今天給大家分享一篇分析為什么大部分LED內(nèi)不集成限流電阻的文章。

電子工程師應(yīng)該都知道，在使用LED的過(guò)程中，需要在電路中設(shè)計(jì)有限流電路(可以是限流電阻，或者恒流電路)以保證保證LED流過(guò)的電流不要超過(guò)LED最大工作電流。

使用限流電阻是在普通的LED應(yīng)用中的最常見(jiàn)方便的電路。現(xiàn)在還存在著一些更加復(fù)雜，集成有更多功能的LED芯片可以使用。本文討論了為什么早期單個(gè)LED內(nèi)部不直接集成限流電阻的原因。

限流電阻&導(dǎo)通電壓

限流電阻

我們知道，在使用LED的過(guò)程中，不要直接將LED連接在電源兩端，因?yàn)檫@存在過(guò)大的電流將LED燒壞的危險(xiǎn)。通常情況下需要在LED的管腳上連接一個(gè)限流電阻，控制流過(guò)LED的電流在合適的工作范圍。

這個(gè)電流電阻的大小需要根據(jù)：

供電的電壓U;

LED管壓降ULED，這由LED的顏色確定;

驅(qū)動(dòng)電流范圍ILED;

三個(gè)因素來(lái)確定限流電阻RLED的大小。

不同顏色的LED

LED導(dǎo)通電壓

下圖給出了實(shí)際測(cè)量到的幾種不同顏色的LED的伏安特性。可以看到LED的V-A特性與普通的二極管很相似，只是導(dǎo)通電壓隨著不同的顏色LED而不同。

不同顏色LED的V-A特性

在一些特殊的情況下，如果LED的導(dǎo)通電壓與施加的電壓基本相同，而且電池的內(nèi)阻相對(duì)比較大，也可以直接用電池驅(qū)動(dòng)LED。

比如下面的電路，顯示了直接將紅外LED連接在五號(hào)電池上的應(yīng)用情況。

直接將LED連接在電池兩端

既然在大多數(shù)情況下，使用LED都需要連接限流電阻，那么為什么市面上沒(méi)有直接內(nèi)部集成限流電阻的LED出售呢?

為什么不集成限流電阻呢

在“Why dont LEDs have built-in resistors”中有人提出了這個(gè)疑問(wèn)，后面的回答倒是非常豐富。

提問(wèn)者抱怨LED不集成限流電阻

這個(gè)提問(wèn)者是在自己焊接了16個(gè)限流電阻之后發(fā)出怨念，提問(wèn)為什么LED中不直接集成限流電阻。

存在集成限流電阻的LED

首先，市面上還是存在這種內(nèi)部集成限流電阻的LED。比如Kingbright L-934SRD-5V就是一款內(nèi)部集成有限流電阻的LED，LED直徑3mm，工作在5V下，電流大約14mA。

內(nèi)部集成有電阻的+5V工作紅色LED

實(shí)際上，現(xiàn)在已經(jīng)存在集成有更復(fù)雜內(nèi)部電路的LED，它們不僅僅集成有限流電路，可能還會(huì)有閃爍控制電路、調(diào)光電路等。比如WS2812串行可控彩色LED燈珠，就集成有串行接口電路以及三色PWM控制電路，使得僅僅使用一個(gè)IO端口就可以控制多達(dá)1024個(gè)LED燈的顏色和亮度。

WS2812燈帶點(diǎn)亮后的效果

LED集成限流電阻問(wèn)題

前面我們看到集成有限流電阻的LED產(chǎn)品實(shí)際上已經(jīng)誕生很長(zhǎng)時(shí)間，但在市場(chǎng)反應(yīng)來(lái)看這是一個(gè)失敗的產(chǎn)品(從使用百分比和市場(chǎng)滲透率)。

主要有以下幾個(gè)問(wèn)題。

1)發(fā)光效率問(wèn)題：

實(shí)際上用于照明的LED大都工作在沒(méi)有限流電阻的情況，通過(guò)特殊的恒流電路使得LED發(fā)光效率達(dá)到最大。

2)LED串聯(lián)問(wèn)題：

很多應(yīng)用場(chǎng)合需要將多個(gè)LED串聯(lián)形成更大面積的顯示燈，如果帶有限流電阻則需要更大的驅(qū)動(dòng)電壓才行。此時(shí)往往使用恒流電路來(lái)驅(qū)動(dòng)這些串聯(lián)的LED。

3)不同的工作電壓和電流：

前面我們知道決定LED限流電阻大小是由多個(gè)因素組成，一旦按照某種條件集成有限流電阻，就限制了LED使用的場(chǎng)合。

4)散熱問(wèn)題：

如何有效將限流電阻上的功耗散掉，也是影響LED內(nèi)部集成限流電阻的因素。

5)低工作電壓：

現(xiàn)在的電路工作電壓越來(lái)越低，從原來(lái)的5V逐步過(guò)渡到3.3V，甚至更低，這就使得集成有LED的器件無(wú)法適應(yīng)多種工作電壓。

6)使用表貼限流電阻很方便：

還是在現(xiàn)實(shí)中，電路中增加一個(gè)表貼限流電阻比較省事，就使LED可以適應(yīng)各種工作條件了。對(duì)于高電壓(比如+12V)可以串聯(lián)多個(gè)LED來(lái)工作。

審核編輯：湯梓紅