1．發(fā)光二極管的特點

    發(fā)光二極管LED（Light-Emitting Diode）是能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的結(jié)型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件。其主要特點是：

（1）在低電壓（1.5～2.5V）、小電流(5～30mA)的條件下工作，即可獲得足夠高的亮度。

（2）發(fā)光響應(yīng)速度快（10-7～10-9 s），高頻特性好，能顯示脈沖信息。

（3）單色性好，常見顏色有紅、綠、黃、橙等。

（4）體積小。發(fā)光面形狀分圓形、長方形、異形（三角形等）。其中圓形管子的外徑有φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ8、φ10、φ12、φ15、φ20（mm）等規(guī)格，直徑1 mm的屬于超微型LED。

（5）防震動及抗沖擊穿性能好，功耗低，壽命長。由于LED的PN結(jié)工作在正向?qū)顟B(tài)，本射功耗低，只要加必要的限流措施，即可長期使用，壽命在10萬小時以上，甚至可達100萬小時。

（6）使用靈活，根據(jù)需要可制成數(shù)碼管、字符管、電平顯示器、點陣顯示器、固體發(fā)光板、LED平極型電視屏等。

（7）容易與數(shù)字集成電路匹配。

2．發(fā)光二極管的原理

發(fā)光二極管內(nèi)部是具有發(fā)光特性的PN結(jié)。當PN結(jié)導(dǎo)通時，依靠少數(shù)載流子的注入以及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光。普通發(fā)光二極管的外形、符號及伏安特性如圖1所示。LED正向伏安特性曲線比較陡，在正向?qū)ㄖ皫缀跤须娏�。當電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升。因此，LED屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，其發(fā)光亮度L（單位cd/m2，讀作坎[德拉]每平方米）與正向電流IF近似成正雙，有公式

L =K IFm       

式中，K為比例系數(shù)，在小電流范圍內(nèi)（IF=1～10mA），m=1.3～1.5。當IF＞10mA時，m=1，式（5.10.1）簡化成

                L =K IF          

    即亮度與正向電流成正比。以磷砷化鎵黃色LED為例，相對發(fā)光強度與正向電流的關(guān)系如圖2所示。LED的正向電壓則與正向電流以及管芯的半導(dǎo)體材料有關(guān)。使用時應(yīng)根據(jù)所要求的顯示亮度來選取合適的IF值（一般選10mA左右，對于高亮度LED可選1～2mA），既保證亮度適中，也不會損壞LED。若電流過大，就會燒毀LED的PN結(jié)。此外，LED的使用壽命將縮短。

   由于發(fā)光二極管的功耗低、體積小，色彩鮮艷、響應(yīng)速度快、壽命長，所以常用作收錄機、收音機和電子儀器的電平指示器、調(diào)諧指示器、電源指示器等。發(fā)光二極管在正向?qū)〞r有一定穩(wěn)壓作用，還可作直流穩(wěn)壓器中的穩(wěn)壓二極管，提供基準電壓，兼作電源指示燈。目前市場上還有一種帶反射腔及固定裝置的發(fā)光二要管（例如BT104-B2、BT102-F），很容易固定在儀器面板上。

   LED的輸出光譜決定其發(fā)光顏色及光輻射純度，也反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵（GaP）、砷化鎵（GaAsP）、磷砷化鎵（GaAlAs）、砷鋁化鎵（GaN）氮化鎵可發(fā)藍光。

   圖3是磷砷化鎵黃色發(fā)光二極管的光譜圖，其發(fā)光峰值波長λp=585nm(1nm=10-9m)，屬于單色光。其它顏色LED光譜曲線的形狀與之相似，但λp值不同。表1列出五種顏色LED所對應(yīng)的發(fā)光峰值波長。

3．使用注意事項

（1）管子極性不得接反，一般講引線較長的為正極，引線較短的是負極。

（2）使用中各項參數(shù)不得超過規(guī)定極限值。正向電流IF不允許超過極限工作電流IFM值，并且隨著環(huán)境溫度的升高，必須作降額使用。長期使用溫度不宜超過75℃。

（3）焊接時間應(yīng)盡量短，焊點不能在管腳根部。焊接時應(yīng)使用鑷子夾住管腳根部散熱，宜用中性助焊劑（松香）或選用松香焊錫絲。

（4）嚴禁用有機溶液浸泡或清洗。

（5）LED的驅(qū)動電路必須加限流電阻，一般可取一百歐至幾百歐，視電源電壓而定。

（6）在發(fā)光亮度基本不變的情況下，采用脈沖電壓驅(qū)動可以節(jié)省耗電。對于LED點陣顯示器，采用掃描顯示方式能大大降低整機功耗。

4．檢查發(fā)光二極管的好壞

    發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦裕褂肦×10k檔可測出其正、反向電阻。一般正向電阻應(yīng)小于30kΩ，反向電阻應(yīng)大于1MΩ。若正、反向電阻均為零，說明內(nèi)部擊穿短路。若正、反向電阻均為無窮大，證明內(nèi)部開路。

    常見發(fā)光二極管的種類及主要參數(shù)見表2。需要說明兩點：第一，對于同種材料的管芯，由于所摻雜質(zhì)的不同，發(fā)光顏色亦不同；第二，LED屬于電流控制型器件，VF隨IF而變化，所標VF值僅供參考。

    此外，根據(jù)外形也可以區(qū)分發(fā)光二極管的正、負極。早期生產(chǎn)的管子帶金屬管座，上面罩一光學透鏡，管側(cè)有一突起，靠近突起的是正極。目前生產(chǎn)的LED，全部用透明或半透明的環(huán)氧樹脂封裝而成，并且利用環(huán)氧樹脂構(gòu)成透鏡，起放大和聚焦作用，這類管子引線較長的為正極。

注意事項：

    本書不推薦使用R×1k檔測量LED的正、反向電阻。因為該檔電池電壓E＜VF，在很多情況下列法使管子導(dǎo)通，這樣測出的正向電阻就是無窮大，會給人以假象而造成誤判斷。R×10k檔的電池電壓E》VF，能使LED正向?qū)ɑ蚍聪蚪刂�，很容易區(qū)別出正、反向電阻的差異。