)。
變色發(fā)光二極管的外形和內(nèi)部構(gòu)成如圖4所示，它的特點(diǎn)是在一只管殼中封裝了兩個(gè)發(fā)光二極管（通常 為紅、綠或紅、黃兩色）管芯，對(duì)外有3根引線腳和兩根引線腳之分。
對(duì)外有3根引線腳的變色發(fā)光二極管，其內(nèi)部構(gòu)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(fù)極連接在一起，通過(guò)一根公共負(fù)極線引出。當(dāng)在紅色發(fā)光二極管的正極與公共負(fù)極引線腳之間加上2V左右的直流電壓，使之通過(guò)合適的電流（一般為3～ 10 m A）時(shí)，管子發(fā)出紅光。同樣，當(dāng)在綠（黃）色發(fā)光二極管的正極與公共負(fù)極間加上 2 V 電壓和同樣電流時(shí)，管子發(fā)出綠光。當(dāng) 紅 、 綠（黃）發(fā)光二極管的正、負(fù)極之間都通電時(shí)，即發(fā)出紅光與綠（黃）光的 混合光——橙（桔紅）色光。當(dāng)紅光管芯通過(guò)較大電流（ 如 10mA）、 綠（ 黃 ）光管芯不通電時(shí)，然后逐漸減小紅光管芯電流、而同時(shí)加大綠（黃）光管芯電流，則管子發(fā)光顏色 會(huì)連續(xù)地從紅光經(jīng)過(guò)一系列中間混合光向綠（黃）光轉(zhuǎn)變，反之亦然，這 即所謂變色發(fā)光的含義。對(duì)外只有兩根引線腳的變色發(fā)光 二極管的內(nèi)部構(gòu)成如圖4（c）所示， 管內(nèi)紅、綠（黃）發(fā)光二極管管芯的 正、負(fù)極反向并聯(lián)后，再通過(guò)兩根引 線腳引出。當(dāng)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(shí)，其中一個(gè)管芯會(huì)處于正向 導(dǎo)通狀態(tài)，該管即通電發(fā)出紅光或綠（黃）光。當(dāng)調(diào)換電壓極性后，另一 個(gè)管芯會(huì)處于正向?qū)顟B(tài)，使其通電發(fā)出截然不同的綠（黃）光或紅光。當(dāng)在兩根引線腳接上2V左右的交 流電時(shí)，紅、綠（黃）管芯分別在交 流電的正、負(fù)半周時(shí)導(dǎo)通，人眼會(huì)看 到紅光與綠（黃）光的混合光——橙（桔紅）色光。 業(yè) 余 條件下使用時(shí)，可不必考慮型號(hào)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(shí)別如圖5所示。對(duì)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(duì)準(zhǔn)自己，從管殼凸出塊開 始，按順時(shí)針?lè)较?，依次為?nèi)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(fù)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(nèi)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(zhǎng)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(fù)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(zhǎng)、短引線腳之分，但并不是表示正、負(fù)極性。一般稍長(zhǎng)的引 線腳表示內(nèi)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(dòng)變色發(fā)光二極管，目前已廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)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(nèi)部功能 框圖如圖6所示。七彩發(fā)光二極管內(nèi)部 封裝有大規(guī)模集成電路控制的紅、綠、 藍(lán)“三基色”發(fā)光管芯。當(dāng)外加3～4V 直流電壓時(shí)，內(nèi)部振蕩器便產(chǎn)生頻率 可自動(dòng)變化（范圍為2～6Hz）的方波 脈沖，經(jīng)時(shí)序分配器和三路驅(qū)動(dòng)放大器后，推動(dòng)紅、綠、藍(lán)3個(gè)發(fā)光管芯按一定順序搭配工作，從而對(duì)外發(fā)出不 斷循環(huán)變化的紅、綠、藍(lán)、黃、紫、 青、白等7種顏色閃光來(lái)。
七彩發(fā)光二極管的正、負(fù)極引腳識(shí)別方法與普通發(fā)光二極管完全相同。如果用眼睛來(lái)觀察七彩發(fā)光二極 管的內(nèi)部，可以發(fā)現(xiàn)里面有兩個(gè)基本對(duì)稱的電極，但其中一個(gè)電極的上面 有一個(gè)小黑塊——CMOS集成電路，參見圖6（a）所示。一般來(lái)說(shuō)，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(wú)小黑塊的引出腳是它的負(fù)極。
3、發(fā)光二極管的檢測(cè)方法
