这些知识掌握了，设计LED电路那就so easy了

陆妹

如果让电流通过，LED或发光二极管就会发光，如果超过电压和电流，它会立即被烧毁，原因就是它里面有一个细电线，这跟细电线只能通过一定量电流。当看到一个被烧毁的LED时，在显微镜下，可以看到LED里面的细电线爆炸了。

如何连接LED？如何保证LED的安全？以及电池能供电多长时间？就是我们要详细介绍的内容了。

为了保护LED，我们使用了电阻，电阻会使电子难以通过，因为电子在电阻内部碰撞，产生热量，导致电阻发热。例如，这台成像相机超过150度，摄氏温度仅12伏，电流为6毫安。

因此，该电阻可以放置在led的任何一个侧面。从好的方面来说，它可以安装在任何一个侧面的原因是因为电阻限制了很多电子在电阻器作用的简单串联电路中流动，诸如交通拥堵之类的东西减少了可以流动的电子数量，但是大多数人错误地认为它像减速带一样，电子必须在电阻器之前减速，然后再次加速，电子的速度保持恒定。流动的电子数是变化的，使用的电阻值越高，电流就越小，因此LED的调光器会发光。

我们需要记住LED只会允许电流在一个方向上流动，正极连接到长引脚，负极连接到短引脚，

如果我们以另一种方式连接LED，将只会阻塞电流，使LED无法打开，您可以测试一下：给自己的电路带一个红色的9伏LED电池，一个介于360到390欧姆之间的电阻，另一个介于3千欧到9.1千欧和万用表。

将低值电阻器和LED串联连接到电池，LED会发光，为此使用面包板，会使得测试电路非常快速和容易，您也可以将电线绞在一起或者将它们焊接在一起，也可以使用一些连接器。对于这个简单的实验，一切都可以正常工作。

请注意，如果我们将LED转过来，我们会看到它阻止了电流，所以它将不会发光，因此，它只能在一个方向上工作。

如果我们用高阻值9.1千欧电阻器代替低阻值电阻器，我们看到LED非常暗淡，也可以将它们并联比较亮度。

现在用360欧姆电阻和LED串联，可以将万用表连接到电路中，确保万用表置于当前读数模式，可以看到电流介于17到20毫安之间的某个地方（这个数据根据您使用的LED和电阻值大小而定），切换LED和电阻的位置，它将正常工作，并给我们相同的当前读数。现在从电路上卸下万用表，然后将万用表调节到直流电压模式，测量电路两端的电压值，在9伏左右，这就是电池。

电路的压降跨过LED进行测量，我们应该看到大约2伏特，这是LED的电压降，从电路中移除2伏电压，应该看到电阻两端的电压降，剩余7伏特，所以2伏特加上7伏特是9伏特，与我们的电池相同，您可能已经注意到这些值，测量的值不论是2伏特，还是7伏特，9伏特总是会有差异。

在设计和实际测量之间，电阻的额定值为390欧姆，但是当我们实际测量时，是386欧姆，包括万用表在内的每个组件都会有一个容错性将接近设计值，但是对于像简单电路这样的大多数电路，永远都不会精确地确定该值，没关系，我们可以假设设计值是正确的，但是我们必须明白计算值永远与实际值略有不同。除此之外，我们还需要了解长远的电压实际测量值，这基本上只是电压降。

我们较早地测量过制造商提供的一个图表，给定一个正向电压，显示一个正向电流，如果我们在LED两端跨接一个电压源，从图标可以看到，如果施加2伏特电压，流过的电流应该是20毫安，如果提供1.6伏，电流则为0毫安，因此LED会熄灭，该指示灯的图表始于1.7伏左右，所以就需要提供最低限度的1.7伏特的电压才能使LED开始照明.

