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发光二极管

发表时间:2020-09-24 16:05

发(fa)(fa)光(guang)(guang)二极管(guan)简称为(wei)LED。由镓(jia)(Ga)与砷(shen)(AS)、磷(lin)(P)的(de)化(hua)合物制成(cheng)的(de)二极管(guan),当电子与空穴复合时能辐射(she)出(chu)可见(jian)光(guang)(guang),因而(er)可以(yi)用来(lai)制成(cheng)发(fa)(fa)光(guang)(guang)二极管(guan),在电路及仪(yi)器中作为(wei)指(zhi)示灯,或(huo)(huo)者组成(cheng)文字(zi)或(huo)(huo)数字(zi)显示。磷(lin)砷(shen)化(hua)镓(jia)二极管(guan)发(fa)(fa)红光(guang)(guang),磷(lin)化(hua)镓(jia)二极管(guan)发(fa)(fa)绿光(guang)(guang),碳化(hua)硅二极管(guan)发(fa)(fa)黄光(guang)(guang)。

它是半导(dao)体(ti)二(er)极(ji)管(guan)的(de)一种(zhong),可(ke)以(yi)把电(dian)能(neng)(neng)转化成光(guang)能(neng)(neng);常(chang)简写为(wei)LED。发光(guang)二(er)极(ji)管(guan)与普(pu)通二(er)极(ji)管(guan)一样是由(you)一个PN结组成,也具(ju)有单向导(dao)电(dian)性(xing)。当(dang)给发光(guang)二(er)极(ji)管(guan)加(jia)上(shang)正向电(dian)压后,从P区(qu)(qu)注入(ru)到(dao)N区(qu)(qu)的(de)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)和(he)由(you)N区(qu)(qu)注入(ru)到(dao)P区(qu)(qu)的(de)电(dian)子(zi)(zi),在(zai)PN结附近数微米内分(fen)别与N区(qu)(qu)的(de)电(dian)子(zi)(zi)和(he)P区(qu)(qu)的(de)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)复(fu)(fu)合,产(chan)生自发辐射的(de)荧光(guang)。不同(tong)的(de)半导(dao)体(ti)材料中电(dian)子(zi)(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)所处(chu)的(de)能(neng)(neng)量状(zhuang)态不同(tong)。当(dang)电(dian)子(zi)(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)复(fu)(fu)合时释(shi)(shi)放出的(de)能(neng)(neng)量多少不同(tong),释(shi)(shi)放出的(de)能(neng)(neng)量越多,则发出的(de)光(guang)的(de)波长越短。常(chang)用(yong)的(de)是发红(hong)光(guang)、绿光(guang)或黄(huang)光(guang)的(de)二(er)极(ji)管(guan)。

发光二极(ji)管的反(fan)向击(ji)穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很(hen)陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过(guo)管子的电流。限流电阻R可用下式计算:

R=(E-UF)/IF

式(shi)中(zhong)(zhong)E为电源(yuan)电压,UF为LED的(de)(de)正向压降(jiang),IF为LED的(de)(de)一(yi)(yi)般(ban)工作电流。发(fa)光二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)两根引线中(zhong)(zhong)较长(zhang)的(de)(de)一(yi)(yi)根为正极(ji)(ji)(ji),应按电源(yuan)正极(ji)(ji)(ji)。有的(de)(de)发(fa)光二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)的(de)(de)两根引线一(yi)(yi)样长(zhang),但(dan)管(guan)壳上有一(yi)(yi)凸(tu)起的(de)(de)小舌,靠(kao)近(jin)小舌的(de)(de)引线是(shi)正极(ji)(ji)(ji)。

与小白炽灯泡和氖灯相比,发光(guang)二(er)极(ji)管(guan)(guan)的(de)特点(dian)是:工作电(dian)压很(hen)低(有(you)的(de)仅(jin)一(yi)(yi)点(dian)几(ji)伏(fu));工作电(dian)流(liu)很(hen)小(有(you)的(de)仅(jin)零点(dian)几(ji)毫安即可发光(guang));抗(kang)冲击(ji)和抗(kang)震性能(neng)好,可靠性高,寿命长;通过调制通过的(de)电(dian)流(liu)强弱可以方便地调制发光(guang)的(de)强弱。由(you)于(yu)有(you)这些特点(dian),发光(guang)二(er)极(ji)管(guan)(guan)在一(yi)(yi)些光(guang)电(dian)控制设备中用作光(guang)源,在许多电(dian)子(zi)设备中用作信号显(xian)(xian)示器。把它(ta)的(de)管(guan)(guan)心做成条(tiao)状,用7条(tiao)条(tiao)状的(de)发光(guang)管(guan)(guan)组(zu)成7段式半导体(ti)数码(ma)管(guan)(guan),每个(ge)数码(ma)管(guan)(guan)可显(xian)(xian)示0~9十个(ge)数目字。     

发(fa)光二极管分类
发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)还可(ke)分为普通单(dan)色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)、高亮度发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)、超高亮度发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)、变色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)、闪烁发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)、电压控(kong)制型发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)、红外发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)和负(fu)阻发(fa)(fa)光(guang)二(er)(er)(er)极(ji)(ji)管(guan)等。
    1.普(pu)(pu)通单(dan)色(se)发(fa)光二(er)极管 普(pu)(pu)通单(dan)色(se)发(fa)光二(er)极管具有体积小、工作(zuo)电压低(di)、工作(zuo)电流小、发(fa)光均匀稳(wen)定、响应速度快、寿命(ming)长等优点(dian),可用(yong)各种直流、交流、脉冲(chong)等电源驱动点(dian)亮。它(ta)属于电流控(kong)制型(xing)半导体器件,使用(yong)时需串接合适的限(xian)流电阻。

