为什么我们需要在 LED 中使用电阻器

电器工程 欧姆定律
2022-01-03 10:56:13

我研究过,它说电阻器限制了流过 LED 的电流。

但是这个说法让我很困惑,因为我们知道在串联电路中,每个点的电流都是恒定的,那么电阻器怎么能限制电流流动呢?

4个回答

LED 两端的电压相当恒定,例如红色 LED 的电压为 2.2V,仅随电流略微升高。如果您在没有串联电阻的情况下向该 LED 提供 3V 电压,则 LED 将尝试为此 3V 设置电压/电流组合。这种电压没有电流,理论上会是10s,可能是100s,这会破坏LED。如果您的电源能够提供足够的电流,就会发生这种情况。
所以解决方案是串联电阻。如果您的 LED 需要 20mA,您可以在示例中计算红色 LED

\$ R = \dfrac{\Delta V}{I} = \dfrac{3V - 2.2V}{20mA} = 40 \Omega\$

您可能认为直接提供 2.2V 也可以,但事实并非如此。LED 或电源电压的微小差异可能会导致 LED 灯变得非常暗、非常亮,甚至损坏。如果电阻两端的电压降足够大,串联电阻将确保电压的微小差异对 LED 电流的影响很小。

关键是LED 无论如何都是二极管,二极管的内阻非常小(当然是在“正向”方向),所以除非串联其他东西,否则总电阻非常低,电流几乎不受限制,而这几乎没有限制电流会损坏 LED 并使为其供电的电路过载。

所以是的,当元件串联时,电路的每个点的电流都是相同的,这是完全正确的,但是当你添加一个电阻器时,你会增加串联的总电阻,这会降低电流。

总是有复杂的答案;-)。这样看。当您将电线穿过电池的端子时会发生什么?在一个完美的世界里,你会得到无限的电流来熔化电线。我们称之为短电路。因为二极管被设计成具有最小的正向电阻,所以我们得到了与短路相同的效果。在其中放置一个电阻器以提供一些东西来抵抗电流以将其限制在无穷大

想象一下

  • 你有一个水力马达,它的速度与电流成正比。

  • 电机本身对电流的阻力很小 - 您必须控制泵外部的电流。

  • 您有一个泵,它能够每秒通过 10 米长的管道将 10 升泵送至电机,然后通过电机,然后通过另一条 10 米长的管道至泵的吸入侧。(流量与泵产生的压力和管道阻力有关 - 即不是正排量泵。

  • 当泵运行时,您发现电机运行速度过快,您需要将流量限制在大约 1 升/秒。

为了达到要求,您可以在回路中放置一个减压阀以降低大部分压力并限制流量。阀门以给定的流速和可调节的方式降低一定量的压力。(这是关于有多少 rel 水阀起作用)。

您可以将阀门放置在电路中的任何位置,它会达到预期的效果。它可能位于泵入口或出口处,也可能位于电机出口或入口处或任一管道中的任何位置。

这与您的 LED 问题非常相似。需要限制电流,因为没有限制器它太高了。限幅器可以放置在电路中的任何位置。


带电池-电阻LED电路

LED 在选定的电流下具有一定的电压降。
具体来说,在 20 mA 时,LED 恰好下降 3.00 伏。这是一些现代 LED 的典型特征。
如果我们希望以 20 mA 的电流运行 LED,我们必须安排它下降 3 V - 不多也不少。
如果我们希望使用 9V 电源来操作 LED,我们 N=必须以某种方式“摆脱”9-3 = 6B。
电阻器可以做到这一点。
要在 20 mA 时降低 6V,所需的电阻为 R = V/I = 6 / 0.02 = 300 ohms。
在这个例子中,一个 9V 电池 + 一个电阻器 + 一个 LED 将以 20 mA 的电流运行。电阻器可以放置在 LED 之前或之后。电流会在任一位置流过它。


这与这个问题无关,但非常重要的是要知道您的陈述

  • “我们知道串联电路,电流在每一点都是恒定的。”

是不正确的。

有许多电路是这样的——但也有许多电路是不正确的。
在只有电阻元件的直流电路中,例如这 1 个 LED,1 个电阻电路,那么它是正确的。但是,当存在诸如电感器和电容器或某些其他非线性元件之类的电抗元件时,通常情况并非如此。