为什么在LED的阳极上需要一个电阻?


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请客气,我是电子产品小子。这与使LED发出光子有关。

从我读到的内容(《电子学入门-Forrest Mims III和Make:电子学》)中,电子从负向正方向流动。

在一个示例实验中(涉及一次干电池,SPDT开关,电阻器和LED),它声明电阻器必须连接到LED的阳极。在我看来,如果电子从负流向正,电子流就不会在电阻器之前流过LED。从而使电阻毫无意义?


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当电子从负流向正时,通常最好遵循电流从正流向负的约定,这样一来,您就不会混淆任何人。
尼克T


Answers:


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电阻可以在LED的任一侧,但必须存在。当两个或多个组件串联时,所有组件的电流都将相同,因此它们的顺序无关紧要。我认为读取“电阻器必须连接到阳极”的方法如下: “不能从电路中省略电阻器。”


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或更简单地说,它被理解为“电阻器必须连接到阳极”,而不是“电阻器必须连接到阳极 ”。
immibis

电流从0A开始并一直增加直到基本达到可用通过的极限,这是否正确?因为可以肯定的是,否则放置组件的顺序很重要,不是吗?仅供参考,我绝对是电子领域的初学者。
xorinzor

我们可以使用欧姆定律和基尔霍夫定律等足够好的方程式来描述电路(带有“集总元件”近似值,在点之后会分解)。然后,我们可以求解方程式,并找到跨组件的电压和环路中的电流。听起来您正在进入哲学领域,问:“电阻器如何知道?其作用机理是什么?” 物理系统可以在没有袖珍计算器的情况下得出方程的解。怎么样?我是一个业余爱好者,所以我无法说出电子思想正在发生什么。也许物理学家可以。
卡尔·雷蒙德'18

@xorinzor不完全是:电子以大约光速运动,因此不存在完全“加速”或“预热”的时间。瞬间“满”(无论什么是满)大约为0。话虽这么说,不管是什么,如果电流流过连接两个或多个元素的系列,那么电流是相同的值的所有元素在该电路。
John Doe

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@JohnDoe Electrons不会以接近光速的任何位置移动,而是以相当缓慢的速度(称为漂移速度)移动。但是,电磁波(在整个电路中承载电压和电流信息)的确确实以光速运动。
pr871

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不,它不会使电阻毫无意义。想象一下,如果电阻太大,则会完全阻止电子流动。它在LED的哪一侧上有关系吗?无论哪种方式,都会使电路断开并阻止电流流动。

不要考虑单个粒子在电路中传播。带电粒子不会被LED“耗尽”。他们经过它,他们的运动就是将能量从一个地方带到另一个地方。

考虑一下所有粒子立即在回路中的所有点移动,例如皮带或链条。如果您在某一点上使链条变慢,则由于链接之间相互推拉,链条的另一点也会变慢。

我小时候读过《电子学入门》,但我认为它教的这种想法很差。我不得不取消大学里的所有知识,不推荐这样做。尝试以下方法:

试试这个电路。调整电阻时,它只会减慢电阻器之前的电荷,还是会改变整个电路中所有电荷的速度?


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我喜欢“链”或“链接”的比喻。有人告诉我其他类比,但没有一个比那些好。
2011年

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链条一端的手摇曲柄,另一端的负载。当您转动它时,整个链条都会移动,但是没有用完。能量通过链节的相互拉动而传递,即使链节本身移动缓慢,这种拉动运动也会非常迅速地从动力源传递到负载。类比的唯一缺点是链接只会拉动,而不会推动电路的另一半。装满水的管道效果更好。
Endlith 2011年

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那个Circuit Simulator applet非常棒……现在玩了30分钟。:)
Spechal

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@汉尼拔:为什么会有最初的电流爆发?想象一下,轻轻地将制动器施加到自行车车轮上,然后开始踩踏板。任何时候链条中的速度都会突然爆​​发吗?
endlith 2015年

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@endolith是的,你做到了。
Tom Auger

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无论电阻放置在哪一侧,它都会限制流过LED的电流量。通常,不考虑电子在做什么,而只是在电阻,电流,电压以及有时是功率的意义上考虑,要简单得多。

对于LED,如果在LED两端连接一个恒定电压源,则LED的作用类似于几乎为0的电阻,这基于V = IR(或V / R = I),将导致非常大的电流,导致LED“弹出”。

