在電壓合適的情況下,發光二極管可以不串電阻嗎?

Dear不離30367142


不可以,發光二極管不可以直接接在一定的電壓中,必須要加限流電阻,否則發光二極管很容易壞掉。

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發光二極管為什麼不能直接接在電壓中

發光二極管之所以不能直接接在電壓兩端主要是由兩個原因引起的:1)正向壓降不一致;2)電流變化大。下面介紹原因。

二極管的正向壓降大小不一

發光二極管也是二極管,具有二極管相似的特性。發光二極管在正常工作的時候都會有一個正向壓降VF,該VF並非是一個確定的值,而是一個範圍,以紅色發光二極管為例,VF的範圍是(1.7-2.2)V,並且每個發光二極管的特性一致性都不好,稍有區別,所以很難找到一個對所有二極管都合適的電壓。

二極管導通後的電流變化大

上圖是發光二極管的特性曲線,從中可以看出當發光二極管兩端的電壓一旦超過死區電壓後,流過發光二極管的電流就呈現指數增大,即使兩端的電壓變化一點點,也會引起發光二極管電流的增大。

綜上所述,二極管不能直接接在電壓兩端。

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二極管的正確接法

二極管一般具有兩種驅動方式,第一種方式是和限流電阻串聯在電壓中;第二種方式是用恆流源驅動。

恆壓驅動

為了防止電流過大把發光二極管燒壞,需要將發光二極管和一個限流電阻串流。該電阻的取值通過如下公式計算得出:

R = (V-VF)/I。

其中VF為發光二極管的正向壓降,I為希望流過的電流。以紅色發光二極管為例,其正向壓降VF的範圍為(1.7-2.2)V,工作電流為2-25mA,將其帶入公式中即可計算出限流電阻的大小。

這種驅動方式一般用在LED數量較少的情況中,如用作電源指示燈、報警指示燈電路中。如果所驅動的二極管數量比較多可以考慮採用恆流源驅動。

恆流驅動

所謂恆流源,就是保正流過發光二極管的電流一致,這樣可以保證每個發光二極管的亮度比較一致,恆流源驅動發光二極管的基本原理如下圖所示。

恆流源驅動在家居照明行業應用廣泛,由於所有LED都是串聯在一起的,所以只要有一個LED發生損壞,就導致所有的LED不亮。

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兩種驅動方式比較

限流電阻的方式,多用在LED數量比較少的情況中,其優點是電路簡單,缺點是由於發光二極管的正向壓降不一致,所以多個使用時亮度也有差別。

恆流源驅動方式,可以保證每個發光二極管的亮度基本一致,但是個別LED燈珠損壞會影響所有的LED正常工作。

總之,發光二極管不可以直接接在電源中。

以上就是這個問題的回答,感謝留言、評論、轉發。更多電子設計、硬件設計、單片機等內容請關注本頭條號:玩轉嵌入式。感謝大家。


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在電壓合適的情況下,LED燈可以不串電阻嗎?

⭕️【小製作經驗分享】可以不串!

我在組裝LED燈具時從來不加電阻,其理由是:

1⃣️必須確保標準的穩壓,(比如手機充電器的穩壓輸出)、及電池等!

2⃣️弄準LED燈珠的耐壓值(有的弄不準就用調壓電源通電試驗,小的不超過2v,中的不超過2.5v,汽車上的聚光LED燈為準4V)

3⃣️什麼情況下才用電阻(比如輸出電壓比LED耐壓值偏高才用10~20歐不等的電阻串聯來起到降壓作用)

4⃣️象那種灘頭上購買的拾元錢一隻的LED燈,它內部有麻將牌大的小電路板先用阻容降壓,後經簡易電路處理,它通電後因為沒有穩壓,電湧對電珠有突然一亮的感覺。這種燈只要在直流輸出線上串一隻電感就行,功率大小可選磁體的大小,線徑的大小。

我也修了幾個這種類型的燈,凡電源壞了,LED燈珠不全壞,還有大部分好燈珠時,我用線給壞燈珠短路後串聯在電路中,選擇一個固定輸出電源,因為電壓較高,怕湧電傷燈珠,我就在輸出端串一隻電感(從日光燈電子鎮流器的電路板上拆一隻磁環,繞滿線,串在電路中開燈時先暗後亮,從電壓測量中發現電壓是不斷升到標稱電壓的,對LED有保護作用。)

