浅谈单个LED内部不直接集成限流电阻的原因
简介：使用led的过程中，需要在电路中设计有限流电路（可以是限流电阻，或者恒流电路）以保证led流过的电流不要超过led最大工作电流。使用限流电阻是在普通的led应用中的最常见方便的电路。现在还存在着 一些更加复杂，集成有更多功能的led芯片可以使用。本文讨论了为什么早期单个led内部不直接集成限流电阻的原因。
01 led限流电阻
1.1 限流电阻
我们知道，在使用 led的过程中，不要直接将led连接在电源两端[1] ，因为这存在过大的电流将led烧坏的危险。通常情况下需要在led的管脚上连接一个限流电阻，控制流过led的电流在合适的工作范围。
这个电流电阻的大小需要根据：
供电的电压：；
led管压降，这由led的颜色确定；
驱动电流范围：；
三个因素来确定限流电阻的大小。
▲ 图1.1 不同颜色的led
1.2 led导通电压
在 几款不同颜色led的伏安特性[2] 给出了实际测量到的几种不同颜色的led的伏安特性。可以看到led的v-a特性与普通的二极管很相似，只是导通电压随着不同的颜色led而不同。
▲ 图1.2.1 不同颜色的led的v-a 特性
在一些特殊的情况下，如果led的导通电压与施加的电压基本相同，而且电池的内阻相对比较大，也可以直接将电池驱动led。
比如下面的电路来自于 interactive digital whiteboard with a nintendo wii remote controler and infrared led pen. for schools howto[3] 显示了直接将红外led连接在五号电池上的应用情况。
▲ 图1.2.2 直接将led连接在电池两端
既然在大多数情况下，使用led都需要连接限流电阻，那么为什么市面上没有直接内部集成有限流电阻的led出售呢？
02 为什么呢？
在 why dont leds have built-in resistors?[4] 中有人提出了这个疑问，后面的回答倒是非常丰富。
a night of struggling to fit 16 current limiting resistors into a small breadboard for a uni project made me wonder why leds don't have any kind of internal resistance? i can't think of any downsides. i've never connected an led without a resistor in series so it makes a lot of sense to me.
这个提问者是在自己焊接了16个限流电阻之后发出怨念，提问为什么led中部直接集成限流电阻呢？
2.1 存在集成限流电阻的led
首先，市面上还是存在这种集成有内部限流电阻的led的。比如在 6.5 v red led 3mm through hole, kingbright l-934srd-5v给出了一款 应用在5v电压下内部集成有限流电阻的led[5] ，led直径3mm，工作在5v下，电流大约14ma。
▲ 图2.1.1 内部集成有电阻的+5v工作红色led
在 lp377gwh1-40g[6] 中给出了中国深圳yunsun公司出品的工作在+5v下5mm直径绿色led的规格，在+5v下工作电流20ma。
实际上，现在已经存在集成有更复杂内部电路的led，它们不仅仅集成有限流电路，可能还会有闪烁控制电路，调光电路等等。比如 ws2812串行可控彩色led灯珠[7] 就集成有串行接口电路以及三色pwm控制电路，使得仅仅使用一个io端口就可以控制多达1024个led灯的颜色和亮度。
2.2 led集成限流电阻问题
前面我们看到集成有限流电阻的led产品实际上已经诞生很长时间，但在市场反应来看这是一个失败的产品（从使用百分比和市场渗透率），主要问题包括：
发光效率问题： 实际上用于照明的led大都工作在没有限流电阻的情况，通过特殊的恒流电路使得led发光效率达到最大;
led串联问题： 很多应用场合需要将多个led串联形成更大面积的显示灯，如果带有限流电阻则需要更大的驱动电压才行。此时往往使用恒流电路来驱动这些串联的led；
