LED的电压降和电流？

我在面包板上创建了以下电路，并将Arduino Uno 3.3V电源用作电源：

               330 ohms         .......
 ------------------^^^^---------| LED |-----
 |                              ```````    |
 |                                         |
(3.3V)                                     |
 |                                         |
 |                                         |
 -------------------------------------------

在Arduino网站上提到3.3V引脚的电流为0.05A。根据KVL的说法，这将为我们提供3.3V-（330 Ohms * 0.05A）-LED两端的压降= 0

根据公式，LED两端的压降为负，因此LED不应开启。但是，面包板上的LED会亮起…… 为什么？这完全违背了基本理论……这是正常现象吗？还是仅因为我在某个地方犯了错误而可能？= O

问题是您（尚未）了解适用的正确基本理论：-)。

但是-祝贺您尝试自己解决问题。坚持下去，您很快就会熟悉如何正确计算它。

可以通过水类比对电压，电流和电阻进行合理建模。电压类似于油箱中的泵送压力或“压头”压力，电流类似于电流流动，阻力类似于管道对水的阻力或由液压马达提供的对流动的阻力。

因此，模型的“错误”假设Arduino的电流额定值是驱动发生的事情的原因，而电压或泵压则是至关重要的。

如果Arduino的3V3电路的额定电流为50 mA，则这是应允许流过的最大电流，而不是必须流过的电流量。

使用ASCII美术电路图：

               330 ohms         .......
 ------------------^^^^---------| LED |-----
 |                              ```````    |
 |                                         |
(3.3V)                                     |
 |                                         |
 |                                         |
 -------------------------------------------

这里的关键方程式（欧姆定律的一种排列）是

• I = V / R

这表示电流将随着施加电压的增加而增加，并且将随着电阻的增加而减少。这里有一个额外的因素只是为了使事情变得更有趣。LED的作用类似于恒定电压的“吸收器”。也就是说，当电流增加到某个初始极限以上时，电压将不会随电流线性增加-它将增加，但增加的速度低于电流增加的速度。

重新排列得到的方程式

• R = V / I

这使您可以计算在给定可用电压下获得给定电流所需的所需电阻值。在应用它之前，我们需要了解一个“陷阱”。

当在其设计电流范围内工作时，大多数LED的压降范围都相当有限。现代的白色LED可能会以大约2.8V的“压降”开始可见光发光，在20 mA时具有3V3（= 3.3伏）的压降（这通常是3mm和5mm引线LED的最大设计工作电流） ），并在整个LED上以3V8的过量电流烧毁。典型的数字会有所不同，但这给出了一些想法。当以2.5 V的额定电流工作时，现代的红色LED可能会具有正向压降，而红外LED的工作电压通常为1.8V（典型值）。在计算LED电流时，您可以使用LED数据表中的典型正向压降开始。

典型的红色LED

这是典型的现代红色LED的数据表。这是Kingbright WP7113ID。我通过找到Digikey出售的最便宜的库存5mm引线LED来选择它。1分是11美分。

数据表说正向电压在20 mA时通常为2.0V，因此我将使用该数字。

在20 mA下工作

由于LED两端的电压大致恒定，因此我们需要从可用电压中减去该电压，以“抽出”通过电阻的电流。我们将设计电路以提供20 mA的电流-LED的额定最大值。因此我们的先前公式变为。

• R =（V_电源-V_LED）/ I

对于V_LED = 2v0和Vsupply = 3V3，我们得到

• R =（3.3-2.0）/ .020 = 1.3 / .02 = 65欧姆。

68欧姆是最接近的标准“ E12” *电阻值。

电阻两端的压降= 3.3-2.0 = 1.3V-如上所述。数据表表明，在20 mA时，LEd的Vf可能高达2V5。让我们看看如果使用20 mA时Vf = 2.5V的LED会发生什么。

如上I = V / R =（Vsupply-VLED）/ R

现在我们在这里使用I =（3.3-2.5）/ 68 = 0.8 / 68 = 0.00176A〜= 12 mA。

因此我们设计为20 mA，但在这种情况下只有12 mA。同样，如果LED的Vf在20 mA时低于2.0V（可能发生），则电流将高于20 mA。总体而言，由于LED的Vf的变化，LED电流可能变化> 2：1。这就是“真正的” LED驱动器设计使用恒定电流源或近似恒定电流源的电路的原因。但是，那是另一个故事。

使用330欧姆电阻器运行

对于您的330R电阻器。

当LED Vf = 2V0时。I_LED = V / R =（3.3-2V）/ 330 =〜4毫安

LED Vf = 2V5。I_LED = V / R =（3.3-2.5V）/ 330 =〜2.4 mA

数据表没有说明什么是Vf最小值-仅是典型值和最大值-但我们假设它是1.8V。

I_LED = V / R =（3.3-1.8）/ 330 = 4.5 mA

因此，LED电流可以从2.4 mA到4 mA = 1：1.666的比率变化，具体取决于LED Vf。

但是数据手册中的Vf为20 mA。随着电流下降，Vf会“有些下降”。这是从其数据表中选择的LED的特性。

我们可以看到，Vf在2 mA时约为1.7V，在4 mA时约为1.78V，因此1.8V的假定值足以满足我们的目的。

• E12-精度为5％的最常见电阻器系列-每十年12个电阻器。

首选数字系列-搜索E12，然后阅读其余信息：-)

特定于E12-值和颜色代码-更加集中，但总体上用处不大

您必须从LED压降开始。是决定电流的因素，而不是反之。原因是LED电压或多或少是固定的，而电流将是可变的，并适应电路的需求。
KVL确实是您所需要的。如果LED电压降为2V，则电阻器电压为3.3V-2V = 1.3V，因此电路中的电流

$I = \dfrac{1.3V}{330\Omega} = 4mA$

因此，如果电阻上的电压降太大，则会通过降低电流自动将其调整为较低的值。

注意：引脚可以提供50mA的电流。它实际提供的内容取决于电路的要求，并且不应更高。在我们的情况下，它要低很多，所以没关系。

在大多数情况下，上述计算（假设LED的压降固定）就足够了，但是有时您需要一个更准确的答案，其中要考虑可变的正向电压。在大多数情况下，您不会有电流与正向电压的方程，而只有一个曲线图。这意味着您无法分析解决它。我们将看到图形化解决很容易。

$\Omega$$\dfrac{3V}{100\Omega}$
$\dfrac{3V - 2V}{100\Omega}$

另请参阅此问题，以了解如何计算电阻器的值。

两种可能性：

• 当前额定值是采购设备能够处理而不会造成损坏/过热的能力，但它并没有采取措施将其自身限制为

• LED两端的压降比您想象的要高，因此电阻器两端的压降和流经该电阻的电流低于50 ma。我刚刚挖出的随机LED数据表列出了1.85v的正向电压-这将使您在电阻两端的压降为1.45v，电流为44 ma（恰好是我选择的LED的两倍-您可能需要考虑使用更大的电阻器-旧的无线电棚套套件将在3v电池供电下使用680欧姆）

如果您有电压表（或者arduino自己的模拟输入），则可以测量电阻器和LED之间节点的电压，并确定电阻器和LED两端的相应压降，从而确定已知电阻上的压降产生的电流。

简短的答案：

仅仅因为电源规格为0.05A，电流就不会为0.05A。当电源规格提供电流时，这只是您应尝试从中获取的最大值。您最终获得的电流取决于负载。

就是说，您可以从其他答案中给出的一些不错的图中获得针对此特定情况的定量答案。