LED亮度会随电压变化吗？

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小时候学习电的时候，了解电压/电流/电阻的绝佳工具是白炽灯泡（在我的情况下，它是一个3V的小灯泡）。当您将两个电池串联起来使电压翻倍时，它的发光亮度是原来的4倍，但会发热更多，更容易燃烧。当您串联放置两个灯泡时，它们的发光亮度为1/4。当您将它们并联使用时，它们会正常发光，但消耗电池的速度是原来的两倍。等等。

然而，如今这个时代已经过去了，白炽灯泡正在淘汰中，并且LED正在替换它们是有充分的理由的（例如，每隔几个月左右就不会耗尽）。但是LED不同，遵循不同的规则，我对此不太了解。

我想知道-LED是否可以相同的方式使用？我知道，要使LED以与经典灯泡类似的方式使用，您需要将其与电阻串联，否则会吸收过多电流并烧坏。我认为您甚至可以购买带有内置电阻的LED。但是他们会以同样的方式工作吗？电压变化会伴随亮度的相应变化吗？

led

— 维尔克斯
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LED是电流驱动的设备。周围有一些图形，可为您提供电流与光输出的关系信息

— PlasmaHH 2013年

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正向电流决定LED的亮度，而不是电压。在LED的情况下，电流与发光强度呈线性关系，也就是说，电流的两倍是亮度的两倍。

— 2015年

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如果要控制LED的亮度，则需要控制流过它的电流。电压仅需要略高于LED的正向额定电压。控制亮度的常见方法是通过脉冲宽度调制（PWM）。要给它调暗，而不是给LED降低电压，而是给它提供全电压，但要重复突发。占空比确定亮度。

— 醉酒代码猴子

我几乎有99.99％的人肯定这是骗人的，因为我记得“如何用电压控制二极管亮度”问题已经得到回答（并且在网络上也存在“热门问题”，AFAIR）...有人在乎找到原始的？

— vaxquis's

-实际上不是。它不是亮度的4倍，也不是亮度的1/4。白炽灯泡是非线性电阻器：随着温度升高，电阻会增加。当（V平方）是4倍大时，R也会更大。当（I平方）为1/4时，R也较小。同样，白炽灯泡在变冷时会改变颜色：变凉时变红（变黄），变热时变蓝（变白）。

— 大卫

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与白炽灯泡相比，LED是非常不同的野兽。LED属于一类称为非线性设备的设备。它们在经典意义上不遵循欧姆定律（但是仍然将欧姆定律与它们结合使用）。

LED（显然）是二极管的一种形式。它具有正向电压，即二极管开始导通的电压。随着电压的升高，二极管的导通性能也会提高，但是会以非线性的方式实现。

对于LED，流过它的电流量决定了它的亮度。是的，增加电压会增加电流，但是没有电流太多的发生区域很小。在上方的红色曲线中，可能只有1.5V左右的一点点，到2V时，电流已超出刻度，LED就会烧坏。

将LED串联放置确实会汇总正向电压，因此您必须提供更高的导通电压才能启动，但可控区域仍然很小。

因此，我们控制电流而不是电压，并将正向电压作为固定值。通过在电路中包括一个电阻器以填充电源电压和正向电压之间的间隙，限制过程中的电流，或者通过使用恒定电流源，我们可以设置要流过LED和LED的电流。从而设置亮度。通过增加电流，但不增加电压（或仅可忽略不计，并且纯粹是偶然的），我们可以提高亮度。

用于计算特定电流的电阻的公式为：

[R = \frac{V_{小号} - V_{F}}{{一世}_{F}}

$R = \frac{V_S - V_F}{I_F}$

其中是电源电压，是LED正向电压，而是所需的LED正向电流。 $V_S$ $V_F$ $I_F$

— 马延科
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在某种方式。最终，您的电阻和正向电压都会加倍，这意味着您需要增加电压以进行补偿。例如，一个5V电源在2V和20mA电流下的LED将具有150Ω电阻。使所有电压加倍，因此4V正向电压和300Ω电阻要获得相同的电流，您将需要10V电源。但这不是您对LED的看法。您不认为“对于这些LED，我需要提供X伏特的电源”，而是“我需要提供Y mA。如何最好地实现这一点？” 在我刚刚给出的示例中，最好不要减小阻力...