5⃣️我組裝了好多照明燈,都是用舊手機電池並和串聯組裝,有用4v電源的,電壓不相適配時用電阻串,汽車LED燈正好12V對三節手機鋰電池串聯為12v,什麼電阻也不要,因為電源是穩壓的鋰電池,已組裝使用幾年了,一切正常。

🚪經驗總結:

*利用電池恆壓供LED燈做電源,如果電壓與燈珠耐壓值不配,可選10~20歐以內的金屬膜電阻降壓,如果電壓相配就不需要電阻。

*如LED燈珠串聯後接幾十伏的電壓時,在有穩壓電源時,為了穩住湧電,可從電子鎮流器中取一隻高頻輸出的小方塊磁感變壓器,利用上面現成的線,既有降壓作用又有緩衝湧電功能,因為磁感體繞成的線圈比普通電感功效強,我已裝並使用著,當打開直流電路開通時,電壓表指針是慢慢上升直到標準供電電壓,對保護燈泡十分有利!

謝謝你的閱讀🙏!


許科雲


這裡涉及到兩個問題,一是怎樣理解“電壓合適”,二是此LED的用途是什麼。

如果被點亮的LED是用來作指示燈是可以的。我用1w的白光LED燈珠做了試驗:電壓2.4ⅴ開始發光,2.5v看上去已經很亮了,此時電流4mA,2.6ⅴ電流23mA,3.0ⅴ電流200mA。

如用作指示燈,2.5v~2.6Ⅴ既可被認定為“電壓合適”(此時LED只工作在滿功率的10%左右)。因此不加限流電阻完全沒有問題。不過,如此合適的電壓到哪裡去找也是個問題,要是用電阻降壓,問題豈不是又回到了原點。


如果用於照明情況就大不一樣了。像這種1w的燈珠,典型工作電流一般在300~330mA,而且需要加裝散熱片。這時要認定“合適電壓”就很複雜了。每顆LED燈珠在出廠時都標有ⅤF值,但它是25℃時的測試值,用來做“合適電壓”顯然是不行的。況且LED燈珠是按0.1ⅴ差異來分檔的,既使位於同一檔VF值的燈珠,如按統一電壓供電,最大電流差異也會達到幾十mA,這會導致成品燈的一致性很差。

然而這還僅僅是靜態狀況。因為隨著燈珠芯片溫度的不斷上升,ⅤF值還會降低。當芯片溫度上升至80℃時,電流會增長近一倍,而且還會隨溫度不斷變化。請問這個“合適電壓”該如何硧定?既使按80℃的ⅤF值來定,也要留出很大的餘量,因為散熱片積滿灰塵後散熱狀況還會變差,而LED的壽命是隨溫度上升而急劇下降的


由於LED的一致性不是很好,因此要做到既不超溫又能接近滿功率工作,這就需要通過實驗為每個光源硧定“一組”和外界溫度一一對應的 “合適電壓”。這顯然是行不通的。

實際上在照明燈具中,既使加了限流電阻,其作用也非常有限,因為要實現很好的“限流”,限流電阻上的壓降不應小於LED的ⅤF值。也就是說耗電50W的照明燈具,至少要在限流電阻上消耗25W以上的功率才能實現較好的限流。這樣的燈具都可當電暖器來用了。

因此,既使是用“合適電壓”供電,不加限流電阻也只能用在功率餘量很大的指示燈方面;如果沒有合適電壓,可通過加限流電阻來解決問題。而在大功率的照明領域,無論加不加限流電阻,基本上都是行不通的。一定要採用恆流電源來供電。以上是我的回答。


四重奏6028217


看到這個問題的答案,五花八門,說什麼的都有。

為某些網友的電子電路基本常識感到著急。

在回答這個問題之前,先科普一下幾個電路的常識:

