LED基本理論知識(shí)

（五）發(fā)光二極管的檢測(cè)
1.普通發(fā)光二極管的檢測(cè)
（1）用萬(wàn)用表檢測(cè)。利用具有×10kΩ擋的指針式萬(wàn)用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至200kΩ,反向電阻的值為∝。如果正向電阻值為0或?yàn)椤?，反向電阻值很小或?yàn)?，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)地看到發(fā)光管的發(fā)光情況，因?yàn)椤?0kΩ擋不能向LED提供較大正向電流。
如果有兩塊指針萬(wàn)用表（最好同型號(hào)）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬(wàn)用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測(cè)發(fā)光管的正極（P區(qū)），余下的“+”筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極（N區(qū)）。兩塊萬(wàn)用表均置×10Ω擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬(wàn)用表均撥至×1Ω若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說(shuō)明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開(kāi)始測(cè)量就將兩塊萬(wàn)用表置于×1Ω，以免電流過(guò)大，損壞發(fā)光二極管。
（2）外接電源測(cè)量。用3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬(wàn)用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按圖10所示連接電路即可。如果測(cè)得VF在1.4～3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說(shuō)明發(fā)光正常。如果測(cè)得VF=0或VF≈3V，且不發(fā)光，說(shuō)明發(fā)光管已壞。

2.紅外發(fā)光二極管的檢測(cè)
由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射1～3μm的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只有數(shù)mW，不同型號(hào)的紅外LED發(fā)光強(qiáng)度角分布也不相同。紅外LED的正向壓降一般為1.3～2.5V。正是由于其發(fā)射的紅外光人眼看不見(jiàn)，所以利用上述可見(jiàn)光LED的檢測(cè)法只能判定其PN結(jié)正、反向電學(xué)特性是否正常，而無(wú)法判定其發(fā)光情況正常否。為此，最好準(zhǔn)備一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光電池）作接收器。用萬(wàn)用表測(cè)光電池兩端電壓的變化情況。來(lái)判斷紅外LED加上適當(dāng)正向電流后是否發(fā)射紅外光。其測(cè)量電路如圖11所示。

二、LED顯示器結(jié)構(gòu)及分類(lèi)
通過(guò)發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)?span id="ykoeeeu" class=hrefStyle>光學(xué)結(jié)構(gòu)?？蓸?gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管共稱(chēng)筆畫(huà)顯示器，而把筆畫(huà)顯示器和矩陣管統(tǒng)稱(chēng)為字符顯示器。
（一）LED顯示器結(jié)構(gòu)
基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片按圖12排列而成的?？蓪?shí)現(xiàn)0～9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等。

（1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個(gè)LED貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè)反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之間連好φ30μm的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹(shù)脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對(duì)位粘合，然后固化。
反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實(shí)封兩種。實(shí)封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹(shù)脂，較多地用于一位或雙位器件?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，為提高器件的可*性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號(hào)顯示）。
（2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹(shù)脂包封起來(lái)。
（3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過(guò)劃片把合格芯片選出，對(duì)位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚(yú)眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。
（4）符號(hào)管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類(lèi)似。
（5）矩陣管（發(fā)光二極管點(diǎn)陣）也可采用類(lèi)似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作。
（二）LED顯示器分類(lèi)
（1）按字高分：筆畫(huà)顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在2～3mm）。其他類(lèi)型筆畫(huà)顯示器最高可達(dá)12.7mm（0.5英寸）甚至達(dá)數(shù)百mm。
（2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。
（3）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。
（4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽(yáng)極和共陰極兩種。所謂共陽(yáng)方式是指筆畫(huà)顯示器各段發(fā)光管的陽(yáng)極（即P區(qū)）是公共的，而陰極互相隔離。所謂共陰方式是筆畫(huà)顯示器各段發(fā)光管的陰極（即N區(qū)）是公共的，而陽(yáng)極是互相隔離的。如圖13所示。
（三）LED顯示器的參數(shù)
由于LED顯示器是以LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)：
1.發(fā)光強(qiáng)度比
由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在1.5～2.3間，最大不能超過(guò)2.5。
2.脈沖正向電流
若筆畫(huà)顯示器每段典型正向直流工作電流為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。
（四）LED顯示器的應(yīng)用指南
1.七段數(shù)碼顯示器
（1）如果數(shù)碼宇航局為共陽(yáng)極形式，那么它的驅(qū)動(dòng)級(jí)應(yīng)為集電極開(kāi)路（OC）結(jié)構(gòu)，如圖14（a）所示。如果數(shù)碼管為共陰極形式，它的驅(qū)動(dòng)級(jí)應(yīng)為射極輸出或源極輸出電路，如圖14(b)所示。

例如國(guó)產(chǎn)TTL集成電路CT1049、CT4049為集電極開(kāi)路形式七段字形譯碼驅(qū)動(dòng)電路；而CMOS集成電路CC4511為源極輸出七段鎖存、譯碼驅(qū)動(dòng)電路。
（2）控制數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)級(jí)的控制電路（也稱(chēng)驅(qū)動(dòng)電路）有靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。
①靜態(tài)驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管各用一個(gè)筆畫(huà)譯碼器（如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器）譯碼驅(qū)動(dòng)。圖15是一位數(shù)碼管的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)之例。圖集成電路TC5002BP內(nèi)含有射極輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)，所以采用共陰極數(shù)碼管。A、B、C、D端為BCD碼（二-十進(jìn)制的8421碼）輸入端，BL為數(shù)碼管熄滅及顯示狀態(tài)控制端，R為外接電阻。

圖16為N位數(shù)字靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示電路。

②動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)：動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管使用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的譯碼驅(qū)動(dòng)器，使各位數(shù)碼管逐個(gè)輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。由于掃描速度極快。顯示效果與靜態(tài)驅(qū)動(dòng)相同。圖17是一種四位數(shù)字動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)（脈搏沖驅(qū)動(dòng)）方法的線路。圖中只用了一個(gè)譯碼驅(qū)動(dòng)電路TC5002BP。

TC4508BP內(nèi)含兩個(gè)鎖存器，每個(gè)鎖存器可鎖存四位二進(jìn)BCD碼，對(duì)應(yīng)于四位十進(jìn)制數(shù)的四組BCD碼分別輸入到四個(gè)鎖存器，四個(gè)鎖存器，四組BCD碼由四個(gè)鎖存器分時(shí)輪流輸出進(jìn)入譯碼器，譯碼后進(jìn)入數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)級(jí)集成電路TD62505P（輸入端I1～I(xiàn)7與輸出端Q1～Q7一一對(duì)應(yīng)）。Q1～Q7分別加到四個(gè)數(shù)碼管的a～g七個(gè)陽(yáng)極上。數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路TD62003P是由達(dá)林頓構(gòu)成的陣列電路，Q1～Q4中哪一端接地，由輸入端I1～I(xiàn)4的四