— Majenko

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嗯对好吧，算一下。10v-2v = 8V。150Ω电阻上的8V为0.0533mA。电流不是两倍，但对于LED来说，处理的可能性可能太大。另请注意，亮度是非线性的。在典型的LED上，在15mA和20mA之间（对人眼而言）亮度几乎没有差别，因此20mA LED上的53mA亮度也不会那么高。肯定不会长久；）

— Majenko '16

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您从电源电压中减去LED的电压，因为该正向电压是LED的固定属性。就像我在回答中所说的那样，LED不遵守欧姆定律。它们是非线性设备。欧姆定律仅适用于线性设备，例如电阻器。

— Majenko '16

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顺便提一句，并且只是为了学究：-)，灯泡也是非线性设备。

— Sredni Vashtar'9

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@SredniVashtar是的，我当时想提一提，但认为这只会使水域更加混乱。

— Majenko '16

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不，LED本身（没有电阻器或其他电子设备）的行为与灯泡完全不同。

看一下随机LED的数据表。

向下滚动到包含许多图形的页面。第三张图显示了通过LED的相对强度（光）与电流的关系：

（来源：334-15 / T1C1-4WYA数据表）

您会注意到该曲线有些呈线性，这意味着两倍的电流将为您提供大约两倍的光。

我们了解到：LED的亮度与流过它的电流成比例。

但是，在一定电压下，您得到的电流是多少？

看图2：

（来源：334-15 / T1C1-4WYA数据表）

正向电流与正向电压的关系，请注意，对于高于3伏的电压，电流如何迅速增加。仅增加0.5 V即可提供4倍的电流！该曲线也在LED和过热之间变化。

这就是为什么最好用电流而不是电压来给LED供电。如果为LED a供电，则电流不是很可预测，亮度也不是可以预测的。而且，馈送到LED的功率随功率为电压x电流而变化。

最好使LED保持恒定电流，这就是为什么需要串联电阻的原因，这些电阻将电流限制在预期值。对于大多数用途而言，不完全精确但足够接近。

在串联电阻就位的情况下，LED（+电阻）的行为在某种程度上更像灯泡，这意味着亮度的变化与施加的电压成正比。

— 比彭雷基
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最后一句话是对OP问题的答案。如果您有一个LED电阻器组合，其电压合理地高于LED电压（例如，额定电流至少为12V），则亮度将与来自以下位置的电压紧密相关（但由于LED正向电压相当固定，因此亮度并不完美）例如5V至15V，则实验必须调整其电压范围才能看到结果。LED和电阻的行为接近光，但是如果您不单独考虑各部分，则不会过多地介绍LED的行为。

— KalleMP '16

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LED和白炽灯泡的特性几乎相反。

LED随着电压的升高而下降。
灯泡的电阻在打开时会增加10倍。这是由于钨丝的指数热PTC（+）大。同时，LED恰好相反，其线性NTC（-）值较小。
- LED无法承受负电压。所有额定值均为-5V绝对最大值。
- 灯泡轻松双向交流/直流
LED使用“微米薄”的超声波金线键合，因为焊接会杀死它。
灯泡...在2500'C下运行
- LED需要ESD保护。
- 灯泡可以毫无问题地吸收ESD。
LED有彩虹和其他所有颜色。
灯泡都是一样的，只有白色阴影
- LED可以像光电二极管一样检测具有小输出电流的光。
- 灯泡无法检测到光。
即使是透明基板，LED也是单面的。
BULB是全向的。

因此，当您将所有内容加总时，您必须了解它们之间的差异，以使其在同一电源环境中工作。或者依靠工程解决方案使它们易于使用。

— 托尼·斯图尔特Sunnyskyguy EE75
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等等，我不能焊接LED吗？O_o

— Vilx-

是的，您可以，但不能进行制造。有严格的焊接规格

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75'9

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如果您购买了带有内置电阻器的LED，它们将（几乎）完全那样工作。

LED的光输出在很宽的范围内几乎与电流成正比。

$(Vb >> Vf)$

$V_b$

$V_f$

$R_i$

$I=(V_b-V_f)/R_i$ $I=(V_b/R_i)$

$I=(V_b-2*V_f)/(2*R_i)$

$I=(V_b/(2*R_i))$

因此，当将带有内置串联电阻的2个LED串联放置时，电流下降到初始电流的一半。

— Ariser
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的确如此，但取决于Vb> 2Vf，即在正常使用情况下，大部分功率都消耗在电阻器中。