1)歐姆定律,電流I=電壓U/電阻R,當電壓給空時,流過迴路的電流等於電壓除於迴路的電阻 。

2)電壓源(也就是我們通常所稱的電源),理想的電壓源輸出的電壓是一個恆定的數值,比如12V,5V,3.3V等,除此之外,輸出的電阻(電源的內阻)等於0,不管負載怎麼變化,輸出的電壓都恆定不變,實際上輸出的電阻非常小,可能就幾毫歐, 幾十毫歐。

3)電流源,理想的電流源輸出的電流是一個恆定的數值,比如10A,5A,1A等,輸出的電阻無窮大,不管負載怎麼變化,輸出的電流都恆定不變。

4)電路上的電壓源串聯,如果正極與負極相連,則迴路總的電壓為電源1的電壓+電源2的電壓。如果同極性相連,則迴路總的電壓為兩電壓源電壓相減。

5)發光二極管等效模型,二極管可以等效為一個電壓源並上一個小阻抗的等效電阻。

如下圖,電壓源的電壓為導通電壓,等效小阻抗電阻為斜率;

6)發光二極管的溫度特性,任何電子元器件在溫度變化的情況下,其電氣參數都會發生變化。比如發光二極管的導通電壓,隨著溫度升高而降低,等效小阻抗也會隨著溫度而變化。

7)發光二極管消耗的功率等於導通電壓*流過的電流,發光二極管的亮度取決於流過發光二極管的電流。電流大,亮度大,超過一定電流之後,亮度達到飽和,基本上不變化了。

簡單的驅動電路是電源通過串一個電阻進行驅動;

根據發光二極管的驅動條件,電源電壓必須大於發光二極管的導通電壓。

流過發光二極管的電流必須達到一定數值,,以保證發光亮度,比如20mA,並且儘量變化小,以保證一致的亮度和功耗。

正是這樣串聯電阻的存在,使得很容易滿足上述兩個條件。

因為整個電路的電流等於電源電壓(V-Vth)/(R+r),其中V是電源電壓,Vth是二極管的導通電壓,R是串聯的電阻,r的二極管等效電阻,從下面的曲線,當電流變化80mA時,導通電壓變化了0.2V,等效阻抗為2.5歐。



導通電壓比如2.0V,我們可以選擇5v的電源,以滿足低溫時依然能滿足導通條件,

電流選擇為20mA,比如我們要選擇20mA的電流,可以選擇150歐的電阻,而等效阻抗遠小於190歐, 可以忽略不計;

當溫度變化時,比如從25度變成了-25度,這個時間導通電壓可能變成了2.4V, 等效電阻變成了5歐, 此時電流變成了(5-2.4)/(150+5)=16.7mA,和25度的20mA變化不大,因此能保證發光和基本一致的亮度。

如果沒有這個限流電阻,我們直接採用在25度時剛才能導通的電壓,並微調電壓使得流過的電流達到20mA,這個時候電壓大概是2.0+2.5*20mA=2.05V.

當溫度降低時,導通電壓變成了2.4V,發光二極管根本就沒有辦法導通了,可能還能微亮。

當溫度升高時,導通電壓變成了1.8V,等效電阻變成了1歐,此時電流=(2.05-1.8)/1=250mA,可能要把發光二極管燒了。

根本沒有辦法正常工作;

當用恆流來驅動二極管時,除了恆流源芯片之外,我們可能看不到電阻。

這個時候是通過恆流芯片調節了輸出電阻,並不是沒有電阻。

而且這種有負反饋的機制,可以根據工作情況動態調整發光二極管兩端的電壓,使得工作電流穩定。

這種恆流驅動,加在二極管兩端的電壓不是固定值,而是動態變化的。


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發光二極管啟動的時候有電容效應,電流太大,就是在工作時候,電壓稍微一點變化會引起電流的鉅變,所以一般發光二極管需要使用恆流驅動,而不是恆壓控制,所以即使電壓再合適,也需要考慮到LED是非線性元件,加裝電阻來保證電流的平穩,只有流過發光二極管的電流恆定,發光二極管的光衰和壽命才可以得到保證,請關注:容濟點火器

