發(fā)光二極管的類型
• 砷化鎵（GaAs） - 紅外線
• 砷化鎵磷化物（GaAsP） - 紅色到紅外線，橙色
• 鋁鎵砷磷化物（AlGaAsP） - 高亮度紅色，橙紅色，橙色和黃色
• 磷化鎵（GaP） - 紅色，黃色和綠色
• 磷化鋁鎵（AlGaP） - 綠色
• 氮化鎵（GaN） - 綠色，翠綠色
• 鎵氮化鎵（GaInN） - 近紫外，藍綠色和藍色
• 碳化硅（SiC） - 藍色作為基板
• 硒化鋅（ZnSe） - 藍色
• 氮化鋁鎵（AlGaN） - 紫外線
我們可以看出，不同材料的發(fā)光二極管分類會產(chǎn)生不同的顏色。
LED系列電阻
串聯(lián)電阻值[R 小號是通過簡單地使用Ohm's法，通過知道所要求的正向電流來計算我?F LED的，電源電壓V 小號橫跨組合和LED的預期的前向電壓降，V ?F在所需電流水平，限流電阻計算如下：
LED工作原理—系列電阻電路
發(fā)光二極管電路圖
發(fā)光二極管實例No1
琥珀色LED的正向電壓降為2伏，應連接到5.0v穩(wěn)定直流電源。使用上述電路計算將正向電流限制在10mA以下所需的串聯(lián)電阻值。如果使用100Ω串聯(lián)電阻而不是先計算的電阻，也要計算流過二極管的電流。
1）串聯(lián)電阻需要10mA。
發(fā)光二極管串聯(lián)電阻計算公式
2）使用100Ω串聯(lián)電阻。
發(fā)光二極管使用100Ω串聯(lián)電阻時的電流計算公式
我們從電阻器相關文章中可以知道，電阻器有標準的首選值。我們上面的第一個計算表明，為了將流過LED的電流精確限制在10mA，我們需要一個300Ω的電阻。在E12系列電阻器中沒有300Ω電阻器，因此我們需要選擇下一個最高值，即330Ω。快速重新計算顯示新的正向電流值現(xiàn)在為9.1mA，這沒關系。
將LED串聯(lián)連接在一起
我們可以將LED串聯(lián)在一起，以增加所需的數(shù)量，或在顯示器中使用時增加亮度。與串聯(lián)電阻一樣，串聯(lián)的LED都具有相同的正向電流，I F僅流過它們。由于串聯(lián)連接的所有LED都通過相同的電流，因此通常最好是它們都具有相同的顏色或類型。
連接LED串聯(lián)
LED發(fā)光二極管串聯(lián)連接電路圖
盡管LED串聯(lián)電流具有相同的電流，但在計算限流電阻R S所需的電阻時，需要考慮它們之間的串聯(lián)電壓降。如果我們假設每個LED在1.2伏照射時都有一個電壓降，則所有三個LED的電壓降將為3 x 1.2v = 3.6伏。
如果我們還假設三個LED要從相同的5伏邏輯器件照明，或者正向電流約為10mA，則與上述相同。然后，電阻上的電壓降，R S及其電阻值將計算如下：
串聯(lián)led限流電阻計算公式
同樣，在E12（10％容差）系列電阻中，沒有140Ω電阻，因此我們需要選擇下一個最高值，即150Ω。
LED驅動電路
現(xiàn)在我們知道什么是LED，我們需要通過將其“開”和“關”切換來控制它。TTL和CMOS邏輯門的輸出級都可以提供和吸收有用的電流量，因此可以用于驅動LED。普通集成電路（IC）在吸收模式配置中具有高達50mA的輸出驅動電流，但在源模式配置中具有約30mA的內(nèi)部限制輸出電流。
無論哪種方式，必須使用串聯(lián)電阻將LED電流限制在安全值，正如我們已經(jīng)看到的那樣。下面是使用反相IC驅動發(fā)光二極管的一些示例，但無論是組合還是順序，任何類型的集成電路輸出的想法都是相同的。
IC驅動電路
led發(fā)光二極管驅動電路圖
如果不止一個LED需要同時驅動，例如大型LED陣列，或者集成電路的負載電流很高，或者我們可能只想使用分立元件而不是IC，那么另一種方法是驅動下面給出使用雙極NPN或PNP晶體管作為開關的LED。與以前一樣，需要一個串聯(lián)電阻R S來限制LED電流。
晶體管驅動電路
led晶體管驅動器電路圖
僅通過改變流過它的電流就不能控制發(fā)光二極管的亮度。允許更多的電流流過LED將使其發(fā)出更亮的光，但也會使其散發(fā)更多的熱量。LED設計用于產(chǎn)生在約10至20mA的特定正向電流下工作的設定量的光。
在節(jié)能很重要的情況下，可能會有更少的電流。但是，將電流降低到5mA以下可能會使其光輸出變暗太多，甚至無法完全關閉LED。控制LED亮度的更好方法是使用稱為“脈沖寬度調(diào)制”或PWM的控制過程，其中LED以不同的頻率重復“開”和“關”，具體取決于所需的LED光強度。
使用PWM的LED燈強度
pwm光強度控制電路圖
