最详细的发光二极管电阻计算方法与电阻接法举例

　　一、发光二极管原理

　　发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

　　它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。限流电阻R可用下式计算：

　　R=（E－UF）/IF

　　式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

　　二、发光二极管特性

　　与白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9，10个阿拉伯数字以及A，B，C，D，E，F等部分字母（必须区分大小写）。

　　三、发光二极管电阻计算方法

　　假设发光二极管的正向电压为3.5v，观察曲线就知道电流会趋于无穷大，但你可能会说，我用万用表测试过了，电流不会太大。这里我想说，曲线是理想的情况，实际工作时会有连线电阻、开关电阻、电池内阻等串在电路里，它们虽然小，可对相当于短路的电路来说，0.1欧姆就已经很大了。单靠这些外加电阻是不稳定且不可靠的，你不可能在任何一家发光二极管厂家的资料说明里看到允许直接用电压源连接发光二极管而不接限流电阻的，除非接的是恒流源。

　　至于电阻的大小，用欧姆定律V＝I×R计算就可以算出电阻值，计算公式为：供电电压12V-发光二极管压降3V/15mA＝0.6K。如果有条件，可以测一下发光二极管的正向导通电压值，用一个可调电压源，串一个小电阻，再串联上发光二极管，用万用表测量发光二极管两端的电压，注意不含电阻，再把电压源从0开始慢慢增加，当电压源电压增加，发光二极管亮度迅速增加，而万用表电压增加却变缓慢时，万用表的电压值就是发光二极管的正向导通电压值。

　　假设正向导通电压值为3.5V，功率3瓦的发光二极管，外加最高4.2V的锂电池，这时的最大电流应为：I=3W/3.5V=0.85A，最小串联电阻应为：R＝（4.2－3.5）/0.85=0.82欧姆。或许你没有合适的电阻，那么0.5欧姆的也可以，我们计算一下：电流：I＝（4.2－3.5）/0.5=1.4A 功率为：P＝I×V＝1.4×3.5=4.9W。

　　你的发光二极管将工作在5W下，当然这都是理想的情况，手电桶外壳等导电电路都会有一定电阻的，具体情况有条件的可以自己去测一下，没条件的，建议还是加一个电阻测试吧，那怕是只有0.5欧姆，可能都会救你的发光二极管一命。当然了，对于各种不同功率、电压范围的发光二极管电阻，都可以参考上面的公式自己计算。

　　四、发光二极管的限流电阻的计算

　　发光二极管一般电流小于20mA，很小电流都能点亮二极管的。不用非常精确多少电阻。正常情况下你就选10mA电流计算电阻分压限流就可以的。比如现在是电压是24V，一般二极管分压3V，那24-3=21V，电流选10mA，那么电阻R=21/10=2.1K，那么选2.1K相接近的电阻就可以。

　　五、发光二极管电阻接法

　　发光二极管的最佳电源是恒流源，就象日光灯、节能灯要用镇流器，氙灯、钠灯最好用恒功率源，扩音机、收音机必须用电压源一样，这些都是由其负载的特点决定的。根据长期的实践证明，使用恒源流，发光二极管才能更长期稳定的运作。下面小编就举例说明发光二极管为何要用恒源流，发光二极管电阻接法哪一种更好。

　　接法举例：

　　例一：1护栏灯用108个白光LED，每只LED预设电流为13～14mA。

　　（1）用电压源的接法：（耗电5.8w）

　　方法一：每组串6灯加限流电阻，后并18组，需电源24V，240mA

　　方法二：每组串3灯加限流电阻，后并36组，需电源12V，480mA

　　注：限流电阻＝（电源电压－串联LED灯组电压）÷预设LED灯流

　　（2）用恒流源的接法：（耗电4.8W，节电20%）

　　方法一：每组并18灯加并1个保护稳压管，后串6组，需电源20V，240mA

　　方法二：每组并12灯加并1个保护稳压管，后串9组，需电源30V，160mA

　　方法三：每组并6灯加并1个保护稳压管，后串18组，需电源60V，80mA

　　注：稳压二极管的电压值≈并联LED灯组电压＝单个LED电压（详见后文）

　　例二：想用190mA，0－40V的恒流源，点亮108个白光LED，预设灯流9－11mA，问LED应如何连接？

　　1、估算每一组应并联的灯数

　　190mA÷9mA/只≈21.1只（最多21，取小于并最接近它的整数）

　　190mA÷11mA/只≈17.2只（最少18，取大于并最接近它的整数）

　　每组LED并联的灯数为18、19、20、21均可。

　　2、计算串联组数

　　用总灯数分别除以18－21的整数，从中找到一个能整除的数。

　　108÷18＝6 108÷19≈5.7 108÷20＝5.4 108÷21≈5.1

　　108能被18整除，等于6，这“18”是并联数，“6”就是串联组数，每组应并联18个，然后串联6组。

　　3、验算

　　灯流：190mA÷18只≈10.6mA/只

　　灯压：6组×3.3V/组≈20V

　　每组并联18个，然后串联6组。此时，灯流为10.6mA，总电压约20V。