我們可以像檢測(cè)普通二極管那樣，用普通指針式萬(wàn)用表來(lái)判斷發(fā)光 二極管的好壞和區(qū)分電極。將萬(wàn)用表?yè)艿健癛×10k” 擋，測(cè)量發(fā)光二極管的正、反向電阻。一般在測(cè)正向電 阻時(shí)，表針應(yīng)偏轉(zhuǎn)過(guò)半，同時(shí)發(fā)光二 極管中有一發(fā)亮光點(diǎn)。注意：由于萬(wàn) 用表內(nèi)的電池正極通黑表筆、負(fù)極通紅表筆，所以這時(shí)黑表筆所接引腳為 發(fā)光二極管的正極、紅表筆所接為負(fù)極。對(duì)調(diào)兩表筆后測(cè)其反向電阻，表針應(yīng)幾乎不動(dòng)（阻值應(yīng)為無(wú)窮大），發(fā)光二極管中無(wú)發(fā)亮光點(diǎn)。在檢測(cè)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(cè)量都呈短路（表針 偏轉(zhuǎn)到頭）或斷路（表針不動(dòng)），則表明管子已壞了。
用萬(wàn)用表檢測(cè)發(fā)光二極管時(shí)注意，必須使用“R×10k”擋。因?yàn)榘l(fā) 光二極管的管壓降一般大于1.5V，而萬(wàn)用表“R×1k”及其以下各電阻擋全 部接表內(nèi) 1.5V電池，電壓低于發(fā)光二極管的管壓降，無(wú)論正、反向接入，發(fā)光二極管都不可能導(dǎo)通，也就無(wú)法檢測(cè)。而采用“R×10k”擋時(shí)，表內(nèi)接有9V高壓電池，電壓高于管壓降，所以可以用來(lái)檢測(cè)發(fā)光二極管。
電壓型發(fā)光二極管的檢測(cè)方法與上面檢測(cè)普通發(fā)光二極管的方法基本相同。用萬(wàn)用表“R×10k”擋測(cè)量閃爍發(fā)光二極管、七彩發(fā)光二極管的正、反向電阻時(shí)，表針均會(huì)偏轉(zhuǎn)過(guò)半，但正向?qū)〞r(shí)，表針均會(huì)輕微抖動(dòng)（振蕩），并且發(fā)光二極管中有閃 亮的光點(diǎn)。這是由于發(fā)光二極管內(nèi)部 的集成電路在萬(wàn)用表電池電壓的作用下起振，所輸出的脈沖電流使表針產(chǎn)生了輕微抖動(dòng)。此時(shí)黑表筆所接的引腳為正極，紅表筆所接的引腳為負(fù) 極。測(cè)反向電阻時(shí)，表針既不會(huì)輕微 抖動(dòng)，發(fā)光二極管也不會(huì)產(chǎn)生閃亮光 點(diǎn)。如果檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)正、反向電阻非常?。ū磲樒D(zhuǎn)到頭），或非常大（表針不動(dòng)），則表明被測(cè)管子內(nèi)部已擊穿或斷路。
變色發(fā)光二極管好壞的檢測(cè)方法、極性判斷和顏色分辨等，均可參照檢測(cè)普通發(fā)光二極管的基本方法進(jìn)行，這里不再贅述。
4、發(fā)光二極管使用常識(shí)
（1）發(fā)光二極管的型號(hào)比較雜亂繁多、五花八門。好在一 般使用場(chǎng)合對(duì)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(hào)的發(fā)光二極管均可互換使用。對(duì)于高亮度或低電壓等特殊型發(fā)光二極管，可查閱相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)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(lán)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，簡(jiǎn)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(diǎn)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，而工作電流一般在5～30mA范圍內(nèi)（照明用發(fā)光二極管除外）。如果在大電流下長(zhǎng)期使用容易使發(fā)光二極管亮度衰退，降低使用壽命，過(guò)大的電流（指超過(guò)管子所允許的極限值）還會(huì)燒毀管子。為了防止過(guò)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(lái)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(guò)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(jì)算時(shí)，電壓?jiǎn)挝挥梅兀╒），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(huì)降低，超過(guò)額定值則有可能損壞管子。閃爍發(fā)光二極管的工作電壓一般為3 ～ 6V，電壓偏低，亮度降低、且閃 爍會(huì)停止變?yōu)槌Ａ?。如果超過(guò)允許值過(guò)電壓使用，則會(huì)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(jì)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(jī)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(shí)要特別注意散熱問(wèn)題， 宜使用 25W 以下的電烙鐵，且不得焊 接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(yīng)盡量遠(yuǎn)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(hù)發(fā)光二極管管殼 的光潔，不使其受機(jī)械損傷，以免影響透光性能。管體也不能受力，安裝時(shí)其引腳根部（2mm 以內(nèi)）不允許彎曲。