發光二極管有多種規格,電壓範圍有點不一樣,比如紅色的是1.7到2.5伏,綠色的是2.0到2.4伏,藍色的是1.9到2.4伏,藍白的是3.0到3.8伏,電流一般5-20毫安之間,一般控制在10毫安多一點,儘量不要超過15毫安,當然一些高亮的會有100多毫安,具體要看參數。如果電流超過規定值,會猛地發熱引起嚴重光衰,甚至直接燒燬。

所以一般的三伏電壓接紅色發光二極管接220到300歐姆的限流電阻來限流,防止電流過大,電流過大會使得PN結髮熱嚴重,縮短LED的壽命,燒壞PN結,過高的電壓顯然會導致過高的電流,光衰也會加劇。


根據發光二極管led的伏安曲線,在曲線轉折點,電壓的一點變化,就會造成電流大量變化。所以這個器件非線性非常嚴重,電壓稍微變化,要麼太亮了,要麼太暗,所以對於電壓源而言,必須串電阻來改善這個曲線。當然最好是用電流源,直接控制電流。

講白了,LED不是阻性器件,誰也不能保證供給的電壓源電壓不波動,因LED加到額定電壓後,電壓再升高,電流(或LED的電阻)會隨電壓的微變而鉅變,燒燬LED的pn結,若加一恰當的電阻,在LED電阻受高壓陡然減小時,電阻會分掉大部分電壓,使LED的功率不至於驟增而被燒燬。

從另外一個角度而言,LED內阻不固定,發熱變小,電流變大,更熱更小更大,死循環,就算電流不大於燈的值,也可以起到穩定電流,即使是個0Ω的,電阻阻值基本固定,電流也就固定了,延長LED壽命

而且溫度也是影響到LED壽命的關鍵,溫度升高的時候,LED結電阻變小,導通電壓也會變小,而電壓源不變,所以溫度升高電流變大,或者說正向壓降會下移,不串電阻LED燈很有可能被大電流導致大量發熱而損壞,另外電流變大了,又會進一步讓溫度機械升高,進入了一個惡性循環,最終會燒掉LED,而且溫度升高會引起光衰直接造成明而不亮問題。

比如上邊圖中的發光二極管的工作電壓是3.12伏,正向電流是350毫安,你用兩節1.5伏的乾電池接上去,沒有接電阻,真正的問題在電源的電壓不穩定引起。所謂的乾電池電壓1.5V,只是標稱值,不是實測值。實測值,新的鹼性電池的電壓大於1.6V。兩節串聯就有3.2V以上。若把3.2V的電壓加在LED兩端,那麼這隻LED燈的電流就會遠遠超過額定電流。別看3.2V只比3.12V大於0.08V,這一點點的電壓,增加的電流可不是一點點。

所以一定要串聯電阻來解決問題,最好使用萬用電表測量,串聯不同的電阻,看看電流是多少。為了測量的精確性,不要使用“指針式”的電流表,要使用數字電流表(萬用表)。還要注意一點:電流表本身也有電阻。串聯了電阻,再串聯了電流表,測出來的電流如果是300mA,那麼你把電流表拆掉,只串聯電阻,實際通過LED燈的電流會超過300mA,具體是多少,還得估算一下電流表的阻值。不同的電流表檔位,等效電阻值不盡相同。

有比如,假如1.7-3伏,工作電流5-30毫安的LED管,需要串聯電阻,讓它能直接接到12伏電壓源上工作,這個電流電阻可以這樣簡單計算,取工作電流10毫安,結電壓控制在2伏:

(12-2)÷10=1000歐姆,10*10÷1000=0.1W

所以可以選擇阻值1K,1/8W功率以上的限流電阻即可,這個計算要求精度不高的,因為LDE有一定的緩衝範圍,其他的限流電阻計算,也可以按照這個思路去完成。


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使用發光二極管時建議串接限流電阻


電壓比較低的時候是可以直接給LED供電,比如用1.5V電池點亮LED,是可以直接接LED。但我們在產品設計的時候建議還是加上限流電阻,電阻值可以根據實際情況適當減小的。

LED限流電阻阻值及功率計算方法

  • 設計LED電路時,我們一般是知道LED的正向導通壓降和要求的工作電流的
  • 比如藍色的LED的正向電壓(Vf)一般是3V左右,我們想用5V供電,讓它點亮時工作電流為10mA
  • 限流電阻R1=(5-3)/0.01=200歐姆
  • 限流電阻功率=0.01*0.01*200=0.02W,當然我們選用的電阻功率要比工作功率要大一些,最好是兩倍或以上,所以選用1/8W的電阻就足夠了。

假如5V供電點亮紅色LED,讓它的工作電流為5mA,應該選用什麼樣的限流電阻呢?

