发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种电-光转换器件,能将电信号转换成光 。图4-1a是一些常见的发光二极管的实物外形,图4-1b为发光二极管的电路符号。
图4-1 发光二极管
发光二极管在电路中需要正接才能工作 。下面以图4-2所示的电路来说明发光二极管的性质。
图4-2 发光二极管的性质说明图
在图4-2中,可调电源 E 通过电阻R将电压加到发光二极管VD两端,电源正极对应VD的正极,负极对应VD的负极。将电源 E 的电压由0开始慢慢调高,发光二极管两端电压 U VD 也随之升高,在电压较低时发光二极管并不导通,只有 U VD 达到一定值时,VD才导通,此时的 U VD 称为发光二极管的导通电压。发光二极管导通后有电流流过,就开始发光,流过的电流越大,发出光线越强。
不同颜色的发光二极管,其导通电压有所不同,红外线发光二极管最低,略高于1V,红光二极管为1.5~2V,黄光二极管为2V左右,绿光二极管为2.5~2.9V,高亮度蓝光、白光二极管导通电压一般可达到3V以上。
发光二极管正常工作时的电流较小,小功率的发光二极管工作电流一般在3~20mA,若流过发光二极管的电流过大,发光二极管容易被烧坏。发光二极管的反向耐压也较低,一般在10V以下。在 焊接发光二极管时,应选用功率在25W以下的电烙铁,焊接点应离管帽4mm以上。焊接时间不要超过4s,最好用镊子夹住引脚帮助散热。
发光二极管的检测包括极性判别和好坏检测。
(1)从外观判别极性
对于未使用过的发光二极管,引脚长的为正极,引脚短的为负极,也可以通过观察发光二极管内的电极来判别引脚极性,内电极较大的引脚为负极,如图4-3所示。
(2)万用表检测极性
发光二极管与普通二极管一样具有单向导电性 ,即正向电阻小,反向电阻大。根据这一点可以用万用表检测发光二极管的极性。
图4-3 从外观判别引脚极性
由于大多数发光二极管的导通电压在1.5V以上,而万用表选择R×1~R×1k档时,内部使用1.5V电池,其提供的电压无法使发光二极管正向导通,故检测发光二极管极性时,万用表选择R×10k档(内部使用9V电池),红、黑表笔分别接发光二极管的两个电极,正、反各测一次,两次测量的阻值会出现一大一小,以阻值小的那次为准,黑表笔接的为正极,红表笔接的为负极。
(3)好坏检测
在检测发光二极管好坏时,万用表选择R×10k档,测量两引脚之间的正、反向电阻。若发光二极管正常,正向电阻小,反向电阻大(接近∞)。
若正、反向电阻均为∞,则发光二极管开路;若正、反向电阻均为0Ω,则发光二极管短路;若反向电阻偏小,则发光二极管反向漏电。
由于发光二极管的工作电流小、耐压低,故使用时需要连接限流电阻,图4-4是发光二极管的两种常用驱动电路,在采用图4-4b所示的晶体管驱动时,晶体管相当于一个开关(电子开关),当基极为高电平时晶体管会导通,相当于开关闭合,发光二极管有电流通过而发光。
图4-4 发光二极管的两种常用驱动电路
发光二极管的限流电阻的阻值可按 R =( U-U F ) /I F 计算, U 为加到发光二极管和限流电阻两端的电压, U F 为发光二极管的正向导通电压(1.5~3.5V,可用数字万用表二极管档测量获得), I F 为发光二极管的正向工作电流(为3~20mA,一般取10mA)。