您必须连接一个电阻器才能设置LED期望的电流。


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电阻器不必在阳极侧,但它必须在阳极侧(除非电源电压等于或小于LED的压降。)

毕竟,如果您有9伏电源,而LED下降了2伏,那么其他7伏则必须降到某个位置。


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再看看《阿甘正传III》的书。它并不要求电阻器必须在阳极上,而在其阴极上有电阻的例子。在我的1988年版的书中,第69页介绍了LED的串联保护:

LED驱动电路-由于LED取决于电流,因此通常需要使用串联电阻保护它们免受过大电流的影响。一些LED包括一个内置的串联电阻。多数没有

然后给出有关如何从电源电压和LED的正向电流计算电阻的公式。上图在阳极上有一个电阻,忽略了选择是任意的。

然而,在同一页面上,引入了“ LED极性指示器”设备,其中两个背靠背的LED共享一个电阻,该电阻必定在一个的阳极和另一个的阴极上。在“三态极性指示器”中,限流电阻器也位于电源侧,而不是接地侧。

从某种意义上说(如果可以选择)通常比较好,那就是将重要的设备接地,并且将周围的设备(如偏置电阻)置于电源侧。

从安全的角度来看,在高压电路中,电源侧负载还是接地侧负载之间的选择至关重要。例如,您应该将电灯开关放在灯泡的热侧还是在中性线上?如果您对开关进行接线,以便通过中断中性点返回来关闭灯,则意味着灯泡插座已永久性地接通了电源!这意味着,如果有人在更换灯泡之前关闭了开关,实际上并不会更安全。必须使用主面板断开与插座的热连接。在电池电路中,没有安全接地:负极端子被任意指定为公共回路,并且“ ground”一词用于该公共回路。

如果负载设备的电压被传送到其他目的用途的其他电路,则负载设备是接地端还是电源端也将有所不同。如果电流流过,则其阳极连接到5V的1.2V LED将提供来自阴极的3.8V读数。如果阴极接地,则阳极将提供1.2V的读数。因此,只有在电路中不存在这种情况的情况下,电阻的放置才无关紧要:在电阻和LED之间的结点没有第三连接会影响其他电路。


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LED在阳极侧或阴极侧不需要电阻。它确实需要以某种方式限制电流,而电阻器是实现此目的的一种方法。

其他限制电流的方式:

  • 使用电流源代替电压源
  • 使电压源非常接近LED的正向电压,依靠LED的固有电阻将电流限制在安全水平
  • 调整电压的占空比,以使LED不必消散破坏性的热量

这些是当前限制问题的复杂解决方案。串联电阻通常(但并非总是)是更好的解决方案。


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如果监视通过LED的电流对您来说很重要,请将电阻放在低端。因此,更容易测量每个LED上的电流。我所说的“更简单”是指将电压表的一个探头固定到GND,而将另一个探头只读取电阻上的电压。因此通过LED的电流将为:

ILED=VRRILED:The current through the LEDVR:The voltage on the resistorR:Resistor series with the LED

如果要监视LED上的电压,则应将LED连接到低压侧。因此,您可以通过将其中一个探头固定到GND来读取电压。

如果您不关心LED上/通过LED的电压或电流(例如,您正在使用数字电路,或者LED只是指示器),那么连接LED和LED的哪一侧都没关系电阻。


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功能上没关系。元件(LED和负载电阻)是串联的,因此流过它们的电流将相同,而与它们的连接顺序无关。

就是说,如果LED在低侧驱动,则我倾向于将负载电阻从VDD放置到LED阳极。原因?以这种方式连接,如果阳极上的GND短接(例如,错误的示波器探头),则不会杀死LED。相反,如果将LED阳极连接到VDD并将负载电阻器连接到阴极,则短路LED阴极会使整个电源流过LED,这会产生很大的爆音。


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因为它没有极性,所以它不必在阳极或阴极的哪一侧。但是,我在单个LED的阳极侧和串联LED的阴极侧进行此操作。阴极侧并联。


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不是因为它没有极性。另一个二极管具有极性,也可以放置在任一侧。而且阴极侧的并联连接也不正确:同样,两侧都可以。
费德里科·鲁索
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