Dioda LED (lub Light Emitting Diode) to dioda optyczna, która emituje energię świetlną w postaci "fotonów", gdy jest spolaryzowana do przodu. W elektronice proces ten nazywamy elektroluminescencją. Barwa światła widzialnego emitowanego przez diody LED waha się od niebieskiego do czerwonego i jest określana przez długość fali widmowej emitowanego światła, która z kolei zależy od różnych zanieczyszczeń dodawanych do materiałów półprzewodnikowych podczas ich procesu produkcyjnego.
LEDy mają wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi lampami i oprawami, a być może najważniejsza z nich to ich mały rozmiar, trwałość, różnorodna kolorystyka, niski koszt i łatwa dostępność, możliwość łatwego łączenia z różnymi innymi elementami elektronicznymi w sposób cyfrowy diagramy.
Jednak główną zaletą diod LED jest to, że ze względu na ich niewielkie rozmiary, niektóre z nich można skoncentrować w jednym kompaktowym opakowaniu, tworząc tak zwany wskaźnik siedmiosegmentowy.
Siedmiosegmentowy wskaźnik składa się z siedmiu diod LED (stąd jego nazwa),ułożone w prostokąt, jak pokazano na rysunku. Każda z siedmiu diod LED nazywana jest segmentem, ponieważ gdy świeci, segment tworzy część cyfry (dziesiętnej lub szesnastkowej). Czasami w jednym pakiecie używana jest ósma dodatkowa dioda LED. Służy do wyświetlania kropki dziesiętnej (DP), umożliwiając w ten sposób wyświetlanie kropki dziesiętnej, jeśli dwa lub więcej wyświetlaczy 7-segmentowych jest połączonych razem, aby reprezentować liczby większe niż dziesięć.
Każdy z siedmiu segmentów LED wyświetlacza jest podłączony do odpowiedniej podkładki rzędu styków, umieszczonej bezpośrednio na prostokątnej plastikowej obudowie wskaźnika. Kołki LED są oznaczone literami od a do g, reprezentującymi każdy pojedynczy segment. Pozostałe piny segmentów LED są ze sobą połączone i tworzą wspólny zacisk.
Tak więc przesunięcie w przód zastosowane do odpowiednich pinów segmentów LED w określonej kolejności spowoduje, że niektóre segmenty zaświecą się, a pozostałe pozostaną przyciemnione, podświetlając w ten sposób żądany znak wzorca liczbowego, który ma być pokazany na wyświetlaczu. Pozwala nam to reprezentować każdą z dziesięciu cyfr dziesiętnych od 0 do 9 na wyświetlaczu 7-segmentowym.
Wspólne wyjście jest zwykle używane do określenia typu wyświetlacza 7-segmentowego. Każda dioda LED wyświetlacza ma dwa przewody połączeniowe, z których jeden nazywa się odpowiednio „anodą”, a drugi „katodą”. Dlatego siedmiosegmentowy wskaźnik LED może mieć dwa rodzaje konstrukcji obwodu - ze wspólną katodą(OK) i wspólna anoda (OA).
Różnica między tymi dwoma typami wyświetlaczy polega na tym, że w projekcie OK katody wszystkich 7 segmentów są ze sobą bezpośrednio połączone, podczas gdy w projekcie ze wspólną anodą (OA) anody wszystkich 7 segmentów są połączone ze sobą. Oba schematy działają w następujący sposób.
- Wspólna katoda (OK) - połączone katody wszystkich segmentów LED mają poziom logiczny „0” lub są podłączone do wspólnego przewodu. Poszczególne segmenty są oświetlone poprzez doprowadzenie ich wyjścia anodowego do logicznego „wysokiego” lub logicznego „1” przez rezystor ograniczający w celu przesunięcia poszczególnych diod LED do przodu.
- Wspólna anoda (OA) - anody wszystkich segmentów LED są połączone i mają poziom logiczny „1”. Poszczególne segmenty wskaźnika świecą się, gdy każda konkretna katoda jest podłączona do masy, logicznego „0” lub sygnału o niskim potencjale przez odpowiedni rezystor ograniczający.
Ogólnie rzecz biorąc, wyświetlacze siedmiosegmentowe ze wspólną anodą są bardziej popularne, ponieważ wiele obwodów logicznych może pobierać więcej prądu niż może dostarczyć zasilacz. Należy również zauważyć, że wyświetlacz ze wspólną katodą nie jest bezpośrednim zamiennikiem w obwodzie wyświetlacza ze wspólną anodą. I odwrotnie – jest to równoznaczne z włączeniem diod LED w przeciwnym kierunku, a zatem nie nastąpi emisja światła.
Chociaż 7-segmentowy wskaźnik można uznać za pojedynczy wyświetlacz, nadal jestskłada się z siedmiu pojedynczych diod LED w jednym pakiecie i jako takie diody te muszą być chronione przed przetężeniem. Diody LED emitują światło tylko wtedy, gdy są przesunięte w kierunku przewodzenia, a ilość emitowanego światła jest proporcjonalna do prądu przewodzenia. Oznacza to tylko, że intensywność diody LED wzrasta w przybliżeniu liniowo wraz ze wzrostem prądu. Tak więc, aby uniknąć uszkodzenia diody LED, ten prąd przewodzenia musi być kontrolowany i ograniczany do bezpiecznej wartości przez zewnętrzny rezystor ograniczający.
Takie siedmiosegmentowe wskaźniki nazywane są statycznymi. Ich istotną wadą jest duża ilość wyjść w pakiecie. Aby wyeliminować tę wadę, stosuje się schematy dynamicznej kontroli wskaźników siedmiosegmentowych.
Wskaźnik siedmiosegmentowy zyskał dużą popularność wśród radioamatorów, ponieważ jest łatwy w użyciu i łatwy do odczytania.
