发光二极管的类型
• 砷化镓（GaAs） - 红外线
• 砷化镓磷化物（GaAsP） - 红色到红外线，橙色
• 铝镓砷磷化物（AlGaAsP） - 高亮度红色，橙红色，橙色和黄色
• 磷化镓（GaP） - 红色，黄色和绿色
• 磷化铝镓（AlGaP） - 绿色
• 氮化镓（GaN） - 绿色，翠绿色
• 镓氮化镓（GaInN） - 近紫外，蓝绿色和蓝色
• 碳化硅（SiC） - 蓝色作为基板
• 硒化锌（ZnSe） - 蓝色
• 氮化铝镓（AlGaN） - 紫外线
我们可以看出，不同材料的发光二极管分类会产生不同的颜色。
LED系列电阻
串联电阻值[R 小号是通过简单地使用Ohm's法，通过知道所要求的正向电流来计算我˚F LED的，电源电压V 小号横跨组合和LED的预期的前向电压降，V ˚F在所需电流水平，限流电阻计算如下：
LED工作原理—系列电阻电路
发光二极管电路图
发光二极管实例No1
琥珀色LED的正向电压降为2伏，应连接到5.0v稳定直流电源。使用上述电路计算将正向电流限制在10mA以下所需的串联电阻值。如果使用100Ω串联电阻而不是先计算的电阻，也要计算流过二极管的电流。
1）串联电阻需要10mA。
发光二极管串联电阻计算公式
2）使用100Ω串联电阻。
发光二极管使用100Ω串联电阻时的电流计算公式
我们从电阻器相关文章中可以知道，电阻器有标准的首选值。我们上面的第一个计算表明，为了将流过LED的电流精确限制在10mA，我们需要一个300Ω的电阻。在E12系列电阻器中没有300Ω电阻器，因此我们需要选择下一个最高值，即330Ω。快速重新计算显示新的正向电流值现在为9.1mA，这没关系。
将LED串联连接在一起
我们可以将LED串联在一起，以增加所需的数量，或在显示器中使用时增加亮度。与串联电阻一样，串联的LED都具有相同的正向电流，I F仅流过它们。由于串联连接的所有LED都通过相同的电流，因此通常最好是它们都具有相同的颜色或类型。
连接LED串联
LED发光二极管串联连接电路图
尽管LED串联电流具有相同的电流，但在计算限流电阻R S所需的电阻时，需要考虑它们之间的串联电压降。如果我们假设每个LED在1.2伏照射时都有一个电压降，则所有三个LED的电压降将为3 x 1.2v = 3.6伏。
如果我们还假设三个LED要从相同的5伏逻辑器件照明，或者正向电流约为10mA，则与上述相同。然后，电阻上的电压降，R S及其电阻值将计算如下：
串联led限流电阻计算公式
同样，在E12（10％容差）系列电阻中，没有140Ω电阻，因此我们需要选择下一个最高值，即150Ω。
LED驱动电路
现在我们知道什么是LED，我们需要通过将其“开”和“关”切换来控制它。TTL和CMOS逻辑门的输出级都可以提供和吸收有用的电流量，因此可以用于驱动LED。普通集成电路（IC）在吸收模式配置中具有高达50mA的输出驱动电流，但在源模式配置中具有约30mA的内部限制输出电流。
无论哪种方式，必须使用串联电阻将LED电流限制在安全值，正如我们已经看到的那样。下面是使用反相IC驱动发光二极管的一些示例，但无论是组合还是顺序，任何类型的集成电路输出的想法都是相同的。
IC驱动电路
led发光二极管驱动电路图
如果不止一个LED需要同时驱动，例如大型LED阵列，或者集成电路的负载电流很高，或者我们可能只想使用分立元件而不是IC，那么另一种方法是驱动下面给出使用双极NPN或PNP晶体管作为开关的LED。与以前一样，需要一个串联电阻R S来限制LED电流。
晶体管驱动电路
led晶体管驱动器电路图
仅通过改变流过它的电流就不能控制发光二极管的亮度。允许更多的电流流过LED将使其发出更亮的光，但也会使其散发更多的热量。LED设计用于产生在约10至20mA的特定正向电流下工作的设定量的光。
在节能很重要的情况下，可能会有更少的电流。但是，将电流降低到5mA以下可能会使其光输出变暗太多，甚至无法完全关闭LED。控制LED亮度的更好方法是使用称为“脉冲宽度调制”或PWM的控制过程，其中LED以不同的频率重复“开”和“关”，具体取决于所需的LED光强度。
使用PWM的LED灯强度
pwm光强度控制电路图
