LED基本理論知識

（五）發光二極管的檢測
1.普通發光二極管的檢測
（1）用萬用表檢測。利用具有×10kΩ擋的指針式萬用表可以大致判斷發光二極管的好壞。正常時，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或為∞，反向電阻值很小或為0，則易損壞。這種檢測方法，不能實地看到發光管的發光情況，因為×10kΩ擋不能向LED提供較大正向電流。
如果有兩塊指針萬用表（最好同型號）可以較好地檢查發光二極管的發光情況。用一根導線將其中一塊萬用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測發光管的正極（P區），余下的“+”筆接被測發光管的負極（N區）。兩塊萬用表均置×10Ω擋。正常情況下，接通后就能正常發光。若亮度很低，甚至不發光，可將兩塊萬用表均撥至×1Ω若，若仍很暗，甚至不發光，則說明該發光二極管性能不良或損壞。應注意，不能一開始測量就將兩塊萬用表置于×1Ω，以免電流過大，損壞發光二極管。
（2）外接電源測量。用3V穩壓源或兩節串聯的干電池及萬用表（指針式或數字式皆可）可以較準確測量發光二極管的光、電特性。為此可按圖10所示連接電路即可。如果測得VF在1.4～3V之間，且發光亮度正常，可以說明發光正常。如果測得VF=0或VF≈3V，且不發光，說明發光管已壞。

2.紅外發光二極管的檢測
由于紅外發光二極管，它發射1～3μm的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發光二極管發射功率只有數mW，不同型號的紅外LED發光強度角分布也不相同。紅外LED的正向壓降一般為1.3～2.5V。正是由于其發射的紅外光人眼看不見，所以利用上述可見光LED的檢測法只能判定其PN結正、反向電學特性是否正常，而無法判定其發光情況正常否。為此，最好準備一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光電池）作接收器。用萬用表測光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外LED加上適當正向電流后是否發射紅外光。其測量電路如圖11所示。

二、LED顯示器結構及分類
通過發光二極管芯片的適當連接（包括串聯和并聯）和適當的光學結構。可構成發光顯示器的發光段或發光點。由這些發光段或發光點可以組成數碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統稱為字符顯示器。
（一）LED顯示器結構
基本的半導體數碼管是由七個條狀發光二極管芯片按圖12排列而成的。可實現0～9的顯示。其具體結構有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數字式”等。

（1）反射罩式數碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個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金屬條之間連好φ30μm的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內滴入環氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對位粘合，然后固化。
反射罩式數碼管的封裝方式有空封和實封兩種。實封方式采用散射劑和染料的環氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件。空封方式是在上方蓋上濾波片和勻光膜，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字顯示（或符號顯示）。
（2）條形七段式數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，劃成內含一只或數只LED發光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內引線，再用環氧樹脂包封起來。
（3）單片集成式多位數字顯示器是在發光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數字儀表中。
（4）符號管、米字管的制作方式與數碼管類似。
（5）矩陣管（發光二極管點陣）也可采用類似于單片集成式多位數字顯示器工藝方法制作。
（二）LED顯示器分類
（1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數碼管字高一般在2～3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達12.7mm（0.5英寸）甚至達數百mm。
（2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數種。
（3）按結構分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。
（4）從各發光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。所謂共陽方式是指筆畫顯示器各段發光管的陽極（即P區）是公共的，而陰極互相隔離。所謂共陰方式是筆畫顯示器各段發光管的陰極（即N區）是公共的，而陽極是互相隔離的。如圖13所示。
（三）LED顯示器的參數
由于LED顯示器是以LED為基礎的，所以它的光、電特性及極限參數意義大部分與發光二極管的相同。但由于LED顯示器內含多個發光二極管，所以需有如下特殊參數：
1.發光強度比
由于數碼管各段在同樣的驅動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發光強度不同。所有段的發光強度值中最大值與最小值之比為發光強度比。比值可以在1.5～2.3間，最大不能超過2.5。
2.脈沖正向電流
若筆畫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顯示器的應用指南
1.七段數碼顯示器
（1）如果數碼宇航局為共陽極形式，那么它的驅動級應為集電極開路（OC）結構，如圖14（a）所示。如果數碼管為共陰極形式，它的驅動級應為射極輸出或源極輸出電路，如圖14(b)所示。

例如國產TTL集成電路CT1049、CT4049為集電極開路形式七段字形譯碼驅動電路；而CMOS集成電路CC4511為源極輸出七段鎖存、譯碼驅動電路。
（2）控制數碼管驅動級的控制電路（也稱驅動電路）有靜態式和動態式兩類。
①靜態驅動：靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管各用一個筆畫譯碼器（如BCD碼二-十進制譯碼器）譯碼驅動。圖15是一位數碼管的靜態驅動之例。圖集成電路TC5002BP內含有射極輸出驅動級，所以采用共陰極數碼管。A、B、C、D端為BCD碼（二-十進制的8421碼）輸入端，BL為數碼管熄滅及顯示狀態控制端，R為外接電阻。

圖16為N位數字靜態驅動顯示電路。

②動態驅動：動態驅動是將所有數碼管使用一個專門的譯碼驅動器，使各位數碼管逐個輪流受控顯示，這就是動態驅動。由于掃描速度極快。顯示效果與靜態驅動相同。圖17是一種四位數字動態驅動（脈搏沖驅動）方法的線路。圖中只用了一個譯碼驅動電路TC5002BP。

TC4508BP內含兩個鎖存器，每個鎖存器可鎖存四位二進BCD碼，對應于四位十進制數的四組BCD碼分別輸入到四個鎖存器，四個鎖存器，四組BCD碼由四個鎖存器分時輪流輸出進入譯碼器，譯碼后進入數碼管驅動級集成電路TD62505P（輸入端I1～I7與輸出端Q1～Q7一一對應）。Q1～Q7分別加到四個數碼管的a～g七個陽極上。數字驅動電路TD62003P是由達林頓構成的陣列電路，Q1～Q4中哪一端接地，由輸入端I1～I4的四