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发光二极管（LED）

在本节中，你将认识一种既常见又富有魅力的电子元件 —— 发光二极管（Light Emitting Diode，简称 LED）。从电路指示灯、数码管、彩色灯带，到电视、照明灯具，LED 无处不在。它不仅能发光，还节能、长寿命，是现代电子设计中不可或缺的元件。

发光二极管的作用​

发光二极管是一种能够将电能转换为光能的半导体器件，主要用于：

  • 状态指示：如电源是否接通、设备是否运行等；
  • 照明：家用灯具、应急灯、汽车灯等；
  • 显示：数码管、LED 屏幕；
  • 装饰：灯带、氛围灯；
  • 传感与通信：红外遥控器、光通信等。

工作原理​

LED 的工作原理其实和普通二极管类似——它允许电流只在一个方向流动，但不同的是，它在导通时会发出光。

LED 是由不同材料的半导体 PN 结构组成。当你给它施加正向电压时，电子和空穴在 PN 结处复合并释放能量，部分能量以光子的形式释放出来，这就是你看到的光。

不同的半导体材料决定了发出的光的颜色，比如：

发光颜色材料例子正向电压范围
红色GaAsP、AlGaInP1.8～2.2V
绿色GaP、InGaN2.0～3.2V
蓝色InGaN、ZnSe3.0～3.6V
白色蓝光+荧光粉3.0～3.6V

主要类型​

LED 的种类非常丰富，你可以根据颜色、封装、亮度等多种标准进行分类：

按颜色分类​

  • 单色 LED：常见的红、绿、黄、蓝、白；
  • 多色 LED：如双色（红+绿）、三色 RGB（红绿蓝）等；
  • 红外 LED：发射不可见红外光，用于遥控器。

按封装分类​

  • 普通直插式 LED：5mm、3mm 等圆头；
  • SMD LED：贴片式，广泛用于小型电子设备；
  • COB LED：大功率发光模块，用于照明；
  • 数码管/点阵模块：用于数字和字符显示。

特殊类型​

  • 闪烁 LED：内置振荡电路，自动闪烁；
  • 高亮度 LED：用于照明；
  • 红外发射管：用于红外通信；
  • UV LED：发射紫外光，用于杀菌、固化等。

如何使用 LED​

限流电阻不可少​

LED 是电流敏感型元件，如果直接接电源，可能会烧毁。所以你必须为它串联一个限流电阻。

例如，使用 5V 电源、红色 LED（正向电压 2V）、希望工作电流为 10mA：

电阻值 = (5V - 2V) / 0.01A = 300Ω

你可以选择一个 330Ω 的标准电阻。

极性要分清​

LED 有两个引脚：

  • 长脚是正极（阳极）；
  • 短脚是负极（阴极）；
  • 扁平边或内部小电极也是负极。

在电路中，一定要正向连接，否则 LED 不会发光。

选型建议与注意事项​

  1. 根据供电电压和期望电流计算限流电阻；
  2. 注意正向电压，不同颜色的 LED 差异较大；
  3. 若需更高亮度，可考虑高亮或大功率 LED；
  4. 若用于照明，需配散热片或铝基板；
  5. 注意使用合适的电源，避免过压烧毁 LED。

小结​

通过本节内容，你学会了什么是 LED、它是怎么发光的、有哪些类型、如何正确使用，并且了解了它在实际项目中的广泛应用。LED 是最适合电子初学者练手的元件之一，它不仅简单易用，还能为你的项目增添视觉效果和实用性。