当需要更高的光输出时，具有相当短的占空比（“ON-OFF”比率）的脉冲宽度调制电流允许二极管电流并因此在实际脉冲期间输出光强度显着增加，同时仍然保持LED “平均电流水平”和功耗在安全范围内。
这种“开 - 关”闪烁状态不影响人眼所看到的，因为它“填充”“ON”和“OFF”光脉冲之间的间隙，只要脉冲频率足够高，使其显示为连续光输出。因此，频率为100Hz或更高的脉冲实际上比相同平均强度的连续光更亮。
多色发光二极管
LED具有多种形状，颜色和各种尺寸，可提供不同的光输出强度，最常见（也是最便宜的）是标准的5mm红色砷化镓磷化物（GaAsP）LED。
LED还有各种“包”，可以产生字母和数字，最常见的是“七段显示”排列。
如今，全彩色平板LED显示屏，手持设备和电视机都可以使用大量的彩色LED，它们都是由自己的专用IC直接驱动的。
大多数发光二极管只产生一个彩色光输出，但是现在可以使用多色LED，可以在单个设备中产生一系列不同的颜色。其中大多数实际上是在单个封装内制造的两个或三个LED。
双色发光二极管
双色发光二极管具有两个LED芯片，它们以“反向平行”（一个向前，一个向后）组合在一个单独的封装中。双色LED可以产生三种颜色中的任何一种，例如，当器件与沿一个方向流动的电流连接时发出红色，当沿另一个方向偏置时发出绿色。
这种类型的双向布置对于给出极性指示是有用的，例如，电池或电源等的正确连接。此外，双向电流产生两种颜色混合在一起，因为两个LED将依次照亮它们如果设备（通过合适的电阻器）连接到低压，低频交流电源。
双色LED
双色发光二极管
三色发光二极管
最流行的三色发光二极管包括单个红色和绿色LED组合在一个封装中，其阴极端子连接在一起，产生三端子器件。它们被称为三色LED，因为它们可以通过一次只打开一个LED来发出单一的红色或绿色。
这些三色LED还可以通过以不同的正向电流比率“打开”两个LED来产生其原色（第三种颜色）的其他色调，如橙色或黄色，如表中所示，从而仅从两个二极管产生四种不同的颜色路口。
多功能或三色LED
多色led发光二极管
LED显示屏
除了单独的彩色或多色LED，几个发光二极管可以在一个封装内组合在一起，以产生诸如条形图，条带，阵列和七段显示器之类的显示器。
7段LED显示屏在以数字，字母甚至字母数字字符的形式正确解码显示信息或数字数据时提供了一种非常方便的方式，顾名思义，它们由七个单独的LED（片段）组成，在一个单一的显示包中。
为了分别从0到9和A到F产生所需的数字或字符，在显示器上需要照亮正确的LED段组合。标准七段LED显示器通常具有八个输入连接，一个用于每个LED段，另一个用作所有内部段的公共端子或连接。
共阴极显示器（CCD） - 在共阴极显示器中，LED的所有阴极连接被连接在一起，并且通过施加HIGH，逻辑“1”信号来照亮各个段。
共阳极显示器（CAD） - 在共阳极显示器中，LED的所有阳极连接连接在一起，并通过将端子连接到低逻辑“0”信号来照亮各个段。
典型的七段LED显示屏
七段LED发光二极管显示屏
光耦合器
最后，发光二极管的另一个有用的应用是光耦合。光电耦合器或光隔离器也称为单个电子器件，由发光二极管与光电二极管，光电晶体管或光电三端双向可控硅组成，在输入之间提供光信号路径。连接和输出连接，同时保持两个电路之间的电气隔离。
光隔离器由防光塑料体组成，其在输入（光电二极管）和输出（光电晶体管）电路之间具有高达5000伏的典型击穿电压。当来自诸如电池供电电路，计算机或微控制器的低压电路的信号需要操作或控制在潜在危险的电源电压下操作的另一外部电路时，这种电隔离特别有用。
光电二极管和光电晶体管光耦合器
用于光隔离器的LED发光二极管
光隔离器中使用的两个组件，诸如红外发射砷化镓LED的光发射器和诸如光电晶体管的光接收器是紧密光耦合的并且使用光在其输入之间发送信号和/或信息。和输出。这允许信息在电路之间传输而没有电连接或公共地电位。
光隔离器是数字或开关设备，因此它们可以传输“开 - 关”控制信号或数字数据。可以通过频率或脉冲宽度调制来传输模拟信号。
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