为什么LED具有最大电压？

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为简单的LED电路（直流电源，LED，电阻器）供电时，只要使用正确计算的限流电阻器值，电源电压是否重要？

换句话说，只要我使用正确的电阻器，知道LED的正向电压，知道最大电流并使用类似的方法对其进行计算，是否可以通过为12V或24V的LED供电来固有地存在问题？，什么时候可以用相同的网站和相同的3.5V电源为相同的LED供电？

我假设这里用于LED的最大电压量是有限制的...例如，当我查看CREE XP-G的电气特性表时，它显示电流是电压的函数，电压始于约2.5V @ 0ma，最大约为3.25V @ 1500ma（LED额定的最大电流，如同一文档的特性表中所述。

在3.25V之后，该图表显示了电流迅速接近无穷大。

我假设这与我的问题有关，我很好奇它的所有相关性。我确信这是所有欧姆定律的基本知识，我只想弄清楚工作中的数学原理。

led ohms-law

— 杰里米
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安全可能会起作用。LED并非因其隔离性能而构建。例如，无论串联电阻的性能如何，都不得将它们直接连接到电源。

— jippie 2015年

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LED仅“知道”自身两端的电压；而不是电阻两端的电压。

— user253751

二极管不是欧姆（电流和电压之间的线性关系）。所以不，不仅仅是在这里起作用的欧姆定律。

— 彼得·科德斯

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用于驱动二极管的电路本身的电压本身没有限制。二极管只关心二极管所能看到的，而看不到限流电阻两端的压降。

就是说，在某些时候，您要关心的是电阻两端的功耗 $I^2R$ 。如果要在所需压降增加的情况下使电流保持恒定，则R最终会变大，并且会耗散过多功率。磨机轴向引线电阻器可消耗的功率为1/4瓦。对于20mA的电流，这意味着将电阻上的功率限制为1/4瓦，您不能超过625欧姆，这意味着您可以在其上最大降低12.5伏，并且您的电源上限约为红色LED为14.5V。对于小封装的SMD电阻（通常为1/8瓦或更小），情况更糟。如果您需要更多的压降，则必须改用额定功率更高的电阻，该电阻在物理上会变大，并且价格会更高。

至于为什么在正确选择限流电阻的情况下，LED两端的实际电压变化不会太大的问题，一种简便的查看方法是“负载线”技术。从http://i.stack.imgur.com/1cUKU.png（来自Wikimedia的公共域图像）：

在此处输入图片说明

$V_D = 0$ $V_{DD}/R$ $V_D = V_{DD}$ $V_{DD}$ 就二极管两端的最终压降而言，由于二极管曲线的陡峭程度，该点的移动幅度不会比您想象的要大。

— 斯科特·塞德曼
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TBH，通过串联2个LED可以轻松避开最大20 mA / 625 Ohm / 14.5 V的电压。现在，相同的光强度来自10 mA，这意味着您现在可以提高到2.5 kOhm，电阻上的电压降为25伏，总最大电压为29伏（高两倍）。

— MSalters 2015年

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我不确定，@ MSalters。我不得不做一些数据手册，以查看光输出是否与电流成线性关系。我怀疑更好，更便宜的做法是仅使用两个并联的1200欧姆电阻为您提供半瓦的能力。值得一提的是，降低电阻的额定值并不是一个坏主意。

— Scott Seidman

LED输出与电流的线性度相当接近（至少对于典型的5-25 mA器件而言）。我怀疑您会找到一个数据表，该数据表将为您提供规格以指示偏差。

— Photon

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串联电阻的目的是限制流过LED的电流。LED的正向电压进入限流电阻的计算中。

R = \frac{V_{c c} - V_{f}}{I_{f}}

$R = \frac{V_{cc} - V_f}{I_f}$

如果为电压适当地设置电流限制电阻，则使用较高的电压从根本上没有错。同时，您将在限流电阻上消耗更多功率。因此，您将需要一个具有足够额定功率的电阻。

— 尼克·阿列克谢夫
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+1，仅需补充：足够的额定功率或足够高的电阻，因此电流对于给定的额定功率而言足够低的功耗（P = I ^ 2 * R）。

