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三色發(fā)光二極管是發(fā)光二極管中的一個新品種，它將發(fā)紅、綠、藍(lán)三種顏色光的PN結(jié)封裝在同一只透明的管芯中，既可以使紅、綠、藍(lán)三種顏色的PN結(jié)分別發(fā)光，又可以使其中的任意兩只PN結(jié)或者三只PN結(jié)同時發(fā)光，從而產(chǎn)生光的合成現(xiàn)象。筆者根據(jù)<電子報)的廣告購買了一種高亮度三色發(fā)光二極管，該管采用類似集成電路的外形封裝，在其頂部中央的透明圓窗之下，三只PN結(jié)呈品字形排列。該發(fā)光管有六只引出腳，三只PN結(jié)都有各自獨立的正極與負(fù)極。經(jīng)實際測量，紅、綠、藍(lán)色PN結(jié)的正向?qū)妷杭s為1．5V、2．7V、2．6V，其中藍(lán)色PN結(jié)的導(dǎo)通電壓低于2．9V是該管的又一個特殊之處。
三基色原理是形成彩色圖像信息的基礎(chǔ)，但是目前在課堂上尚無一種可以方便地演示三基色原理的儀器，于是筆者利用該管設(shè)計了如附圖所示的三基色原理演示儀。將6只三色發(fā)光二極管排成一列，并將同一種顏色的PN結(jié)串聯(lián)起來，組成一個變色發(fā)光單元。為方便制作起見，電源使用17V開關(guān)穩(wěn)壓電源。由于組成白光的紅、綠、藍(lán)三種色光比例不同，所以通過三種顏色PN結(jié)的電流也不相同，對此可以調(diào)整各發(fā)光單元的限流電阻將通過紅色與綠色PN結(jié)的電流控制在9～12mA，將通過藍(lán)色PN結(jié)的電流控制在4～5mA左右。在本電路中，與紅、綠、藍(lán)三種顏色PN結(jié)對應(yīng)的限流電阻RR、R6、RB分別為820Ω、82Ω、300Ω，對于不同型號的發(fā)光管，上述阻值可能會有所不同。為了滿足演示實驗的需要，筆者將10只這樣的變色發(fā)光單元并聯(lián)起來組成一個發(fā)光面，并用三只開關(guān)分別控制三種顏色的發(fā)光面。在結(jié)構(gòu)上可將60只三色發(fā)光二極管按照6×10的陣列安裝在一塊萬用實驗電路板上，電路板上的孔距與管腳的距離剛好適合，省去了鉆孔與制作印刷電路的麻煩。
演示時先分別閉合控制紅、綠、藍(lán)三種顏色發(fā)光面的開關(guān)，讓學(xué)生觀察一種顏色的PN結(jié)發(fā)光的情況，然后同時閉合任意兩只或者三只開關(guān)，使任意兩種或者三種顏色的PN結(jié)發(fā)光，直視發(fā)光時可以辨認(rèn)出有兩種或三種顏色的PN結(jié)在發(fā)光，但是用它近距離照射白色的紙板或墻壁，通過紙板或墻壁的反射，觀察到的卻是單色光混合后形成的復(fù)色光。這個實驗現(xiàn)象直觀，操作簡便，通過直射光與反射光的對比，學(xué)生很快就明白了什么叫做三基色原理。