當需要更高的光輸出時，具有相當短的占空比（“ON-OFF”比率）的脈沖寬度調(diào)制電流允許二極管電流并因此在實際脈沖期間輸出光強度顯著增加，同時仍然保持LED “平均電流水平”和功耗在安全范圍內(nèi)。
這種“開 - 關”閃爍狀態(tài)不影響人眼所看到的，因為它“填充”“ON”和“OFF”光脈沖之間的間隙，只要脈沖頻率足夠高，使其顯示為連續(xù)光輸出。因此，頻率為100Hz或更高的脈沖實際上比相同平均強度的連續(xù)光更亮。
多色發(fā)光二極管
LED具有多種形狀，顏色和各種尺寸，可提供不同的光輸出強度，最常見（也是最便宜的）是標準的5mm紅色砷化鎵磷化物（GaAsP）LED。
LED還有各種“包”，可以產(chǎn)生字母和數(shù)字，最常見的是“七段顯示”排列。
如今，全彩色平板LED顯示屏，手持設備和電視機都可以使用大量的彩色LED，它們都是由自己的專用IC直接驅動的。
大多數(shù)發(fā)光二極管只產(chǎn)生一個彩色光輸出，但是現(xiàn)在可以使用多色LED，可以在單個設備中產(chǎn)生一系列不同的顏色。其中大多數(shù)實際上是在單個封裝內(nèi)制造的兩個或三個LED。
雙色發(fā)光二極管
雙色發(fā)光二極管具有兩個LED芯片，它們以“反向平行”（一個向前，一個向后）組合在一個單獨的封裝中。雙色LED可以產(chǎn)生三種顏色中的任何一種，例如，當器件與沿一個方向流動的電流連接時發(fā)出紅色，當沿另一個方向偏置時發(fā)出綠色。
這種類型的雙向布置對于給出極性指示是有用的，例如，電池或電源等的正確連接。此外，雙向電流產(chǎn)生兩種顏色混合在一起，因為兩個LED將依次照亮它們?nèi)绻O備（通過合適的電阻器）連接到低壓，低頻交流電源。
雙色LED
雙色發(fā)光二極管
三色發(fā)光二極管
最流行的三色發(fā)光二極管包括單個紅色和綠色LED組合在一個封裝中，其陰極端子連接在一起，產(chǎn)生三端子器件。它們被稱為三色LED，因為它們可以通過一次只打開一個LED來發(fā)出單一的紅色或綠色。
這些三色LED還可以通過以不同的正向電流比率“打開”兩個LED來產(chǎn)生其原色（第三種顏色）的其他色調(diào)，如橙色或黃色，如表中所示，從而僅從兩個二極管產(chǎn)生四種不同的顏色路口。
多功能或三色LED
多色led發(fā)光二極管
LED顯示屏
除了單獨的彩色或多色LED，幾個發(fā)光二極管可以在一個封裝內(nèi)組合在一起，以產(chǎn)生諸如條形圖，條帶，陣列和七段顯示器之類的顯示器。
7段LED顯示屏在以數(shù)字，字母甚至字母數(shù)字字符的形式正確解碼顯示信息或數(shù)字數(shù)據(jù)時提供了一種非常方便的方式，顧名思義，它們由七個單獨的LED（片段）組成，在一個單一的顯示包中。
為了分別從0到9和A到F產(chǎn)生所需的數(shù)字或字符，在顯示器上需要照亮正確的LED段組合。標準七段LED顯示器通常具有八個輸入連接，一個用于每個LED段，另一個用作所有內(nèi)部段的公共端子或連接。
共陰極顯示器（CCD） - 在共陰極顯示器中，LED的所有陰極連接被連接在一起，并且通過施加HIGH，邏輯“1”信號來照亮各個段。
共陽極顯示器（CAD） - 在共陽極顯示器中，LED的所有陽極連接連接在一起，并通過將端子連接到低邏輯“0”信號來照亮各個段。
典型的七段LED顯示屏
七段LED發(fā)光二極管顯示屏
光耦合器
最后，發(fā)光二極管的另一個有用的應用是光耦合。光電耦合器或光隔離器也稱為單個電子器件，由發(fā)光二極管與光電二極管，光電晶體管或光電三端雙向可控硅組成，在輸入之間提供光信號路徑。連接和輸出連接，同時保持兩個電路之間的電氣隔離。
光隔離器由防光塑料體組成，其在輸入（光電二極管）和輸出（光電晶體管）電路之間具有高達5000伏的典型擊穿電壓。當來自諸如電池供電電路，計算機或微控制器的低壓電路的信號需要操作或控制在潛在危險的電源電壓下操作的另一外部電路時，這種電隔離特別有用。
光電二極管和光電晶體管光耦合器
用于光隔離器的LED發(fā)光二極管
光隔離器中使用的兩個組件，諸如紅外發(fā)射砷化鎵LED的光發(fā)射器和諸如光電晶體管的光接收器是緊密光耦合的并且使用光在其輸入之間發(fā)送信號和/或信息。和輸出。這允許信息在電路之間傳輸而沒有電連接或公共地電位。
光隔離器是數(shù)字或開關設備，因此它們可以傳輸“開 - 關”控制信號或數(shù)字數(shù)據(jù)。可以通過頻率或脈沖寬度調(diào)制來傳輸模擬信號。
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