如何计算简单 LED 电路的电阻值?

电器工程 引领 反抗
2022-01-27 17:16:28

我有一个简单的电路:

电路

LED 的最大额定值(电流)为 30mA。

我怎样才能计算出电阻器的电阻需要是多少?通过使用欧姆定律,我发现它是 \$3V/0.03A = 100 \Omega\$。然而,使用名为Yenka的软件,经过反复试验,我得到的最小电阻为 36Ω。但是,如果我使用 35Ω 电阻,则 LED 会损坏。软件是错的,还是(更有可能)我做错了什么?

4个回答

您必须检查数据表或测量它以了解 LED 上的电压降多少。假设这是2V。然后电阻上的电压是电源(3V)-LED上的电压(2V)= 1V之间的差。要通过电阻器(以及 LED)获得 30 mA,您的电阻器必须为 1V / 30 mA = 33 Ohm。
如果您的 LED 电压较低,则电流会稍高一些,但 LED 不应损坏!

您必须计算 LED 的 \$V_{F_{typ}}\$。

我们以红色 LED 为例:

  • \$I_{F_{最大}} = 30mA\$
  • \$V_{F_{典型值}} = 1.7V\$
  • \$V_{F_{最大}} = 2.1V\$
  • \$V_{R_{最大值}} = 5V\$

LED 和电阻 (R) 串联。源电压 (3V) 是 LED 两端电压 (\$V_{F_{typ}}\$) 和电阻两端电压 (\$V_{Res}\$) 的总和。要计算 R,我们需要知道电阻上的电压。让我们使用最大电流,但通常使用 15mA。

\$R = \frac{V_{Res}}{I_{F_{max}}}\$

所以,

\$V_{Res} = V - V_{F_{典型值}}\$

\$V_{Res} = 3 - 1.7\$

\$V_{Res} = 1.3V\$

\$R = \frac{V_{Res}}{I_{F_{max}}} = \frac{1,3}{0,03} = 43,33\Omega\$

计算电阻器的功耗也很重要:

\$P_{res} = V_{res} * I_{F_{max}}\$

\$P_{res} = 1.3 * 0,03 = 0,039W\$(您可以使用 1/8W 或 1/10W)

你已经得到了一些直接的答案,但这里还有一些其他的事情需要考虑。

您没有明确说明,但您暗示您希望通过 LED 获得 30mA 电流。这真的正确吗?当然,这适用于某些 LED 和应用。这并不意味着冒犯,但如果您在这里询问基本的欧姆定律问题,您可能有一个常见的 T1 或 T1-3/4 LED,其额定电流很可能为 20mA。

不管最大允许电流是多少,您都需要考虑 LED 的用途是什么。是为了照明吗?在这种情况下,您可能确实想要获得最大的光。但是,您的图片暗示它是红色 LED,所以我猜不是。如果这只是一个指标,则无需在接近其最大电流的任何地方运行它,除非有特殊情况,例如它需要在阳光下可见。作为室内设备的指示器,全电流会使结果亮得令人不舒服。我通常通过 20mA LED 运行 5mA 以供指示器使用。

电源是否来自电池?如果是这样,可能值得获得更高效的 LED 并以更低的电流运行它。

我的第二条评论是关于你的方程式,“3/0.03 = 100 Ohm”。请对单位更加小心。这不仅会更好地传达你的意图,而且会让你更有可能更好地思考基础物理。从技术上讲,您的等式是不正确的,因为两个无量纲数字的比率不能产生以欧姆为单位的值。从上下文来看,您的意思是 3伏特除以 0.03安培= 100 欧姆。

虽然这至少可以使它正确,但我建议用工程符号写电子学中的值。这意味着使用 1000 的幂,使得该值至少为 1 但小于 1000,然后应用适当的前缀。在这种情况下,0.03 安培最好称为 30 毫安或 30 毫安。我知道这对初学者来说似乎很随意且不方便,但值得学习和习惯。一段时间后,您会在脑海中形成一幅图,毫安、微伏、千欧姆等是什么。您希望回答您问题的本领域技术人员可能不得不查看 0.03 安培,然后自己想“啊,他的意思是 30 毫安”。

我是这个网站的新手,对答案和评论还没有很好的理解。我试图将您的评论作为评论来回答,但显然它们的字符限制很小。

将单位放入方程式中不仅可以,但不这样做也是错误的。您的“3V / 30mA = 100 欧姆”正是应该这样写的。

不过,你用计算器提出了一个很好的问题。计算器通常不处理单位。它们基本上就像一切都是无量纲的量一样运作。这是使用计算器的科学记数法功能变得非常有用的地方。要计算阻力,请执行 3 / 30e-3。像 30e-3 这样具有小指数的值可能很容易在您的脑海中转换为 0.030,但请考虑使用 22pF 进行计算。22e-12 很容易进入,但是获得 0.000000000022 的机会是什么?