  • 紅色LED正向電壓(Vf)一般是2V左右
  • 大家算好了,可以留言一起討論!

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發光二極管也是一種二極管,其伏安特性曲線(見下圖)與普通的二極管一樣,當發光二極管導通後,其兩端的電壓若有較小的變化,便會使其正向工作電流發生較大的變化,故為了保護髮光二極管不因過大的電流而損壞,發光二極管在使用時必須加限流電阻(恆流驅動的除外)。


▲ 發光二極管伏安特性曲線。

從上圖我們可以看出,在發光二極管導通後,若發光二極管兩端的電壓有較小的增大,流過管子的正向電流便會有顯著的增大。
▲ 鎳氫電池點亮發光二極管的電路。

上圖為兩節串聯的鎳氫電池點亮一個綠色小功率發光二極管的電路。圖中的電阻R為發光二極管的限流電阻。
▲ 小功率綠色發光二極管。

發光二極管限流電阻阻值的計算

這種小功率的綠色發光二極管的工作電壓一般在2~2.4V,最大工作電流為20mA。為了計算方便,假定這個發光二極管的工作電壓為2.2V,工作電流ILED取10mA(普通亮度的小功率發光二極管的工作電流一般可取5~15mA),則限流電阻

R=(2.4V-2.2V)/ILED=0.02KΩ,即20Ω。

限流電阻功率的計算

由於R兩端的電壓為2.4V-2.2V=0.2V,流過R的電流為10mA,故R的功率P=UI=0.2Vx10mA=2mW。

綜上,限流電阻R選用標稱值為20Ω,功率為⅛W的金屬膜電阻即可。


創意電子DIY分享


看了幾個回答,感覺似是而非,其實都跟題主一樣對發光管並不是很清楚,趁現在沒事,給你個標準答案。

發光管能不能發光的決定因素不是電壓,而是電流;發光多亮也是有電流決定而不是電壓,所以你看發光管的特性曲線,都是發光的亮度(流明)與電流的關係,而不是電壓,所以現在控制發光管的都是恆流源而不是電壓源——也就是題主說的電源,這個與題主說的控制好合適的電壓毫無關係。

最簡單的恆流源就是電阻,這個電阻在這裡起到限制電流的作用,所以又叫限流電阻(具體原理這裡不說),它可以保證發光管在設計範圍內電流不會偏大或偏小,這種方法成本低但精度也差。

由於發光管離散性和溫度電流關係的特性,這個電阻是不能取消的,即使理論上也不可能,除非你的電源內阻非常大。


觀上靈雲


不可以,發光二極管在溫度上升時,伏安特性曲線會偏離。相同的電壓下,電流會激增。溫度越高,電流越大,!電流越大,溫度上升越快。惡性循環下,就會燒壞燈珠。所以LED要用恆流源驅動,至少要加個限流電阻。電阻阻值的選擇遵循歐姆定律。封裝大小根據消耗的功率選擇。下圖是貼片封裝對應的功率,可供參考



工廠小修


首先你要認識LED的特性。要從傳統思維中解脫出來。LED燈珠幾乎是個恆壓器件,以前很少有的器件。並且它的電壓有負溫度係數數,溫度高了電壓降低。所以要使它穩定工作只能給它穩定的電流。可是電力公司或乾電池,周圍的電源都是給出的是電壓而不是電流。所以我們必須將電壓源要變成為電流源,至少也要是個阻抗源。以前我們買燈泡只要說220伏60瓦,現在我們買一個貼片LED燈珠就要說60毫安1瓦。如果你學過電工學,我可以告訴你,一個20毫安的LED燈珠的等值電路相當於一個(白色燈珠)2.86V電池和14歐姆的串聯,其動態內阻比穩壓管還要低。所以電壓是捉摸不定的,不可以加電壓來驅動。


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