1．发光二极管的特点 发光二极管 LED（Light-Emitting Diode）是能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。 其主要特点是： （1）在低电压（1.5～2.5V）、小电流(5～30mA)的条件下工作，即可获得足够高的亮度。 （2）发光响应速度快（10-7～10-9 s），高频特性好，能显示脉冲信息。 （3）单色性好，常见颜色有红、绿、黄、橙等。 （4）体积小。发光面形状分圆形、长方形、异形（三角形等）。其中圆形管子的外径有φ 1、φ 2、 φ 3、φ 4、φ 5、φ 8、φ 10、φ 12、φ 15、φ 20（mm）等规格，直径 1 mm 的属于超微型 LED。 （5）防震动及抗冲击穿性能好，功耗低，寿命长。由于 LED 的 PN 结工作在正向导通状态，本射功 耗低，只要加必要的限流措施，即可长期使用， 寿命在 10 万小时以上，甚至可达 100 万小时。 （6）使用灵活，根据需要可制成数码管、字符管、电平显示器、点阵显示器、固体发光板、LED 平 极型电视屏等。 （7）容易与数字集成电路匹配。 2．发光二极管的原理 发光二极管内部是具有发光特性的 PN 结。当 PN 结导通时，依靠少数载流子的注入以及随后的复合 而辐射发光。
普通发光二极管的外形、符号及伏安特 性如图 1 所示。LED 正向伏安特性曲线比较陡，在 正向导通之前几乎有电流。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升。因此，LED 属于电流控制型半导体 器 件，其发光亮度 L（单位 cd/m2，读作坎[德拉]每平方米）与正向电流 IF 近似成正双，有公式 L =K IFm 式中，K 为比例系数，在小电流范围内（IF=1～10mA），m=1.3～1.5。当 IF＞10mA 时，m=1， 式（5.10.1）简化成 L =K IF 即亮度与正向电流成正比。以磷砷化镓黄色 LED 为例，相对发光强度与正向电流的关系如图 2 所示。 LED 的正向电压则与正向电流以及管芯的半导体 材料有关。使用时应根据所要求的显示亮度来选取合适 的 IF 值（一般选 10mA 左右，对于高亮度 LED 可选 1～2mA），既保证亮度适中，也不会损坏 LED。 若电流过大，就会烧毁 LED 的 PN 结。此外，LED 的使用寿命将缩短。 由于发光二极管的功耗低、体积小，色彩鲜艳、响应速度快、寿命长，所以常用作收录机、收音机和 电子仪器的电平指示器、调谐指示器、电源指示器 等。
发光二极管在正向导通时有一定稳压作用，还可作 直流稳压器中的稳压二极管，提供基准电压，兼作电源指示灯。目前市场上还有一种带反射腔及固定装置的发 光二要管（例如 BT104-B2、BT102-F），很容易固定在仪器面板上。 LED 的输出光谱决定其发光颜色及光辐射纯度，也反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓 （GaP）、砷化镓（GaAsP）、磷砷化镓（GaAlAs）、砷铝化镓（GaN）氮化镓可发蓝光。 3．使用注意事项 （1）管子极性不得接反，一般讲引线较长的为正极，引线较短的是负极。 （2）使用中各项参数不得超过规定极限值。正向电流 IF 不允许超过极限工作电流 IFM 值，并且随着 环境温度的升高，必须作降额使用。长期使用温度不宜超过 75℃。 （3）焊接时间应尽量短，焊点不能在管脚根部。焊接时应使用镊子夹住管脚根部散热，宜用中性助焊 剂（松香）或选用松香焊锡丝。 （4）严禁用有机溶液浸泡或清洗。 （5）LED 的驱动电路必须加限流电阻，一般可取一百欧至几百欧，视电源电压而定。 （6）在发光亮度基本不变的情况下，采用脉冲电压驱动可以节省耗电。对于 LED 点阵显示器，采用 扫描显示方式能大大降低整机功耗。
