淺談單個LED內部不直接集成限流電阻的原因

第第頁淺談單個LED內部不直接集成限流電阻的原因簡介：使用LED的過程中，需要在電路中設計有限流電路（可以是限流電阻，或者恒流電路）以保證LED流過的（電流）不要超過LED最大工作電流。使用限流電阻是在普通的LED應用中的最常見方便的電路?，F(xiàn)在還存在著一些更加復雜，集成有更多功能的LED芯片可以使用。本文討論了為什么早期單個LED內部不直接集成限流電阻的原因。

01LED限流電阻

1.1限流電阻

我們知道，在使用LED的過程中，不要直接將LED連接在（電源）兩端[1]

，因為這存在過大的電流將LED燒壞的危險。通常情況下需要在LED的管腳上連接一個限流電阻，控制流過LED的電流在合適的工作范圍。

這個電流電阻的大小需要根據(jù)：

供電的電壓：；

LED管壓降，這由LED的顏色確定；

驅動電流范圍：；

三個因素來確定限流電阻的大小。

▲圖1.1

不同顏色的LED

1.2LED導通電壓

在

幾款不同顏色LED的伏安特性[2]

給出了實際測量到的幾種不同顏色的LED的伏安特性?？梢钥吹絃ED的V-A特性與普通的（二極管）很相似，只是導通電壓隨著不同的顏色LED而不同。

▲圖1.2.1

不同顏色的LED的V-A特性

在一些特殊的情況下，如果LED的導通電壓與施加的電壓基本相同，而且電池的內阻相對比較大，也可以直接將電池驅動LED。

比如下面的電路來自于In（te）ractivedigitalwhiteboardwithaNintendoWiiremotecontrolerandinfraredLEDpen.ForschoolsHOWTO[3]

顯示了直接將（紅外）LED連接在五號電池上的應用情況。

▲圖1.2.2直接將LED連接在電池兩端

既然在大多數(shù)情況下，使用LED都需要連接限流電阻，那么為什么市面上沒有直接內部集成有限流電阻的LED出售呢？

02為什么呢？

在WhydontLEDshavebuilt-inresistors?[4]

中有人提出了這個疑問，后面的回答倒是非常豐富。

Anightofstrugglingtofit16currentlimi（ti）ngresistorsintoasmallbre（ad）boardforauniprojectmademewonderwhyLEDsdon'thaveanykindofinternalresistance?I（can）'tthinkofanydownsides.I'veneverconnectedanLEDwithoutaresistorinseriessoitmakesalotofsensetome.

這個提問者是在自己焊接了16個限流電阻之后發(fā)出怨念，提問為什么LED中部直接集成限流電阻呢？

2.1存在集成限流電阻的LED

首先，市面上還是存在這種集成有內部限流電阻的LED的。比如在6.5VRedLED3mmThroughHole,KingbrightL-934SRD-5V給出了一款

應用在5V電壓下內部集成有限流電阻的LED[5]

，LED直徑3mm，工作在5V下，電流大約14mA。

▲圖2.1.1內部集成有電阻的+5V工作紅色LED

在LP377GWH1-40G[6]

中給出了中國深圳YunSun公司出品的工作在+5V下5mm直徑綠色LED的規(guī)格，在+5V下工作電流20mA。

實際上，現(xiàn)在已經存在集成有更復雜內部電路的LED，它們不僅僅集成有限流電路，可能還會有閃爍（控制電路），調（光電）路等等。比如WS2812串行可控彩色LED燈珠[7]

就集成有串行接口電路以及三色PWM控制電路，使得僅僅使用一個IO端口就可以控制多達1024個LED燈的顏色和亮度。

2.2LED集成限流電阻問題

前面我們看到集成有限流電阻的LED（產品）實際上已經誕生很長時間，但在市場反應來看這是一個失敗的產品（從使用百分比和市場滲透率），主要問題包括：

發(fā)光效率問題：

實際上用于照明的LED大都工作在沒有限流電阻的情況，通過特殊的恒流電路使得LED發(fā)光效率達到最大;

LED串聯(lián)問題：

很多應用場合需要將多個LED串聯(lián)形成更大面積的顯示燈，如果帶有限流電阻則需要更大的驅動電壓才行。此時往往使用恒流電路來驅動這些串聯(lián)的LED；

不同的工作電壓和電流：

前面我們知道決定LED限流電阻大小是由多個因素組成，一旦按照某種條件集成有限流電阻，則就限制了LED使用的場合；

散熱問題：

如何有效將限流電阻上的功耗散掉也是影響LED內部集成限流電阻的因素；

低工作電壓：

現(xiàn)在的電路工作電壓越來越低，從原來的5V逐步過渡到3.3V，甚至更低，這就使得集成有LED的器件無法適應多種工作電壓；

使用表貼限流電阻很方便：

還是在現(xiàn)實中，電路中增加一個表貼限流電阻比較省事，就使LED可以適應各種工作條件了。對于高電壓（比如+12V）可以串聯(lián)多個LED來工作。

03總結

使用LED的過程中，需要在電路中設計有限流電路（可以是限流電阻，或者恒流電路）以保證LED流過的電流不要超過LED最大工作電流。使用限流電阻是在普通的LED應用中的最常見方便的電路?，F(xiàn)在還存在著