发光二极管中的电阻器
【导读】当电流通过时，LED（发光二极管）就会发光。为 LED 供电的简单电路是一个带有串联电阻和 LED 的电压源。这种电阻器通常称为镇流电阻器。镇流电阻用于限制通过 LED 的电流并防止电流过大而烧坏 LED。如果电压源等于 LED 的压降，则不需要电阻。LED 还可采用集成封装，并配有用于 LED 操作的正确电阻器。
当电流通过时，LED（发光二极管）就会发光。为 LED 供电的简单电路是一个带有串联电阻和 LED 的电压源。这种电阻器通常称为镇流电阻器。镇流电阻用于限制通过 LED 的电流并防止电流过大而烧坏 LED。如果电压源等于 LED 的压降，则不需要电阻。LED 还可采用集成封装，并配有用于 LED 操作的正确电阻器。
LED用电阻
使用欧姆定律和基尔霍夫电路定律可以轻松计算镇流电阻器的电阻 。从电压源中减去额定 LED 电压，然后除以所需的 LED 工作电流：
R=V?VLEDI
其中V是电压源，V LED是 LED 电压，I 是 LED 电流。这样您就可以找到正确的电阻来实现 LED 的正常运行。
这种带有镇流电阻的简单 LED 电路可用作 DVD 播放器或计算机显示器的电源指示灯。尽管该电路广泛应用于消费电子产品中，但其效率并不高，因为电压源的剩余能量被镇流电阻耗散。因此，有时会应用更复杂的电路来提供更好的能效。
简单 LED 电路示例
在以下示例中，电压为 2 V、电流为 30 mA 的 LED 必须连接到 12 V 电源。
电阻与LED串联
镇流电阻可以使用以下公式计算：R=V?VLEDI=12?20.03=333Ω
电阻器的阻值必须为 333 Ω。如果无法获得值，请选择下一个更高的电阻值，以将电流保持在 LED 限值以下。
串联电路中的多个 LED
三个 LED 串联
通常多个 LED 通过串联连接到单个电压源。这样多个电阻就可以共享相同的电流。由于流过所有串联 LED 的电流相等，因此它们应该是同一类型。请注意，点亮该电路中的一个 LED 所消耗的功率与点亮多个串联 LED 所消耗的功率相同。电压源必须为 LED 和电阻器的压降之和提供足够大的电压。通常，电压源比 LED 电压总和高 50%。或者，可以使用较低的电压源和较低的电流，通过使用更多数量的 LED 来补偿每个单独 LED 的较低亮度。此外，由于负载较低，热损失更少，LED 的使用寿命更长。
多个 LED 串联示例
LED串联电路
在此示例中，两个 LED 串联连接。一个红色 LED 的电压为 2 V，一个蓝色 LED 的电压为 4.5 V。两者的额定电流均为 30 mA。基尔霍夫电路定律告诉我们，电路上的电压降之和为零。因此，电阻电压必须等于电压源减去 LED 压降之和。根据欧姆定律我们计算镇流电阻的阻值：
R=V?VLED1?VLED2I=12?2?4.50.03=183.3Ω
电阻器的阻值必须至少为 183.3 Ω。请注意，电阻器两端的电压降为 5.5 V。可以在电路中连接额外的 LED。
并联电路中的多个 LED
LED 并联
LED 可以并联，但比串联电路会产生更多问题。LED 的正向电压必须紧密匹配，否则只有电压的 LED 才会亮起，并可能因电流过大而烧毁。即使 LED 具有相同的规格，由于生产工艺的差异，它们的 IV 特性的匹配也可能很差。这会导致 LED 通过不同的电流。为了限度地减少电流差异，并联 LED 的每个分支通常都有一个镇流电阻。
LED 是如何工作的？
LED 的典型电流电压曲线LED（发光二极管）是一种半导体器件。它本质上是一个 PN 结，每侧都有一根引线。理想二极管在正向偏置时电阻为零，在反向偏置时电阻无穷大。然而，在实际的二极管中，二极管两端必须存在少量电压才能使其导通。该电压以及其他特性由二极管的材料和结构决定。当正向偏置电压变得足够大时，结一侧的多余电子开始与另一侧的空穴结合。当这种情况发生时，电子会陷入能量较低的状态并释放能量。在 LED 中，这种能量以光子的形式释放。LED 的制造材料决定了波长，从而决定了发射光的颜色。个 LED 是用砷化镓制成的，发出红光。如今，LED 由多种材料制成，可以发出多种颜色。电压范围从红色 LED 的约 1.6 V 到紫外线 LED 的约 4.4 V。了解正确的电压非常重要，因为在二极管上施加过多的电压可能会产生超出 LED 安全处理能力的电流。
如今的 LED 有低功率和高功率两种。通常，与同等亮度的白炽灯泡相比，LED 发出的热量更少，耗电量也更少。它们的使用寿命也比同等灯泡更长。LED 广泛用于照明和光传感应用。
使用 LED 作为光电二极管
LED 可用作光电二极管。光电二极管是一种半导体，其行为方式与 LED 相反。LED 在传导时会发光，而光电二极管在暴露于正确波长的光时会产生电流。当 LED 暴露在低于其正常工作波长的光时，就会表现出这种特性。这使得 LED 可用于光传感器和光纤通信电路等电路。
LED符号
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