不同的工作电压和电流： 前面我们知道决定led限流电阻大小是由多个因素组成，一旦按照某种条件集成有限流电阻，则就限制了led使用的场合；
散热问题： 如何有效将限流电阻上的功耗散掉也是影响led内部集成限流电阻的因素；
低工作电压： 现在的电路工作电压 越来越低，从原来的5v逐步过渡到3.3v，甚至更低，这就使得集成有led的器件无法适应多种工作电压；
使用表贴限流电阻很方便： 还是在现实中，电路中增加一个表贴限流电阻比较省事，就使led可以适应各种工作条件了。对于高电压（比如+12v）可以串联多个led来工作。
03 总结
使用led的过程中，需要在电路中设计有限流电路（可以是限流电阻，或者恒流电路）以保证led流过的电流不要超过led最大工作电流。使用限流电阻是在普通的led应用中的最常见方便的电路。现在还存在着 一些更加复杂，集成有更多功能的led芯片可以使用。本文讨论了为什么早期单个led内部不直接集成限流电阻的原因。
围绕深度学习的方法来讲述激光雷达分割的问题
索尼XperiaXZ1评测 值不值得买
AMD发布新款锐龙嵌入式 性能将提升3倍
中国将突破ASML在极紫外光刻技术上的垄断？
24位立体声编解码器AK4957的性能特性及应用
浅谈单个LED内部不直接集成限流电阻的原因
怎样将LED连接到Arduino
Qorvo 主推手机 5G 射频前端器件 “集成化”，“自屏蔽”解决互干扰
具备F.T.功能的ZStack Mini超融合一体机,助于提供更优的解决方案
珠海泰芯半导体摘得“最有影响力MCU芯片企业”奖
安森美半导体为可穿戴电子领域推出全面的开发资源
电力线载波技术及两种协议在智能家居网络中的应用
开关电源的PCB应该如何布线来降低EMI详细技巧说明
一种崭新的光通信技术问世，光导纤维通信
“中微普业”高速数据线缆测试解决方案
常用的电线电缆分类及用途的介绍
TURTLE BEACH发布搭载业界首创的60mm ECLIPSE双驱动单元的全新RECON 500游戏耳机
“Ladies In Tech 闪闪发光的她”分论坛圆满举办
距离传感器原理及应用
使用气体检测仪有哪些优势？-欧森杰
01 led限流电阻
1.1 限流电阻
我们知道，在使用 led的过程中，不要直接将led连接在电源两端[1] ，因为这存在过大的电流将led烧坏的危险。通常情况下需要在led的管脚上连接一个限流电阻，控制流过led的电流在合适的工作范围。
这个电流电阻的大小需要根据：
供电的电压：；
led管压降，这由led的颜色确定；
驱动电流范围：；
三个因素来确定限流电阻的大小。
▲ 图1.1 不同颜色的led
1.2 led导通电压
在 几款不同颜色led的伏安特性[2] 给出了实际测量到的几种不同颜色的led的伏安特性。可以看到led的v-a特性与普通的二极管很相似，只是导通电压随着不同的颜色led而不同。
▲ 图1.2.1 不同颜色的led的v-a 特性
在一些特殊的情况下，如果led的导通电压与施加的电压基本相同，而且电池的内阻相对比较大，也可以直接将电池驱动led。
比如下面的电路来自于 interactive digital whiteboard with a nintendo wii remote controler and infrared led pen. for schools howto[3] 显示了直接将红外led连接在五号电池上的应用情况。
▲ 图1.2.2 直接将led连接在电池两端
既然在大多数情况下，使用led都需要连接限流电阻，那么为什么市面上没有直接内部集成有限流电阻的led出售呢？
02 为什么呢？
在 why dont leds have built-in resistors?[4] 中有人提出了这个疑问，后面的回答倒是非常丰富。
a night of struggling to fit 16 current limiting resistors into a small breadboard for a uni project made me wonder why leds don't have any kind of internal resistance? i can't think of any downsides. i've never connected an led without a resistor in series so it makes a lot of sense to me.
