發光二極管（Light Emitting Diode，簡稱LED）是一種能夠將電能轉換為光能的半導體元件，廣泛應用于照明、顯示屏、指示燈等領域。正確接線對于LED的正常工作至關重要，如果極性接反，可能會導致LED無法點亮，甚至損壞電路。

一、發光二極管的極性判斷方法

LED只能在電流由正極（陽極）流向負極（陰極）時發光，因此在接線前，需要正確辨別其極性。以下是幾種常見的方法：

1. 引腳長度識別

一般來說，LED的兩個引腳長度不同，較長的為正極（陽極），較短的為負極（陰極）。但如果引腳已被剪短，則需使用其他方法輔助判斷。

2. 外殼扁平側標記

LED外殼底部通常有一側是扁平的，這一側對應于負極（陰極），而圓滑的一側為正極（陽極）。

3. 內部結構觀察

透過LED外殼可看到內部的金屬極片，通常較大的金屬片連接負極（陰極），較小的金屬片對應正極（陽極）。

4. 萬用表測量法

使用萬用表的二極管測量功能：

- 讓紅色表筆接觸LED一端，黑色表筆接觸另一端。

- 若顯示電壓（通常在0.6V-2.5V），則紅色表筆接的是正極，黑色表筆接的是負極。

- 若顯示“OL”或無反應，則極性相反，交換表筆重新測試。

5. 電源測試法

使用低壓直流電源（如3V紐扣電池或5V電源）是判斷LED極性的一種簡單有效的方法：

- 在LED兩端串聯一個適當的限流電阻（一般為330Ω-1kΩ），防止過大電流損壞LED。

- 將電源的正負極分別連接到LED的兩個引腳，觀察是否有光亮。

- 如果LED正常發光，說明接入電源正極的引腳為陽極；如果LED不亮，極性可能接反，可以交換引腳后再次測試。

此方法直觀且易于操作，能夠準確判斷LED的極性，確保接線正確，避免因接錯極性而損壞元件。

二、LED的正確接線方法

在使用LED時，除了確定極性，還需要正確接線，以保證其穩定運行并延長使用壽命。以下是標準的LED接線步驟：

1. 串聯限流電阻

直接將LED連接到電源可能會因過大電流而燒毀LED，因此必須串聯一個適當的限流電阻。限流電阻的計算公式如下：

電阻值 = （電源電壓 - LED工作電壓） ÷ LED工作電流

例如，對于一個工作電壓為2V，工作電流為20mA的LED，若使用5V電源，則限流電阻為：

（5V - 2V） ÷ 0.02A = 150Ω

2. 并聯電路連接多個LED

如果需要讓多個LED同時點亮，可以采用并聯方式連接。但為了保證每個LED的工作電流穩定，每個LED都應串聯一個限流電阻，以防止因電流分配不均導致亮度不一致或損壞LED。

- 在并聯電路中，所有LED的陽極相連，接電源正極；所有陰極相連，接電源負極。

- 由于LED的工作電壓可能存在細微差異，單獨串聯限流電阻有助于均衡電流，確保所有LED都能穩定發光。

3. 串聯電路連接多個LED

- 在某些應用中，LED可以串聯，以降低每個LED的限流電阻需求。

- 串聯LED時，總工作電壓為單個LED電壓的總和。例如，3個電壓為2V的LED串聯，需要至少6V的電源才能正常工作。

4. 驅動電路設計

如果需要控制LED的亮度或實現多級閃爍，可以使用PWM（脈寬調制）信號或專門的LED驅動芯片，如LM317、ULN2003等。

三、發光二極管的工作原理

LED的發光機制基于P-N結的半導體特性。P型半導體富含空穴，N型半導體則帶有自由電子。當外加正向電壓時，電子和空穴在P-N結區域相遇并復合，釋放出光能。發光顏色由半導體材料決定，例如：

- 紅光LED（GaP，波長620-750nm）

- 綠光LED（GaP，波長520-570nm）

- 藍光LED（GaN，波長450-495nm）

- 白光LED（通常為藍光LED搭配熒光粉）

LED的亮度和壽命受電流大小和散熱條件影響，因此在使用時需控制適當的工作電流，并采取散熱措施，以確保其穩定運行和延長使用壽命。

總結

發光二極管（LED）是一種高效、節能的電子元件，廣泛應用于各種場景。正確接線是確保LED穩定工作的關鍵，在接線前應仔細判斷其正負極，并確保使用適當的限流電阻，以避免損壞LED。在設計LED電路時，還需考慮功耗、驅動方式和散熱問題，以提高LED的使用壽命和工作效率。