我们也可以用万用表测量一下自己的LED的最小开路电压，在万用表上选择二极管模式，然后将红色导线连接到LED的阳极，黑色导线连接到LED的阴极，在万用表的显示屏上就会看到一些数值，例如1.7伏特，这个值就是需要打开LED的最小电压值。

从图表可以看到led的额定电流为20毫安或0.02安培，因此LED的电流要尝试维持在这个值，如果低于此值，则led变暗，如果太大，那么led将被烧毁。在设计中，可以超过20毫安，但LED的寿命会降低。

在电路中，我们可以使用直流电源进行测试，将电压设置为恒定的2伏时，可以看到20毫安的电流，但并非所有的led都是均等生产的，在提供2.1伏特之前，这个电流不会达到20毫安，直到增大到3.7伏电压时，电流才达到20毫安，这种差异是由于使用的材料以及制造过程造成的。因此，您应该始终尝试使用来自可靠制造商的同一批次的LED，而且LED也有许多不同的颜色，每种颜色的压降也不同，就需要从制造商的数据中查找这些值，或者也可以自己测试它们，当然根据标准图表，也可以使用这些典型值，但它们可能与您实际的使用是没有关系的。

让我们继续进行一些示例电路吧！

假设有一个3伏电源，想连接一个红色LED，需要多大的电阻器？

这根线是3伏，这根是地线为0伏，LED的压降约为2伏，所以我们的电阻器需要去除剩余的电压，所以3伏减去2伏等于1伏，LED需要大约20毫安的电流，所以需要1伏除以0.02安培等于50欧姆的电阻。

假设有一个9伏电池，我们想连接一个压降为2伏，电流为20毫安的黄色led，需要多大的电阻器？

我们有9伏电源，因此，减去LED的2伏特，所剩电压降为7伏特，电阻器的电流是20毫安，所以需要7伏除以0.02安培等于350欧姆的电阻。现在的问题是我们没有350欧姆的电阻，只有330欧姆或390欧姆的，那应该使用哪一个呢？

前面，我们需要确保电流不会超过20毫安，所以必须计算出最适合的电阻，但是现在如果选择330欧姆的电阻值，电压降为7伏将得到0.021安培的电流，如果选择390欧姆将获得0.018安培。

虽然这两个值都非常接近，并且它们都将起作用，但是为了安全起见，我们将选择390欧姆的电阻器，因为这样LED的使用寿命会更长。除此之外，我们还可以组合电阻来获得所需的确切值。

还需要注意的是：选择电阻，还要考虑电阻的额定功率，可以用公式来计算：功率等于电流平方乘以电阻，所以0.018安培平方乘以390欧姆可得到0.126瓦，因此四分之一瓦额定电阻适合该电路。

那这块电池能为我们的电路供电多长时间？

假设这个电池的额定功率为500毫安小时，我们只需将其除以总电路电流即可，总电路电流是18毫安，所以500毫安小时除以18毫安，大约可以工作27个小时。实际上，它可能无法实现这一目标。如果我们想要多个LED串联，在这种设计中，每个LED的压降叠加在一起，总压降不应超过电池电量，因此一个3伏电池只能为一个20毫安的led提供足够的功率，一个9v的电池可以为四个串联的LED充分供电。现在将这串联的4个LED连接到直流台式电源，可以看到，最低正向电压达到6.3伏左右，LED才开始变亮，直到电压为8.6伏才达到最佳的20毫安电流，9伏时，电流约为35毫安，这个电流显然太高了，所以就需要一个电阻，如果连接5个LED，则它们将在8.3伏特之前不会打开，在9伏特时都打开了，但电流很小，导致LED很暗，这是因为电压不足以完全为LED供电，无法达到最佳的20毫安，直到电压达到10.7伏。

如果我们想要更多的led灯该怎么办？我们可以将它们并联，然后在每个LED上放置一个电阻，或者可以通过一个电阻，然后连接所有LED来供电。

让我们从第一个例子开始，这种设计可以使用不同颜色的LED，尽管它们颜色相同更容易计算出。

假设我们要将六个LED连接到这个9伏的电池上，每个LED的压降均为2伏，需要20毫安的电流，那么每个LED两端都会获得9伏电压，显然太高了，因此我们需要在每个LED上放置一个电阻，所以我们有9伏特减去为LED的2伏特，剩下7伏特，所以我们需要在每个分支上降低7伏特，以7伏计算电阻值，除以0.02安培（等于350欧姆），然后求出电阻的功率，额定电流为0.02安培平方，乘以350欧姆就可以得到0.14瓦，因此将使用四分之一瓦的电阻，然后需要将每个分支中的电流相加，所以0.02 A乘以6 led，就是9伏电池提供给整个电路的电流0.12安培。电池的额定功率大约是500毫安小时，而电路使用的是120毫安，因此，将500除以120可为我们提供大约四个小时的运行时间，可以看到每个分支上仍然有足够的电压。

