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。現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。

限流電阻&導通電壓

? 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，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：

• 供電的電壓U；

• LED管壓降U_LED，這由LED的顏色確定；

• 驅動電流范圍I_LED；

三個因素來確定限流電阻R_LED的大小。

圖1 不同顏色的LED

?LED導通電壓

下圖給出了實際測量到的幾種不同顏色的LED的伏安特性。可以看到LED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2 不同顏色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，也可以直接用電池驅動LED。

比如下面的電路，顯示了直接將紅外LED連接在五號電池上的應用情況。

圖3 直接將LED連接在電池兩端

既然在大多數情況下，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限流電阻的LED出售呢？

為什么不集成限流電阻

在“Why dont LEDs have built-in resistors”中有人提出了這個疑問，后面的回答倒是非常豐富。

圖4 提問者抱怨LED不集成限流電阻

這個提問者是在自己焊接了16個限流電阻之后發出怨念，提問為什么LED中不直接集成限流電阻。

?存在集成限流電阻的LED

首先，市面上還是存在這種內部集成限流電阻的LED。比如Kingbright L-934SRD-5V就是一款內部集成有限流電阻的LED，LED直徑3mm，工作在5V下，電流大約14mA。

圖5 內部集成有電阻的+5V工作紅色LED

實際上，現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。比如WS2812串行可控彩色LED燈珠，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。

圖6 WS2812燈帶點亮后的效果

?LED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）。

主要有以下問題。

1）發光效率問題：

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發光效率達到最大。

2）LED串聯問題：

很多應用場合需要將多個LED串聯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的LED。

3）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，就限制了LED使用的場合。

4）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。

5）低工作電壓：

現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。

6）使用表貼限流電阻很方便：

還是在現實中，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）可以串聯多個LED來工作。

圖7 LED串聯的限流電阻

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