3.6　光电器件

3.6.1　发光二极管

（1）发光二极管图形符号与标号

发光二极管图形符号如图3-48所示，在电路原理图中一般用V、VT、VD或LED表示。

发光二极管通常用引脚长短来标识正、负极，长脚为正极，短脚为负极；仔细观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小：一般电极较小，个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是负极，负极一边带缺口。发光二极管极性识别如图3-49所示。

发光二极管在原理图及电路印制板中的标示如图3-50所示。

（2）发光二极管应用于电压指示电路

发光二极管电压指示电路如图3-50所示，图（a）为6V直流电压指示电路，图（b）为220V交流电源插头上的通电指示电路。R为限流电阻，改变R的大小，就可以改变其发光的亮度。限流电阻选取的设计公式如下。

其中，VCC为电源电压；VF为发光二极管的开启电压；IF为发光二极管的工作电流。

其他电路的限流电阻也按此计算。如图3-51（c）、（d）、（e）为交流驱动电路。交流驱动也可以只连接一只LED。这种电路常用作交流电源通电指示。图（f）为三极管驱动。图（g）为门高电平驱动，在这种情况下应充分考虑IOH是否满足正向电流的要求。图（h）为门低电平输出驱动，由于一般LSTTL的IOL≈8mA，故这种驱动方式通常均能满足LED电流的要求，当然若用缓冲器驱动，则更不成问题。由于CMOS门驱动能力有限，故必要时可采用图（a）并联驱动的办法。

如需同一电源同时驱动几只LED，应将它们串联起来，如图3-52（a）所示。电源电压VCC应大于各LED正向压降（开启电压）之和。如将多个这样的电路相并联，就能用单一电源去驱动几乎任何数目的LED。

同时驱动几个LED的另一方法是，将若干个LED分别串联后再并联，如图3-52（b）所示。但这种电路耗电量较大。

3.6.2　LED数码管

LED数码管按各发光段电极连接方式分：有共阳极和共阴极两种。

数码管的7个笔段电极分别为A～G（有些资料中为小写字母），DP小数点，如图3-53所示。这八段发光管分别称为A、B、C、D、E、F、G和DP，通过八个发光段的不同组合，可以显示0～9（十进制）和0～15（十六进制）等16个数字字母，从而实现整数和小数的显示。

如图3-54所示，所谓共阳极是指笔画显示器上各段发光管的阳极是公共的（一般拼成一个“8”字加一个小数点），即作为一个引脚，而各个阴极互相隔离。所谓共阴方式，是指笔画显示器上各段发光管的阴极是公共的，即作为一个引脚，而阳极是互相隔离的。在使用时，共阳极的引脚接电源（VCC），共阴极的引脚接地。如果把多个这样的“8”字装在一起，就成了多位数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。例如：当段A、B、G、C、D接低电平，而其他段输入高电平时，则显示数字“3”。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

例如：当段A、B、G、C、D输入高电平，而其他段输入低电平时，则显示数字“3”。

常用数码管的内部结构如图3-55所示。

3.6.3　光电耦合器

光电耦合器也称光电隔离器或光耦器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时，发光器发出光线，受光器接收光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电→光→电”的转换。

光电耦合器是一种把电子信号转换成为光学信号，然后又恢复为电子信号的半导体器件。其内部电路框图及符号图如图3-56所示。