假设我们在每个分支上放置三个LED，每个分支的电压降低了六伏，9伏减去6伏等于电阻降低了3伏，因此，三伏除以0.02安培可得到150欧姆电阻。

注意：每个分支的总电流没有增加，所以我们可以添加更多的LED，直到达到最大电压。

如果想使用不同颜色的发光二极管，那么我们在不同的分支上放置不同的发光二极管，就得找到合适的电阻。例如，我们有一个红色的、蓝色和绿色的LED，每个LED的电流需求相同，均为20毫安，但红色的LED的电压降为2伏，蓝色为3.4伏，绿色为3伏，因此，红色LED的电阻为9伏减去2伏，然后7伏特除以0.02安培，将得到一个350欧姆的电阻器；蓝色LED为9伏减去3.4伏，所以5.6伏除以0.02安培，得到280欧姆的电阻；绿色的LED将是9伏减去3伏，然后6伏特除以0.02安培，得到一个300欧姆的电阻，因此总电流为60毫安，电池将持续工作约8小时。

连接LED的另一种方法是将它们并联连接起来，然后使用单个电阻限制设计的总电流，那只能使用相同电流、颜色或相同的评级LED，这是为什么？

现在有一个9伏电池和3个红色LED，都具有大约2伏特的相同压降，并且都需要20毫安的电流，所以只需要将电流加在一起就可以得到60毫安的电流，而且电流必须流过这个电阻，由于它们并联连接，它们都将具有相同的电压，因此可以计算电阻的阻值，九伏减去两伏等于七伏特，然后所有电流都会通过这个电阻，7伏除以60毫安，得到116欧姆的电阻器，功率计算结果为0.49瓦，因此必须使用二分之一瓦的电阻器。

上面这个例子中，我们使用的是相同的额定值的LED，所以如果我们使用相同额定值的LED，它们都会发光，但如果放置蓝色的led，在上面这个电路中就需要更高的电压，因此这个蓝色的led不会被打开。

还有一个问题，不知道大家有没有注意到，那就是当我们计算这些电路时，经常发现计算的电阻值的电阻不存在，或者根本就没有现货，这种情况就可以结合已有的电阻来获得相应的电阻值。例如，如果想要一个200欧姆的电阻，就可以在其中放置两个100欧姆电阻，或者放置两个50欧姆电阻和一个100欧姆的电阻，串联在一起的电阻值可以很容易进行相加。

那要减小电阻值，怎么办？只需将它们并行放置，然后做一些数学运算来得到等效电阻。假设有两个10欧姆电阻，将它俩并行连接，那就等效于一个5欧姆电阻，因此，两个5欧姆的电阻器并行连接将为我们提供2.5欧姆的电阻。

那我们怎样才能很好地分辨出这些身上有彩色条纹的电阻的阻值呢？其实，这些身上的彩色条纹已经告诉我们它们的阻值是多少了，只是我们需要图表才能计算出来。

让我们来看一些完整的例子吧！

其中，前两个条纹是组合的数字，第三条带是乘数，第四条带是这个四频段电阻器的公差

根据图表计算出：这个电阻的阻值是100欧姆，公差5%，那么这个电阻的阻值最小是95欧姆，用万用表测得它的读数是98.2欧姆，在公差范围之内。

如果电路设计中需要更高精度，那就需要使用较小公差的电阻。

例如下图：

上图电阻的阻值为330欧姆，公差为1％，所以它可能介于327欧姆和333欧姆，当我用万用表测量，读数是329.9欧姆。

到这里所有的介绍就告一段落了，希望看到的朋友们都能够分享一下心得，内容有不对的地方也请指正。

geronimo123

学习了