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LED显示器结构及分类-电子技术

通过发光二极管芯片的适当连接(包括串联和并联)和适当的光学

结构。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点

可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。通

常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩

阵管统称为字符显示器。

(一)LED显示器结构

基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12排列而

成的。可实现0～9的显示。其具体结构有“反射罩式”、“条形七段

式”及“单片集成式多位数字式”等。

(1)反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，

将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每

个反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在装反射罩前，用压焊方法

在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好φ30μm的硅铝丝或金属引

线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩

对位粘合，然后固化。

反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。实封方式采用散射

剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方式是在上

方盖上滤波片和匀光膜，为提高器件的可靠性，必须在芯片和底板上

涂以透明绝缘胶，这还可以提高光效率。这种方式一般用于四位以上

的数字显示(或符号显示)。

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(2)条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化

镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把同样的七

条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂

包封起来。

(3)单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上(大圆片)，利

用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片

选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上

“鱼眼透镜”外壳。它们适用于小型数字仪表中。

(4)符号管、米字管的制作方式与数码管类似。

(5)矩阵管(发光二极管点阵)也可采用类似于单片集成式多位数字

显示器工艺方法制作。

(二)LED显示器分类

(1)按字高分：笔画显示器字高最小有1mm(单片集成式多位数码管

字高一般在2～3mm)。其他类型笔画显示器最高可达12.7mm(0.5

英寸)甚至达数百mm。

(2)按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。

(3)按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。(4)从各发

光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。

所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极(即P区)是公共

的，而阴极互相隔离。

所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极(即N区)是公共的，

而阳极是互相隔离的。如图13所示。

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(三)LED显示器的参数

由于LED显示器是以LED为基础的，所以它的光、电特性及极限参

数意义大部分与发光二极管的相同。但由于LED显示器内含多个发光

二极管，所以需有如下特殊参数：

1.发光强度比

由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以

各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发

光强度比。比值可以在1.5～2.3间，最大不能超过2.5。

2.脉冲正向电流

若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为IF，则在脉冲下，正

向电流可以远大于IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。

(四)LED显示器的应用指南

1.七段数码显示器

(1)如果数码宇航局为共阳极形式，那么它的驱动级应为集电极开

路(OC)结构，如图14(a)所示。

如果数码管为共阴极形式，它的驱动级应为射极输出或源极输出电

路，如图14(b)所示。

例如国产TTL集成电路CT1049、CT4049为集电极开路形式七段字

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形译码驱动电路;而CMOS集成电路CC4511为源极输出七段锁存、译

码驱动电路。

(2)控制数码管驱动级的控制电路(也称驱动电路)有静态式和动态

式两类。

①静态驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管

各用一个笔画译码器(如BCD码二-十进制译