我一直想知道为什么在使用LED进行照明的方案中，通常会在LED上放一个电阻，最后看来这个问题的答案解释了为什么。（这是控制通过LED的电流以防止LED烧坏的最简单方法。）

但是，这不是一个大问题吗？这些电阻器不会浪费很多功率吗，真的没有其他实用的解决方案吗？

UPD：鉴于我收到的所有好的答案，对该问题的合理更新是可能提供一些数字以显示在典型的照明应用中电阻器发热所损失的功率是多少？（大多数答案都说功率损耗很小，所以没关系。我认为，如果有人能获得实数，巩固答案，那我会很好，那么我可以接受该答案并将其放在未来感兴趣的人。）

是的，它浪费了功率，但是在大多数情况下，功率不够重要。

如果效率很重要，则可以使用其他更复杂的方法。例如，看一下我的KnurdLight示例项目的示意图。这是由电池供电的，几乎所有电源都进入LED。在这种情况下，我使用了直接调节LED电流的升压转换器，而不是调节电压的普通电源。没有串联电阻可以使固定电压源至少部分看起来像电流源，因为电源首先是电流源。R6与LED串串联，但仅30Ω，用于感测电流，以便升压转换器可以对其进行调节。

为什么要电阻？

我们使用电阻器设置LED电流的原因是LED是一个二极管，并且像大多数二极管一样，正向偏置时看起来就像一个电压降。如果连接到电压源，几乎没有什么控制电流。V / I图的斜率是如此陡峭，以至于二极管电压变化0.1 V可能意味着电流变化10倍。因此，在没有可行的限流机制的情况下直接连接到电源可能会损坏LED。因此，我们在其中放置一个电阻，以使斜率足够浅以控制电流。

通常，您可以根据数据表中的亮度测量结果来确定LED中需要多少电流，或者购买一个并进行猜测。对于典型的指示灯LED，我从正常的2 mA或高效的LED的0.5 mA开始，通常必须进一步减小电流。

选取电流后，就可以得到该电流，电源电压（VS）以及当前电流（VF）下LED的正向电压，请尝试从数据表的图表而不是表格中获取，的特性是10 mA或更高），然后将它们插入以下方程式以获得电阻：

R = (VS - VF) / I

推导：假设电阻两端的压降为VR = I * R（欧姆定律），环路中的电流为常数（基尔霍夫电流定律），电源电压等于VF + VR（基尔霍夫电压定律）：

VS = VF + VR = VF + I * R; VS - VF = I * R; R = (VS - VF) / I

大功率LED

对于存在功率浪费问题的应用（例如在大型照明应用中），您无需使用电阻器，而应使用电流调节器来设置LED的电流。

这些电流调节器的工作原理与开关电压调节器类似，除了不使用将输出电压分压并与参考电压进行比较并调整输出外，它们使用电流感应元件（电流感测变压器或低值电阻器）来产生电压与参考进行比较。根据开关元件损耗和开关频率的不同，这可以使您获得很高的效率。（较高的频率反应更快，并且使用较小的组件，但效率较低。）

用电阻驱动LED时，电源电压必须高于LED的正向压降；从电源汲取的电流将等于通过LED的电流。流向LED的电源功率的百分比将对应于LED正向电压与电源电压之比。

还有其他几种驱动LED的方法，这些方法可以在低于LED正向压降的电源电压下工作，或者从电源汲取的电流少于通过LED的电流。这样的技术可以例如将从5伏电源汲取的电流减少一半，以通过2伏LED馈入20mA电流，但是所需的电路几乎肯定比电阻昂贵。在许多情况下，即使使用电池供电，LED消耗的功率也仅占整体能源消耗的一小部分。即使仅使用价值0.05美元的额外电路就可以将与LED相关的功耗降低99％，与仅使用电阻器并接受次优效率相比，节省下来的钱还是不值得的。

您想要一个计算。这是计算的基本形式。

典型的红色LED的正向压降为1.8 V，最大连续电流约为20 mA。

现在我们的电压是多少？假设我们要使用3 V电源。

因此3.0 V - 1.8 V = 1.2 V，我们的电阻上的压降会更大。流过电阻的电流将是20 mA，所以我们的功率是1.2 V * 20 mA = 24 mW。尽管这只是LED功耗的很大一部分，但实际上并没有多少功率。LED本身使用1.8V * 20mA = 36 mW.

