每月電子零件:LED與二極體

六月 17, 2013
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發光二極體(Light-emitting diodes、簡稱LED),以及沒有光照功能的二極體,是六月零件專欄的兩個主角。

這個月的我們將節錄Syuzi Pakhchyan寫的《時尚科技》(Fashioning Technology)內容來簡介這項產品。

想要知道LED與二極體的更多資訊嗎?我們這個月的專欄內容會涵蓋這兩種零件。

LED是現代照明界的明星,讓愛迪生最偉大的發明—也就是白熾燈泡—相形失色。無論在玩具、汽車、交通標誌、甚至每個顏色轉換的儀器上都可以看到它的蹤跡,甚至有些衣服上面也有LED燈,這些科技小亮點誠然是最美麗的裝飾材料發明。

為什麼LED燈這麼酷?首先,它的外型小巧,而且使用時間可長達十年。此外,和傳統燈泡不同,LED燈並不會發熱,最重要的是,LED燈能源消耗極低,這表示您可以持續享受LED燈的高亮度,而一顆小電池就可以使用一百小時以上。

LED燈有許多不同的顏色、亮度、大小與形狀,而您在這些專題中會使用到的是標準LED與高功率LED,在這個章節最後,會詳細介紹這兩種以及其他各種不同的LED。但是,在您開始使用LED之前,有一些基本常識需要注意。

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LED名詞概念解釋接下來我們將針對您在LED包裝上看得到的所有符號與技術性資料做詳細的解釋,了解了一些基本的名詞之後,您就可以為自己的專題挑選適當的LED並利用線上的電阻計算器來為您的線路設計挑選正確的電阻。

順向電壓(Forward Voltage、簡稱VF):也稱為順向電位差,VF表示點亮LED所需的最小電壓。

照明強度(Luminous Intensity、簡稱IV):IV是在某個方向上LED向外射出的光量,單位是毫燭光(millicandela、簡稱mcd),您可以將照明強度看成LED的「亮度」,如果一個LED的毫燭光數越高,代表這顆燈泡越亮。

順向電流(Forward Current、簡稱IF):IF則表示LED使用到的電流。

發光角度(Viewing Angle):發光角度代表的是光線的空間分布,表示方式是測量光束間的發散角度,LED的發光角度越小,表示光線越集中,反之,如果發光角度越大,表示光線越柔和與發散。

不同種類的LED
市面上的LED種類五花八門,不同的顏色、形狀、亮度與觀測角度讓人眼花撩亂,這個段落大致整理了LED的不同類型、特性,讓您在為不同專題挑選LED時可以有所依歸。

雙色或三色(RGBLED

  • 構造大致上是在同一外殼中塞入兩色或三色的LED。
  • 雙色LED(見圖A)有三根長度不同的導線,共享一條正極(陽極)或者負極(陰極)的導線。
  • 您可以在資料表上確認導線的正負極差異,或者用鱷魚夾、電池與電阻來製作簡單的線路確認。
  • 通常,在雙色LED當中,一次只能點亮一個顏色的LED。
  • 在圖B可以看到三色(RGB)LED,結合了紅、綠、藍三色光譜,混和之後可以發射許多不同的色光。
  • 三色LED有四條長度不同的導線,一樣,可能共享正極或負極導線。
  • 通常,三色LED會搭配微控制器使用,用程式控制三色LED不同色光的轉換。
  • 雖然並不常見,但是在有些零售商店可以買到寫好程式的三色LED,顏色的轉換已經設定好了。

閃光LED

  • 閃光LED(見圖C)和一般的LED特性類似,唯一的不同在於內含積體電路,這個積體電路可以讓LED以特定頻率閃爍(也就是不斷地將LED電源不斷打開再關閉)。
  • 這款LED的設計可以直接連接電源,中間不需要加入電阻器。

紅外線(IRLED

  • 紅外線LED(見圖D)會放射肉眼無法看見的紅外光
  • 通常,紅外線LED會搭配紅外線接收器或感測器使用,紅外線接收器可以辨別紅外線訊號,並將之轉換成電訊號。
  • 最常見的例子是在遙控器上的應用。

食人魚LED(或高功率LED

  • 高功率LED(見圖E)是方形的,有四條導線,兩條正極、兩條負極,由於四條導線等長,您必須要在LED的資料表上確認(通常會有線上的pdf版),或者,使用鱷魚夾、電池、電阻做出簡單的線路測試。
  • 有不同的顏色、亮度、觀測角度和大小可以選擇。
  • 通常外殼都是透明的,亮度比一般的LED來得高,所以很適合應用在編織材料上。它可以平整的擺放在布料上,而且導線很柔軟,非常容易折彎與編織。

標準LED

  • 標準LED(見圖F)有兩條導線,正極、負極各一條,通常,比較長的那一條是正極(陽極),比較短的那一條是負極(陰極)。
  • 有不同的形狀、尺寸和顏色,通常大小從3公釐到10公釐都有,常見的顏色有紅色、橘色、琥珀色、黃色、綠色、藍綠色、藍色和白色等等,雖然比較少見,但是也可以找到粉紅色與紫色的版本。
  • 分為有色、透明與擴散式環氧樹酯接著外殼,每種顏色還分有圓形、平坦狀與方形的外型區別。
  • 除了外型特徵不同外,也有不同亮度(單位為毫燭光)、不同發光角度的版本。
  • 亮度越高、發光角度越小的LED價格越高。

表面黏著型LED

  • 表面黏著型LED(見圖G)體積很小,外殼是方形的,有兩個銅製接點,一個正極、一個負極,背面會有一個綠色箭頭或線段代表負極接點。
  • 它也有不同顏色、亮度、發光角度與尺寸的版本,表面黏著型LED有許多不同亮度與尺寸可供選擇。
  • 這種LED缺點在於體積太小,操作起來有些困難,但如果花費一些耐心與焊接的功夫,您很快就可以將這款LED應用在專題當中了。

紫外線LED(或黑光LED

  • 紫外線(Ultraviolet,簡稱UV)LED(見圖H)會發出波長345到400奈米的UV-A紫外線,如果使用螢光或麟光材料,會產生一種有趣的光線效果,讓物品看起來會自己發光。

[原文]

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