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关于 LED 电阻
LED 需要串联一个电阻来限制电流。没有电阻,LED 会吸收过大的电流,瞬间烧坏,还可能损坏开发板的引脚。
阻值来自一个简单的公式:
R = (Vs − n × Vf) ÷ I
- Vs — 电源电压(3.3 V、5 V、9 V、12 V …)
- Vf — LED 的正向电压(红色约 2 V,蓝色和白色 3.2 V)
- n — 串联的 LED 数量
- I — 你想要的电流:通常 20 mA(0.02 A),现代高亮 LED 用得更少
这个计算器会算出阻值,选出向上取的下一个标准值(这样电流不会比你要求的更大),并告诉你电阻把多少功率变成了热。
功能
- LED 颜色 — 红、橙、黄、绿、蓝、白、紫外和红外,每种都有典型的正向电压,也可以修改
- 快捷按钮 — 3.3、5、9、12、24 V 电源;5 到 30 mA 的电流
- LED 串联 — 一串 LED 只需一个电阻
- 标准值 — 向上取的下一个 E12 或 E24 值,以及用它时的实际电流
- 功率 — 电阻上的功率和安全额定值(1/8 W、1/4 W …)
- 电路图 — 用你的数值画出电源、电阻和 LED
- 警告 — 电源太低,或留给电阻的电压太少时会提示
不同颜色 LED 的正向电压
| LED 颜色 | 典型 Vf | 常见范围 |
|---|---|---|
| 红外 | 1.2 V | 1.1–1.6 V |
| 红色 | 2.0 V | 1.8–2.2 V |
| 橙色 | 2.1 V | 2.0–2.2 V |
| 黄色 | 2.1 V | 2.0–2.2 V |
| 绿色(传统,黄绿色) | 2.2 V | 1.9–2.4 V |
| 绿色(高亮,纯绿色) | 3.0 V | 2.8–3.4 V |
| 蓝色 | 3.2 V | 2.8–3.6 V |
| 白色 | 3.2 V | 2.8–3.6 V |
| 紫外(紫色) | 3.4 V | 3.1–4.0 V |
准确的值请看你的 LED 数据手册。电源比 Vf 高很多时,小小的差别对电流影响不大。
一个 LED、20 mA 时的电阻
| 电源 | 红色(2.0 V) | 黄色(2.1 V) | 高亮绿色(3.0 V) | 蓝色 / 白色(3.2 V) |
|---|---|---|---|---|
| 3.3 V | 68 Ω | 68 Ω | 15 Ω (!) | 5.6 Ω (!) |
| 5 V | 150 Ω | 150 Ω | 100 Ω | 100 Ω |
| 9 V | 390 Ω | 390 Ω | 330 Ω | 330 Ω |
| 12 V | 560 Ω | 560 Ω | 470 Ω | 470 Ω |
| 24 V | 1.2 kΩ | 1.2 kΩ | 1.2 kΩ | 1.2 kΩ |
所有值都是向上取的下一个 E12 值。(!) 表示留给电阻的电压不到 0.6 V,电源稍有变化,电流就会变化很大。在 3.3 V 下,蓝色和白色 LED 要用更小的电流,或改用 5 V。在 24 V 下电阻大约消耗 0.4 W,所以请选 1 W 的元件。
Arduino 和其他开发板
在 Arduino Uno(5 V 引脚)上,红色 LED 配 220 Ω 电阻,电流为 (5 − 2) ÷ 220 = 13.6 mA — 亮度足够,对引脚也温和。所以每个入门套件里都有 220 Ω 和 330 Ω 的电阻。Uno 的引脚应输出 20 mA 或更小(40 mA 是绝对极限)。在 ESP32 这类 3.3 V 开发板上,同样的红色 LED 配 220 Ω,电流为 (3.3 − 2) ÷ 220 = 5.9 mA。
LED 串联
同一串 LED 共用同一个电流,所以一个电阻就够了:R = (Vs − n × Vf) ÷ I。
- 12 V 上串联 3 个白色 LED,20 mA:(12 − 3 × 3.2) ÷ 0.02 = 2.4 ÷ 0.02 = 120 Ω — 正好是 E12 值。
- 12 V 上串联 4 个红色 LED,20 mA:(12 − 4 × 2.0) ÷ 0.02 = 200 Ω → 下一个 E12 值是 220 Ω,电流为 18.2 mA。
不要把 LED 并排(并联)接在同一个电阻上:其中一个 LED 会吃掉大部分电流。请给每一串各配一个电阻。
常见问题
5 V 下 LED 需要多大的电阻?
红色 LED、20 mA:(5 − 2) ÷ 0.02 = 150 Ω。用 220 Ω 或 330 Ω 的电阻也可以,LED 会稍暗一点,但更安全。
可以用更大的电阻吗?
可以。电阻越大,电流越小,LED 更暗但寿命更长。电阻越小,电流越大,可能烧坏 LED。
电阻的额定功率应该是多少?
至少是它实际消耗功率的两倍。5 V 下的小 LED 远低于 1/4 W,所以任何常见电阻都可以。在 12 V 或 24 V 下请检查结果:24 V、20 mA 需要 1 W 的电阻。
为什么电阻要向上取值?
电阻只有标准值(E12:10、12、15、18、22、27、33、39、47、56、68、82,每个十倍程都一样)。向上取值可以让电流等于或低于你要求的值。
电阻接在 LED 的哪一边有关系吗?
没有。电阻可以接在 LED 前面或后面。LED 本身有方向:长脚(阳极)接正极。
LED 灯带需要电阻吗?
大多数 12 V 和 24 V 的 LED 灯带已经内置了电阻。按灯带上标注的电压连接即可,不需要再加电阻。
相关工具
- 欧姆定律计算器 — 伏特、安培、欧姆和瓦特
- 电阻色环计算器 — 通过色环找出电阻
- 分压器计算器 — 用两个电阻得到更小的电压
- 电池续航计算器 — 电池能让你的 LED 亮多久
- 电费计算器 — 你的灯用起来要花多少钱
使用方法
- 输入电源电压,或点一下 3.3 V、5 V、9 V、12 V 或 24 V
- 选择 LED 颜色 — 正向电压会自动填入(如果数据手册不同,请修改)
- 设置电流 — 20 mA 很常见,很多高亮 LED 用 5–10 mA 就够了
- 设置串联的 LED 数量
- 查看应使用的电阻、它的实际电流和功率