1.5 光电及显示元件
工控电路板常见的光电及显示器件有LED、数码管、红外发射及接收器件、光电耦合器、显示器、光纤组件、激光元件和模块，我们将光电耦合器放在集成电路类别里单独介绍。
1.5.1 LED（发光二极管）和数码管
在工控电路板中，各种颜色的LED用来指示电路的工作状态，通常，绿色LED用来指示电源开启或是机器的正常运行状态，红色LED用来指示错误及报警状态。通过观察LED的亮灯状态，结合机器操作手册，可以大致清楚机器的故障类型，为维修入手提供依据。发光二极管是极不容易损坏的器件，即使损坏，对电路的正常工作也不会构成实质影响。
白光LED因为发光效率高，寿命长，近些年来得到很大发展。
数码管也是由若干LED组成，通过芯片控制不同的发光段组合来得到显示的字符或图形。LED管和数码管外形见图1.32。
图1.32 LED管和数码管
1.5.2 红外发射及接收器件
红外线发射管属于二极管类，正向通电后可以发射某个波长的红外线，并有一定的辐射范围。如图1.33所示。
图1.33 红外发射及接收器件外形
红外线接收管有两种，一种是光电二极管，另一种是光电三极管。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。
光电三极管在将光信号转化为电信号的同时，也把电流放大了。因此，光电三极管也分为两种，分别是NPN型和PNP型。
红外发射及接收器件可以组合成很多应用，如红外线遥控、数据传输、光强检测、安全控制等。
1.5.3 显示器
工控行业中，早期的显示器是CRT（阴极射线管）显示器，现在多使用LCD（液晶显示器）。CRT显示器体积较大、笨重，相对耗电及故障率高，但色度还原较LCD要好，对显示颜色要求比较苛刻的场合还有用到；液晶显示器体积小、耗电少、相对寿命长、故障率低，在很多显示场合已经取代CRT显示器。如图1.34所示。
图1.34 CRT显示器和LCD
CRT主要有五部分组成：电子枪（Electron Gun），偏转线圈（Deflection coils），荫罩（Shadow mask），荧光粉层（Phosphor）及玻璃外壳。它是通过阴极发射电子束轰击荧光屏来发光的，电子束的发射方向由偏转线圈通电后产生的磁场来控制。
CRT显示器的常见故障有：屏幕无显示、水平一条亮线、垂直一条亮线、屏幕显示模糊、屏幕有消隐线等，这些故障的维修可以参照显像管电视机的维修，早期各类维修书籍也都有介绍。
LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。液晶本身不发光，需要背景光源，所以我们看到的LCD都离不开背景灯，有些背景灯使用高压灯管，其原理和日常所见日光灯相同；现在有些LCD已经使用LED光源做背景灯，做到更加节能并增加可靠性。
工控行业常见的LCD液晶屏包括以下几部分：
①高压板：将主板的5V或12V电压转换为几百伏以上的高压供灯管使用。
②灯管：提供显示背景光。
③控制电路：负责主机与液晶屏的数据处理。
④排线：负责主机与控制电路的数据传递。
⑤液晶屏部分：最基本有背光纸（反光用），光导板，柔光膜、聚光膜2～3张，最后（也就是面对的最前面一层）是液晶板；根据液晶屏的档次，这些结构还有些不同。
液晶屏产生的故障大致有这样几种：白屏、花屏、黑屏、屏暗、发黄、显示模糊等。
这些故障中相对而言较容易维修的是屏暗、发黄、白斑。屏暗其实就是灯管老化了，直接更换就行。发黄和白斑均是背光源的问题，通过更换相应背光片或导光板均可解决。
白屏、花屏、黑屏基本均是由于电路故障产生的。首先应该排除屏线的断裂，而后看电压是否已经加到屏上，再依次检查后级是否有高压及负压输出、主控制芯片是否工作等。有相当一部分花屏是由于行驱动没有工作，少部分的花屏是由于行或列的驱动模块损坏。
显示模糊、若有若无，甚至看不到显示字符或图像，是屏的对比度发生变化。而对比度与屏上电路的负电压有关，改变负压的大小可以调节屏的对比度。某些屏可以通过相应电路的电位器进行调节，某些屏是通过软件来调节的，如果不能调整，则要从分析负压电路结构入手查找。
1.5.4 光纤组件、激光元件
光纤在工控设备的数据传输应用越来越多，如在数字伺服和传动系统数据通信中使用SERCOS总线，就使用光纤来传输数据。另外某些设备的激光束也使用光纤来传输。如图1.35（a）所示。
最常见的激光元件是激光二极管，如图1.35（b）所示，其本质上也是一个半导体二极管，具有二极管的特点。激光二极管常见故障就是老化，测量判断方法如下。
图1.35 光纤及激光二极管
用指针万用表R×1k或R×10k挡测量其正、反向电阻值。正常时，正向电阻值为20～40kΩ，反向电阻值为∞（无穷大）。若测得正向电阻值已超过50kΩ，则说明激光二极管的性能已下降。若测得的正向电阻值大于90kΩ，则说明该二极管已严重老化，不能再使用了。