这个提问者是在自己焊接了16个限流电阻之后发出怨念，提问为什么led中部直接集成限流电阻呢？
2.1 存在集成限流电阻的led
首先，市面上还是存在这种集成有内部限流电阻的led的。比如在 6.5 v red led 3mm through hole, kingbright l-934srd-5v给出了一款 应用在5v电压下内部集成有限流电阻的led[5] ，led直径3mm，工作在5v下，电流大约14ma。
▲ 图2.1.1 内部集成有电阻的+5v工作红色led
在 lp377gwh1-40g[6] 中给出了中国深圳yunsun公司出品的工作在+5v下5mm直径绿色led的规格，在+5v下工作电流20ma。
实际上，现在已经存在集成有更复杂内部电路的led，它们不仅仅集成有限流电路，可能还会有闪烁控制电路，调光电路等等。比如 ws2812串行可控彩色led灯珠[7] 就集成有串行接口电路以及三色pwm控制电路，使得仅仅使用一个io端口就可以控制多达1024个led灯的颜色和亮度。
2.2 led集成限流电阻问题
前面我们看到集成有限流电阻的led产品实际上已经诞生很长时间，但在市场反应来看这是一个失败的产品（从使用百分比和市场渗透率），主要问题包括：
发光效率问题： 实际上用于照明的led大都工作在没有限流电阻的情况，通过特殊的恒流电路使得led发光效率达到最大;
led串联问题： 很多应用场合需要将多个led串联形成更大面积的显示灯，如果带有限流电阻则需要更大的驱动电压才行。此时往往使用恒流电路来驱动这些串联的led；
不同的工作电压和电流： 前面我们知道决定led限流电阻大小是由多个因素组成，一旦按照某种条件集成有限流电阻，则就限制了led使用的场合；
散热问题： 如何有效将限流电阻上的功耗散掉也是影响led内部集成限流电阻的因素；
低工作电压： 现在的电路工作电压 越来越低，从原来的5v逐步过渡到3.3v，甚至更低，这就使得集成有led的器件无法适应多种工作电压；
使用表贴限流电阻很方便： 还是在现实中，电路中增加一个表贴限流电阻比较省事，就使led可以适应各种工作条件了。对于高电压（比如+12v）可以串联多个led来工作。
03 总结
使用led的过程中，需要在电路中设计有限流电路（可以是限流电阻，或者恒流电路）以保证led流过的电流不要超过led最大工作电流。使用限流电阻是在普通的led应用中的最常见方便的电路。现在还存在着 一些更加复杂，集成有更多功能的led芯片可以使用。本文讨论了为什么早期单个led内部不直接集成限流电阻的原因。
围绕深度学习的方法来讲述激光雷达分割的问题
索尼XperiaXZ1评测 值不值得买
AMD发布新款锐龙嵌入式 性能将提升3倍
中国将突破ASML在极紫外光刻技术上的垄断？
24位立体声编解码器AK4957的性能特性及应用
浅谈单个LED内部不直接集成限流电阻的原因
怎样将LED连接到Arduino
Qorvo 主推手机 5G 射频前端器件 “集成化”，“自屏蔽”解决互干扰
具备F.T.功能的ZStack Mini超融合一体机,助于提供更优的解决方案
珠海泰芯半导体摘得“最有影响力MCU芯片企业”奖
安森美半导体为可穿戴电子领域推出全面的开发资源
电力线载波技术及两种协议在智能家居网络中的应用
开关电源的PCB应该如何布线来降低EMI详细技巧说明
一种崭新的光通信技术问世，光导纤维通信
“中微普业”高速数据线缆测试解决方案
常用的电线电缆分类及用途的介绍
TURTLE BEACH发布搭载业界首创的60mm ECLIPSE双驱动单元的全新RECON 500游戏耳机
“Ladies In Tech 闪闪发光的她”分论坛圆满举办
距离传感器原理及应用
使用气体检测仪有哪些优势？-欧森杰