— Doombot

@Doombot如何在不改变提供给LED的电流和电压的情况下增加电阻？

— apraetor

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通常，二极管电流随电压呈指数增加：

I = e^{c U}

$I = e^{cU}$

其中c是一个常数，取决于几何形状，掺杂，温度等。

这就是为什么大功率LED应该始终由恒定电流而不是恒定电压源驱动的原因。c（例如温度变化）或U的微小变化会引起电流的巨大变化。

串联电阻可以工作，因为其电阻通常比LED的差分电阻高很多。从LED的角度来看，电压源和电阻器的行为类似于电流源。

— 罗兰·米斯林格
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我认为这很好地回答了问题的第二部分：传递函数变为“无穷大”，因为当电压足够高时，指数增长极快。

— 2015年

这仅适用于足够小的电压，即小于断开电压。对于更高的电压，电流将线性增长。

— Ruslan

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只要使用正确计算的限流电阻值，电源电压是否重要？

否。二极管是当前的设备。它们的压降在电路中应予以考虑，但是它们是电流驱动的，只要您适当限制电流，并在需要时冷却二极管（对于大功率LED），则没有电源电压限制。

LED本身的电压将是二极管的压降，该压降在某种程度上取决于通过二极管的电流，但主要取决于二极管的组成。在二极管端子上施加太大的电压（即，没有电流限制）将导致电流超过二极管的限制，并会损坏LED。

但是，通过适当的电流限制，您可以使用一百万伏的电源为LED供电。尽管此时您必须检查各个零件的端子之间是否有足够的绝缘...

— 亚当·戴维斯（Adam Davis）
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LED之所以具有“最大电压”，是因为其电阻急剧降低（就像在任何其他二极管中一样），这是因为其正向电压超过其拐点而增加，并且该LED两端的电压增加以及通过它的电流增加（因为（其正向电阻的减小）将增加LED必须耗散的功率，从而增加其工作温度。然后，如果允许流过LED结的电流超过其绝对最大额定值，则其寿命将缩短，魔术烟雾迟早会散逸。

对于您提到的CREE XP-G，我已经从数据手册中获取了正向电压VS正向电流图，并用导出的正向电压VS正向电阻图覆盖了它，如下所示。相当粗糙，因为我没有进行任何曲线拟合，但是很容易看到正向电阻从2.5到2.75伏的微小250毫伏变化，正向电阻发生了巨大变化。

在此处输入图片说明

由于对电压的这种极端敏感性，并且由于不能非常确定地预测二极管的膝盖的位置，因此LED通常不是由原始电压源驱动，而是由恒定电流或电流限制电压源驱动，这些电压源设计成永远不允许产品通过LED的电流和LED下降的电压超过LED的额定功率。

对于大功率，价格不贵的LED（例如XP-G），可以使用恒流电源，因为它可以使流过LED的电流保持固定，而不管LED Vf的变化或输入恒流的电压如何。供应。不过，最常见的是，电阻器与电压源串联使用，以限制流过LED的电流。

通过从电源的最大输出电压中减去LED的指定最小Vf，然后将该差除以所需的LED电流，可以确定电阻的值。该电阻将确保不会超过LED的“最大电压”，并且您可以看到允许的源电压没有限制（很好...），因为电阻器将消除LED不需要的所有东西。

— 电磁场
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我将介绍二极管的峰值反向电压（有时称为反向电压）。PIV是反向偏置（即电压反向）时二极管结开始击穿的电压。对于大多数LED来说，它是相对较低的（典型值为5V-我进行了快速搜索，发现3个不同的制造商都具有5V）。取决于电源，可能没有关系（低压电池使其成为一个相对较难解决的问题）。当电源或受控设备（例如继电器）打开和关闭时，其他电源（例如AC / DC转换器）可能会在短时间内具有设计极性相反的高压。
因此，任何电源大于5V的应用都应对LED进行反向保护。这可以是跨LED的反向偏置二极管，用于简单保护或其他更先进的技术。

— 约翰
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