用成光二极管制作的三基色原理演示仪

三色发光二极管是发光二极管中的一个新品种，它将发红、绿、蓝三种颜色光的PN结封装在同一只透明的管芯中，既可以使红、绿、蓝三种颜色的PN结分别发光，又可以使其中的任意两只PN结或者三只PN结同时发光，从而产生光的合成现象。笔者根据（电子报》的广告购买了一种高亮度三色发光二极管，该管采用类似集成电路的外形封装，在其顶部中央的透明圆窗之下，三只PN结呈品字形排列。该发光管有六只引出脚，三只PN结都有各自独立的正极与负极。经实际测量，红、绿、蓝色PN结的正向导通电压约为1.5V, 2.7V, 2.6V，其中蓝色PN结的导通电压低于2.6V是该管的又一个特殊之处。 三基色原理是形成彩色图像信息的基础，但是目前在课堂上尚无一种可以方便地演示三基色原理的仪器，于是笔者利用该管设计了如附图所示的三基色原理演示仪。将6只三色发光二极管排成一列，并将同一种颜色的PN结串联起来，组成一个变色发光单元。为方便制作起见，电源使用17V开关稳压电源。由于组成白光的红、绿、蓝三种色光比例不同，所以通过三种颜色PN结的电流也不相同，对此可以调整各发光单元的限流电阻将通过红色与绿色PN结的电流控制在9 - 12mA，将通过蓝色PN结的电流控制在4-5mA‘左右。在本电路中，与红、绿、蓝三种颜色PN结对应的限流电阻Rr. Rg., Rb分别为820Ω, 82Ω, 300Ω;对于不同型号的发光管，上述阻值可能会有所不同。为了满足演示实验的需要，笔者将10只这样的变色发光单元并联起来组成一个发光面，并用三只开关分别控制三种颜色的发光面。在结构上可将60只三色发光二极管按照6x10的阵列安装在一块万用实验电路板上，电路板上的孔距与管脚的距离刚好适合，省去了钻孔与制作印刷电路的麻烦。 演示时先分别闭合控制红、绿、蓝三种颜色发光面的开关，让学生观察一种颜色的PN结发光的情况，然后同时闭合任意两只或者三只开关，使任意两种或者三种颜色的PN结发光，直视发光时可以辨认出有两种或三种颜色的PN结在发光，但是用它近距离照射白色的纸板或墙壁，通过纸板或墙壁的反射，观察到的却是单色光混合后形成的复色光。这个实验现象直观，操作简便，通过直射光与反射光的对比，学生很快就明白了什么叫做三墓色原理。