— pjc50

这是不正确的，除非您将“减少”更改为“近似”。

— 斯科特·塞德曼

V_{b} >> V_{f}

$V_b >> V_f$

@ScottSeidman：感谢您的纠正。现在好点了？

— Ariser 2013年

如果您使用的组合电压接近LED正向电压，则您的答案在文本中包含了太多的概括。3V LED +电阻组合不能在1.5V或6V下很好地工作，但是15V LED +电阻组合将以您希望的方式在5V至15V之间工作。我给了你一个“（差不多）”的赞誉。

— KalleMP '16

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LED的亮度主要取决于流过它的电流。

传统的白炽灯泡实际上是一个电阻器，它遵循欧姆定律V = I *R。如果将电压加倍，电流将加倍，并且使用的功率将增加4倍（不是很正确，温度有些高）相关效果，但目前为止足够接近）。

另一方面，LED是二极管，就像大多数二极管一样，它具有相对固定的正向偏置电压。在该电压以下，没有电流流动，在该电压以上，电流是无限的，但电压会因偏置电压而降低。（这是一个巨大的简化，但足以应付大多数粗略的计算）

该电压是多少取决于所使用的材料，因此取决于颜色。红色，黄色或绿色通常为〜1.8-2V，蓝色，白色或“真绿色”通常为〜3V。该电压降将随电流而增加，但仅增加0.1-0.2V，通常可以忽略此影响。

正如您在问题中指出的那样，LED通常与电阻串联，以限制电流。为什么？

将LED视为固定的电压降，无论电流大小，它都会消耗固定的电压量。因此，如果将2V LED直接连接到3V电源，则剩下的1V电压将在电路的其余部分下降。在这种情况下，电路的其余部分将是电源和电线中的内部电阻。这些电阻通常相当低（通常您会忽略不计），因此会流过大电流。

假设电阻在0.1欧姆/小时的范围内，则电流为I = V / R =（3-2）/ 0.1 = 10安培。

LED上的功耗为P = I * V = 10 * 2 = 20瓦。

这将非常迅速地将LED加热到损坏的位置。现实世界要复杂一点，因为LED并不是理想的零电阻固定电压降，但最终结果是相同的。

如果除了内部电阻外还添加一个100欧姆的串联电阻，则电流将减小至10mA，LED发光良好。

改变电阻值会改变亮度，大多数小型LED的最大电流限制为20mA，低于1mA则看不见。通常情况下，超过10mA的电流很难引起注意（这更多是由于眼睛的工作方式而不是LED的工作方式）。您还可以通过快速打开和关闭它们来更改亮度，这对于数字系统来说更简单，并且通常对于给定的感知亮度（由于眼睛而不是LED而导致的效率更高）是有效的，这使您可以更改亮度而硬件中只有一个固定电阻。如果您打算使用可变电阻器来设置亮度，那么最好还包括一个较小的固定值，以便在可变电阻器为0时将电流限制为20mA。

那么，如果我们增加两个LED串联怎么办？

每个LED需要2V才能点亮。两个LED表示4V。使用3V电源时，我们没有足够的电压来正向偏置二极管，因此它们会阻塞所有电流。LED将熄灭。如果增加电压并正确设置限流电阻，则它们都会导通。由于亮度取决于通过LED的电流，并且它们都将具有相同的电流，因此它们将具有相同的亮度（对于相同类型的LED）。

如果我们在并行中添加两个LED怎么办？

如果我们并联两个，每个都有自己的电阻，那么它们实际上就是独立的电路。假设电源足够，则每个电源都将充当唯一电源。

如果他们共享电阻，那么事情会变得更加有趣。从理论上讲，这可以很好地工作，您需要将电阻值减半，以使每个LED电流具有相同的值，但您希望它工作的范围除外。不幸的是，没有两个LED完全相同，它们的偏置电压都略有不同，这意味着流过一个LED的电流要比另一个LED的大（如果不是因为电压的小幅增加，则所有电流都流过一个）。通常会忽略的增加）。

这意味着与单个电阻并联的两个LED几乎不会具有相同的亮度。

通常，任何需要驱动一组LED的东西（例如背光灯）都将使用一长串LED并根据需要将电压升至所需的最高电压（在合理范围内），以使它们都具有相同的亮度。

— 安德鲁
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尽管LED灯不像白炽灯，但答案仍然是。

欧姆定律计算的唯一区别将是从电源电压中减去LED正向电压。

LED的正向电压与正向电流之间的差异很小。

我测量了200、350和500mA时一串16个红色LED的电压。电压为30.07、31.20、31.43。200至500mA的变化为1.02％。

— 误解
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