我了解我无法将LED直接连接到电池，因为它会消耗过多电流。因此，电路中必须有其他东西来限制电流。有什么选择？有些方法比其他方法更有效吗？

LED完全开启之前需要最低电压。该电压随LED的类型而变化，但通常在1.5V-4.4V左右。一旦达到此电压，电流将随电压迅速增加，仅受LED的小电阻限制。因此，任何比此高得多的电压都将导致流过LED的电流很大，直到电源无法提供足够的电流并且其电压骤降，或者LED损坏。

上面是一个LED电流-电压关系的示例。由于电流随电压迅速上升，因此通常可以通过假设LED两端的电压为恒定值来简化分析，而与电流无关。在这种情况下，2V看起来正确。

直接穿过电池

没有电池是理想的电压源。随着其端子之间的电阻减小，并且电流消耗增加，电池端子处的电压将减小。因此，电池可以提供的电流受到限制。如果电池不能提供太多电流来破坏您的LED，并且通过提供这么大的电流也不会破坏电池本身，那么将LED直对着电池放置是最简单，最有效的方法。

大多数电池不满足这些要求，但是一些纽扣电池可以满足这些要求。您可能从LED投掷器中了解它们。

串联电阻

限制LED电流的最简单方法是串联一个电阻。我们从欧姆定律得知，流经电阻的电流等于电阻两端的电压除以电阻。因此，电阻器的电压和电流之间存在线性关系。与LED串联放置一个电阻器可以使上方的电压-电流曲线平坦，以使电源电压的微小变化不会导致电流急剧上升。电流仍会增加，只是不会急剧增加。

电阻器的值很容易计算：从电源电压中减去LED的正向电压，这就是电阻器两端的电压。然后，用欧姆定律来找到所需的阻力得到的LED所需的电流。

这里最大的缺点是电阻器通过将电能转化为热量来降低电压。我们可以使用以下任意一种来计算电阻器中的功率：

$P = IE$
$P = I^2 R$
$P = E^2/R$

电阻器中的任何电源都是不用于点亮的电源。那么，为什么不使电源电压非常接近LED电压，而又不需要非常大的电阻器来减少功率损耗呢？因为如果电阻器太小，它将无法很好地调节电流，并且我们的电路将受到温度，制造偏差和电源电压的较大影响，就像我们根本没有电阻器一样。根据经验，电阻上至少应下降25％的电压。因此，使用串联电阻器永远无法获得超过75％的效率。

您可能想知道是否可以将多个LED并联，共享一个限流电阻。可以，但是结果将不稳定，一个LED可能会流过所有电流，并被损坏。请参阅为什么单个电阻不能准确地用于许多并行LED？。

线性电流源

如果目标是向LED提供恒定电流，为什么不制作一个主动调节流向LED电流的电路呢？这被称为当前源，这里是您可以使用普通零件构建的示例：

它是这样工作的：Q2通过R1获得其基本电流。当Q2导通时，大电流流经D1，D2和R2。当该电流流过R2时，R2两端的电压必须增加（欧姆定律）。如果R2两端的电压增加到0.6V，则Q1将开始导通，从而从Q2窃取基极电流，从而限制了D1，Q2和R2中的电流。

因此，R2控制电流。该电路通过将R2两端的电压限制为不超过0.6V来工作。因此，要计算R2所需的值，我们可以仅使用欧姆定律来找到可在0.6V时提供所需电流的电阻。

但是我们获得了什么？现在，任何多余的电压都只是在Q2和R2中下降，而不是串联电阻。没有效率更高，也更复杂。我们为什么要打扰？

请记住，使用串联电阻器时，我们至少需要总电压的25％跨接在电阻器上才能获得足够的电流调节。即使这样，电流仍会随电源电压的变化而变化。使用该电路，在所有条件下电流几乎都不会随电源电压变化。我们可以将许多LED与D1串联，这样它们的总压降为20V。然后，我们仅需要R2的另一个0.6V，再加上一点，以便Q2有工作空间。我们的电源电压可能是21.5V，在不是LED的情况下，我们仅浪费了1.5V。这意味着我们的效率可以达到。这比我们可以用串联电阻器集结的75％更好。$20V / 21.5V = 93 \%$

开关模式电流源

对于最终解决方案，有一种方法（至少在理论上）以100％的效率驱动LED。它称为开关模式电源，它使用电感器将任何电压转换为驱动LED所需的准确电压。这不是一个简单的电路，而且由于没有理想的元件是理想的，因此在实践中我们无法使其效率完全达到100％。但是，经过适当设计，它可以比上面的线性电流源更有效，并在更宽的输入电压范围内保持所需的电流。

这是一个可以用普通零件构建的简单示例：

我不会说这种设计非常有效，但是它确实可以证明操作原理。运作方式如下：

U1，R1和C1生成方波。调整R1可控制占空比和频率，从而控制LED的亮度。

当输出（引脚3）为低电平时，Q1打开。电流流过电感L1。该电流随着能量存储在电感器中而增大。

然后，输出变高。Q1关闭。但是电感器充当电流的飞轮。在L1中流动的电流必须继续流动，而这样做的唯一方法是通过D1。L1中存储的能量被传递到D1。

输出再次变低，因此电路在将能量存储在L1中和将其倾销到D1之间交替进行。因此，实际上，LED会快速闪烁，但是在25kHz左右，它是不可见的。

整洁的是，我们的电源电压是多少，或者D1的正向电压是什么都没关系。实际上，我们可以将许多LED与D1串联，即使LED的总正向电压超过电源电压，它们仍然会点亮。

借助一些额外的电路，我们可以创建一个反馈环路，以监控D1中的电流并为我们有效地调整R1，因此LED将在很宽的电源电压范围内保持相同的亮度。方便，如果您希望当电池电量低时LED保持亮起。用微控制器代替U1并在此进行一些调整以提高效率，您确实有所收获。

还有另一种方式，很少见。它非常适合一个LED，非常简单，您可以向其投掷约4v至20v的任何电压，并且很高兴为LED提供相当恒定的电流。

蓝色是输入电压，20v至4v。绿色是流向LED的电流，约为12mA。红色是JFET消耗的功率，数据表在此处。

这是您可以使用的LED驱动器选项的集合。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

这不是很正确-因为它取决于许多因素。

led的问题在于1）一旦它们开始导通，电压的一点点增加就会产生电流的极大增加。如果搭配得当，可能会造成损害；2）随着LED变热，其正向压降下降，这导致流过LED的电流上升。进而导致LED的功耗上升，LED发热。导致恶性循环。

因此，避免这种情况的一种方法是引入负反馈，以便当LED中的电流上升时，LED两端的电压下降。

有很多方法可以做到这一点。电阻器，传感器，主动控件等