【文章內(nèi)容簡介】 條條狀的發(fā)光管組成 7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示 0～ 9 十個數(shù)目字。 （ 1） LED 分類 發(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負阻發(fā)光二極管等。 A．普通單色發(fā)光二極管 普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時需串接合適的限流電阻。 普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長有關(guān)，而發(fā)光的波長又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的波長一般為 630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長一般為 610~630 nm 左右，黃色發(fā)光二極管的波長一般為 585 nm 左右，綠色發(fā)光二極管的波長一般為 555~570 nm。 常用的國產(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有 BT（廠標型號）系列、 FG（部標型號）系列和 2EF系列，見表 42表 427 和表 428。 常用的進口普通單色發(fā)光二極管有 SLR 系列和 SLC 系列等。 B．高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管 高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強度也不同。 通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（ GaAlAs）等材料，超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（ GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（ GaP）或磷砷化鎵（ GaAsP）等材料。 常用的高亮度紅色發(fā)光二極管的主要 參數(shù)見表 429，常用的超高亮度單色發(fā)光二極管的主要參數(shù)見表 430。 C．變色發(fā)光二極管 變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。 變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。 常用的雙色發(fā)光二極管有 2EF 系列和 TB系列，常用的三色發(fā)光二極管有2EF30 2EF31 2EF322 等型號。 D．閃爍發(fā)光二極管 閃 爍發(fā)光二極管（ BTS）是一種由 CMOS 集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。 閃爍發(fā)光二極管在使用時，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?5V）即可閃爍發(fā)光。 E．電壓控制型發(fā)光二極管 普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當阻值的限流電阻。電壓控制型發(fā)光二極管（ BTV）是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。 (2)LED 結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理 50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商 用二極管產(chǎn)生于 1960 年。 LED 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。 發(fā)光二極管的核心部分是由 P 型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體組成的晶片，在 P型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為 PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。 當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。 (3)LED 的 特點 A. 電壓： LED 使用低壓電源，供電電壓在 624V 之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。 B. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80% C. 適用性：很小，每個單元 LED 小片是 35mm 的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 D. 穩(wěn)定性： 10萬小時，光衰為初始的 50% E. 響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級， LED 燈的響應(yīng)時間為納秒級 F. 對環(huán)境污染：無有害金屬汞 G. 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬S色，最后為綠色 H. 價格： LED 的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只 LED 的價 格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上 300～ 500 只二極管構(gòu)成。 (4)單色光 LED 的種類及其發(fā)展歷史 最早應(yīng)用半導(dǎo)體 PN 結(jié)發(fā)光原理制成的 LED 光源問世于 20 世紀 60 年代初。當時所用的材料是 GaAsP，發(fā)紅光（ λp=650nm ），在驅(qū)動電流為 20毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約 流明 /瓦。 70 年代中期，引入元素 In 和 N，使 LED 產(chǎn)生綠光（ λp=555nm ），黃光（ λp=590nm ）和橙光（ λp=610nm ），光效也提高到 1流明 /瓦。 到了 80年代 初，出現(xiàn)了 GaAlAs 的 LED 光源，使得紅色 LED 的光效達到10流明 /瓦。 90 年代初，發(fā)紅光、黃光的 GaAlInP 和發(fā)綠、藍光的 GaInN 兩種新材料的開發(fā)成功，使 LED 的光效得到大幅度的提高。在 2020 年，前者做成的 LED在紅、橙區(qū)（ λp=615nm ）的光效達到 100 流明 /瓦，而后者制成的 LED 在綠色區(qū)域（ λp=530nm ）的光效可以達到 50 流明 /瓦。 (5)單色光 LED 的應(yīng)用 最初 LED 用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的 LED 在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效 益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的 140 瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生 2020 流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失 90%，只剩下 200 流明的紅光。而在新設(shè)計的燈中， Lumileds 公司采用了 18 個紅色LED 光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電 14 瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。 汽車信號燈也是 LED 光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。 1987 年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于 LED 響應(yīng)速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發(fā)生。 另外， LED 燈在室外紅 、綠、藍全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。 AT89S52 （ 1） MSC51 芯