發光二極體(Light Emitting Diode,縮寫為LED)是你在實驗中使用的第一個電子元件之一,因為它使用簡單且由於其特性,非常適合探索我們所學概念。
有各種不同種類的LED,用於不同的應用與用途。有些非常小,適用於網格。有些是高功率的,例如用於汽車照明。
在這裡我們將討論常用於原型製作的5mm LED。
這種LED有2個引腳,一個是陽極,另一個是負極。
通常陽極比負極長:
我們將陽極連接到+
正極,將負極連接到-
。重要的是不要顛倒這個順序,否則LED將無法工作。
注意,負極的引腳較短,但如果引腳被剪斷,可能難以確定哪個連接是負極——對於5mm LED來說,負極的形狀會有一個小切口,不像陽極那邊的形狀是一個完美的圓形。
它的工作原理與二極體完全相同,只是它能發出光。以下是它的引腳與二極體連接的對比圖:
LED就像是一個微小的燈泡,有多種顏色選擇:
當一定的電壓和電流通過引腳時,LED將發光。我不會解釋原因,只需知道這是材料在電流通過時的反應。
你已經看到如何使用電池和電阻點亮LED。
我們使用電阻限制通過LED的電流,否則LED可能會燒毀,因為LED具有極小的電阻量,因此電路中流經的電流過大。
警告:過高的電壓/電流也可能導致LED爆炸。
通過使用電阻,一切都正常工作。
根據電阻的值,LED上的電壓跌落值將不同。
這裡是一個3kΩ的電阻示例。LED的電壓跌落為1.87V(實際值會根據LED型號而有所不同)。電阻將限制電流並造成7.12V的電壓降。
如果我們使用了300Ω的電阻,LED的電壓降為2.10V,電流為22.9mA。
多大的電流算過大呢?這由LED制造商在產品規格表上確定。Elegoo電子元件套裝中的5mm LED提供了這份數據表https://www.superbrightleds.com/moreinfo/through-hole/5mm-red-led-15-degree-viewing-angle-5000-mcd/282/1209/,其中指出連續正向電流為50mA,峰值為100mA。
如果我們將2個LED串聯起來,將第二個的陽極連接到第一個的負極,我們會發現它們都會引起1.85V的電壓降(和之前的1.87V差不多),而電阻引起的電壓降比之前小,只有5.29V:
不同的LED具有不同的電壓降,這還取決於顏色,稱為額定正向電壓,可以通過直接測量獲得。它的範圍從1.7V到4V。
LED需要一定的電流才能正確發光,通常從5mA到30mA。
這裡有3個串聯的LED:
如果我們將9V應用到電路上,我們會看到它們發出相當亮的光,因為電流為13.3mA:
但如果我們添加第四個LED:
應用相同的9V將導致光亮度大大降低,因為現在電路中的電流只有5.72mA,不足以發出明亮的光: