發(fā)光二極管中的電阻器

當(dāng)電流通過時，LED（發(fā)光二極管）就會發(fā)光。為 LED 供電的簡單電路是一個帶有串聯(lián)電阻和 LED 的電壓源。這種電阻器通常稱為鎮(zhèn)流電阻器。鎮(zhèn)流電阻用于限制通過 LED 的電流并防止電流過大而燒壞 LED。如果電壓源等于 LED 的壓降，則不需要電阻。LED 還可采用集成封裝，并配有用于 LED 操作的正確電阻器。

LED用電阻

使用歐姆定律和基爾霍夫電路定律可以輕松計算鎮(zhèn)流電阻器的電阻 。從電壓源中減去額定 LED 電壓，然后除以所需的 LED 工作電流：

R=V?VLEDI

其中V是電壓源，V LED是 LED 電壓，I 是 LED 電流。這樣您就可以找到正確的電阻來實現(xiàn) LED 的正常運行。

這種帶有鎮(zhèn)流電阻的簡單 LED 電路可用作 DVD 播放器或計算機顯示器的電源指示燈。盡管該電路廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品中，但其效率并不高，因為電壓源的剩余能量被鎮(zhèn)流電阻耗散。因此，有時會應(yīng)用更復(fù)雜的電路來提供更好的能效。

簡單 LED 電路示例

在以下示例中，電壓為 2 V、電流為 30 mA 的 LED 必須連接到 12 V 電源。

電阻與LED串聯(lián)

鎮(zhèn)流電阻可以使用以下公式計算：R=V?VLEDI=12?20.03=333Ω　

電阻器的阻值必須為 333 Ω。如果無法獲得值，請選擇下一個更高的電阻值，以將電流保持在 LED 限值以下。

串聯(lián)電路中的多個 LED

三個 LED 串聯(lián)

通常多個 LED 通過串聯(lián)連接到單個電壓源。這樣多個電阻就可以共享相同的電流。由于流過所有串聯(lián) LED 的電流相等，因此它們應(yīng)該是同一類型。請注意，點亮該電路中的一個 LED 所消耗的功率與點亮多個串聯(lián) LED 所消耗的功率相同。電壓源必須為 LED 和電阻器的壓降之和提供足夠大的電壓。通常，電壓源比 LED 電壓總和高 50%?；蛘撸梢允褂幂^低的電壓源和較低的電流，通過使用更多數(shù)量的 LED 來補償每個單獨 LED 的較低亮度。此外，由于負載較低，熱損失更少，LED 的使用壽命更長。

多個 LED 串聯(lián)示例

LED串聯(lián)電路

在此示例中，兩個 LED 串聯(lián)連接。一個紅色 LED 的電壓為 2 V，一個藍色 LED 的電壓為 4.5 V。兩者的額定電流均為 30 mA?；鶢柣舴螂娐范筛嬖V我們，電路上的電壓降之和為零。因此，電阻電壓必須等于電壓源減去 LED 壓降之和。根據(jù)歐姆定律我們計算鎮(zhèn)流電阻的阻值：

R=V?VLED1?VLED2I=12?2?4.50.03=183.3Ω

電阻器的阻值必須至少為 183.3 Ω。請注意，電阻器兩端的電壓降為 5.5 V?？梢栽陔娐分羞B接額外的 LED。

并聯(lián)電路中的多個 LED

LED 并聯(lián)

LED 可以并聯(lián)，但比串聯(lián)電路會產(chǎn)生更多問題。LED 的正向電壓必須緊密匹配，否則只有電壓的 LED 才會亮起，并可能因電流過大而燒毀。即使 LED 具有相同的規(guī)格，由于生產(chǎn)工藝的差異，它們的 IV 特性的匹配也可能很差。這會導(dǎo)致 LED 通過不同的電流。為了限度地減少電流差異，并聯(lián) LED 的每個分支通常都有一個鎮(zhèn)流電阻。

LED 是如何工作的？

LED 的典型電流電壓曲線LED（發(fā)光二極管）是一種半導(dǎo)體器件。它本質(zhì)上是一個 PN 結(jié)，每側(cè)都有一根引線。理想二極管在正向偏置時電阻為零，在反向偏置時電阻無窮大。然而，在實際的二極管中，二極管兩端必須存在少量電壓才能使其導(dǎo)通。該電壓以及其他特性由二極管的材料和結(jié)構(gòu)決定。當(dāng)正向偏置電壓變得足夠大時，結(jié)一側(cè)的多余電子開始與另一側(cè)的空穴結(jié)合。當(dāng)這種情況發(fā)生時，電子會陷入能量較低的狀態(tài)并釋放能量。在 LED 中，這種能量以光子的形式釋放。LED 的制造材料決定了波長，從而決定了發(fā)射光的顏色。個 LED 是用砷化鎵制成的，發(fā)出紅光。如今，LED 由多種材料制成，可以發(fā)出多種顏色。電壓范圍從紅色 LED 的約 1.6 V 到紫外線 LED 的約 4.4 V。了解正確的電壓非常重要，因為在二極管上施加過多的電壓可能會產(chǎn)生超出 LED 安全處理能力的電流。

如今的 LED 有低功率和高功率兩種。通常，與同等亮度的白熾燈泡相比，LED 發(fā)出的熱量更少，耗電量也更少。它們的使用壽命也比同等燈泡更長。LED 廣泛用于照明和光傳感應(yīng)用。

使用 LED 作為光電二極管

LED 可用作光電二極管。光電二極管是一種半導(dǎo)體，其行為方式與 LED 相反。LED 在傳導(dǎo)時會發(fā)光，而光電二極管在暴露于正確波長的光時會產(chǎn)生電流。當(dāng) LED 暴露在低于其正常工作波長的光時，就會表現(xiàn)出這種特性。這使得 LED 可用于光傳感器和光纖通信電路等電路。

LED符號