普通单色(se)发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)发光颜色(se)与发光的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)有关,而发光的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)又(you)取决于制造发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)所(suo)用的(de)(de)半(ban)导体(ti)材料。红色(se)发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)一(yi)般(ban)为(wei)(wei)650~700nm,琥(hu)珀色(se)发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)一(yi)般(ban)为(wei)(wei)630~650 nm ,橙(cheng)色(se)发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)一(yi)般(ban)为(wei)(wei)610~630 nm左右,黄色(se)发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)一(yi)般(ban)为(wei)(wei)585 nm左右,绿色(se)发光二(er)(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)波长(zhang)(zhang)(zhang)(zhang)一(yi)般(ban)为(wei)(wei)555~570 nm。
常用的(de)国产普通单色发光二极(ji)管(guan)有BT(厂标(biao)型(xing)号(hao))系列、FG(部标(biao)型(xing)号(hao))系列和(he)2EF系列,见表4-26、表4-27和(he)表4-28。


常用的进口普(pu)通单(dan)色发光二极管有(you)SLR系列和SLC系列等(deng)。
     2.高亮(liang)度单(dan)色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)极(ji)管和(he)超高亮(liang)度单(dan)色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)极(ji)管 高亮(liang)度单(dan)色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)极(ji)管和(he)超高亮(liang)度单(dan)色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)极(ji)管使用的(de)半导体材料与普通单(dan)色(se)(se)发(fa)(fa)光(guang)二(er)极(ji)管不同,所以发(fa)(fa)光(guang)的(de)强(qiang)度也(ye)不同。
通常,高(gao)亮(liang)度(du)单(dan)色(se)发光二(er)极管使(shi)用砷(shen)铝化(hua)镓(jia)(jia)(GaAlAs)等(deng)材(cai)料,超高(gao)亮(liang)度(du)单(dan)色(se)发光二(er)极管使(shi)用磷(lin)铟砷(shen)化(hua)镓(jia)(jia)(GaAsInP)等(deng)材(cai)料,而(er)普通单(dan)色(se)发光二(er)极管使(shi)用磷(lin)化(hua)镓(jia)(jia)(GaP)或磷(lin)砷(shen)化(hua)镓(jia)(jia)(GaAsP)等(deng)材(cai)料。
常(chang)用(yong)的(de)(de)高亮度红色发光(guang)二(er)极(ji)(ji)管的(de)(de)主(zhu)要(yao)参数见(jian)表(biao)4-29,常(chang)用(yong)的(de)(de)超高亮度单色发光(guang)二(er)极(ji)(ji)管的(de)(de)主(zhu)要(yao)参数见(jian)表(biao)4-30。

     3.变(bian)(bian)色(se)发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan) 变(bian)(bian)色(se)发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan)是(shi)能(neng)变(bian)(bian)换发光(guang)(guang)颜(yan)(yan)色(se)的发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan)。变(bian)(bian)色(se)发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan)发光(guang)(guang)颜(yan)(yan)色(se)种类可(ke)分为(wei)双色(se)发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan)、三(san)色(se)发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan)和多(duo)色(se)(有红、蓝(lan)、绿(lv)、白四(si)种颜(yan)(yan)色(se))发光(guang)(guang)二(er)(er)(er)极(ji)管(guan)(guan)。
变(bian)色发(fa)(fa)光二极管(guan)按引脚数量可分(fen)为二端变(bian)色发(fa)(fa)光二极管(guan)、三端变(bian)色发(fa)(fa)光二极管(guan)、四端变(bian)色发(fa)(fa)光二极管(guan)和六端变(bian)色发(fa)(fa)光二极管(guan)。

常用的双色发光二极管有2EF系(xi)列和TB系(xi)列,常用的三(san)色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等(deng)型号,见(jian)表4-31。

    4.闪烁(shuo)发光(guang)(guang)二极(ji)管 闪烁(shuo)发光(guang)(guang)二极(ji)管(BTS)是一(yi)种由CMOS集(ji)成电路和发光(guang)(guang)二极(ji)管组成的特殊(shu)发光(guang)(guang)器件,可用于报警指示及欠压、超压指示。
闪(shan)烁发(fa)光(guang)二极管在使用时(shi),无须外接其它元(yuan)件(jian),只要在其引脚两端加上适(shi)当的直流工作电压(5V)即可闪(shan)烁发(fa)光(guang)。

    5.电压控制(zhi)(zhi)型发(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)极管(guan) 普通发(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)极管(guan)属于电流控制(zhi)(zhi)型器件(jian),在使(shi)用(yong)时需串(chuan)接(jie)适当(dang)阻(zu)值的限流电阻(zu)。电压控制(zhi)(zhi)型发(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)极管(guan)(BTV)是将发(fa)(fa)光(guang)(guang)二(er)极管(guan)和限流电阻(zu)集成制(zhi)(zhi)作为一体,使(shi)用(yong)时可直接(jie)并接(jie)在电源(yuan)两端(duan)。

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