是的，这浪费了功率。另一方面，在批量生产中，电阻器的成本仅为一美分的一小部分（对我们的国际人民来说为0.01美元）。完成成本/收益/难度分析后，一个简单的电阻器看起来就非常漂亮。

如果以5 V或同样小的电压驱动LED，那么浪费的功率通常很小（几十毫瓦）。

当然，在电池容量有限的系统中，这是一个问题，但随后使用了其他方案（例如，使用PWM的 LED驱动器）。

是的，没有。当电流流经电阻时，它会发热，从而浪费能量。但是，如果您将电阻器取出（从而以更高的电压驱动LED），则会驱动更多的电流流过电路，从而实际上比在位电阻器时消耗的功率更多。

请记住，在恒定电压下，电流与电阻成反比。插入电路的电阻越大，通过的电流越少，因此消耗的功率也越少。因此，尽管电阻器本身在电路中产生热量中起着一定作用，但实际上，电阻器的存在意味着总体上将产生较少的热量。

我做数学测试。我使用12V电源，并用电阻连接3个LED二极管。一个带有电阻的二极管的电压为12V，下一个带有电阻I的二极管的电压也为12V，最后一个也是。在源头上我有60mA。电阻的压降为9V，功耗总计为540mW不论P = V * II，其源极总功耗为720mW。

但是，当我串接二极管并添加电阻时，源的总功耗仅为240mW。我使用3V 20mA二极管。

Sims最好使用尽可能低的电压源，以便仅在我们需要的位置消耗功率。或使用一串LED二极管获得更高的电压。这就是为什么我们在计算机中拥有如此多的具有来自变压器的不同电压的输出的原因。

或另一个想法。我们有9V的电源，我连接了一个3V的二极管，我需要使用电阻来降低电压。总功率将为180mW，其中二极管仅需60mW，但是当我串联3个二极管时，我仍然有180mW。但是当我连接3个二极管，但每个二极管单独连接到同一电源时，我将使用540mW的功率。

看起来最好使用字符串而不是将每个字符串都连接到源。

仅采用无源或线性有源直流电路就无法避免功率损耗。原因是效率取决于两件事：

1. 电源电压
2. LED电流

在LED和电源之间插入什么都没关系。它可能是电阻器，一些二极管，线性稳压器或基于晶体管的电流源。如果LED需要10 mA才能获得所需的亮度，并且您有5 V电源，则总共要消耗50 mW。期。

使用固定的电源电压和固定的LED电流，提高效率的唯一选择是将多个LED串联。如果使用5 V电源，并且LED的压降为10 mA时为2 V，则可以串联两个。这有一个限制-您将无法独立切换LED。

如果您可以控制电源，则可以执行其他几项操作。如果您的电源电压来自交流电源，则可以在变压器上增加一个绕组以创建低压LED电源。如果只有直流电源，则可以使用开关转换器产生较低的电压。但是，这些都不是非常实用的。如果您使用的是交流（市电）电源，则可能不必担心几个指示灯的效率。高效的开关稳压器价格昂贵且容易出故障。

LED通常仅消耗系统总电流的一小部分。仅仅为他们添加一个单独的电源的麻烦或花费很少值得。

不要将电阻器视为转移电流（电流）的功率吸收器。是的，有些能量以热的形式损失了，是的，但是损失不多（通常）。使用水的类比，只需将电阻器视为使电流流经的软管变小。在相同的初始力（电压）下，可以流动的电量（电流）减少。这会减小软管输出端可用的力（这称为压降）。