2.1.1 电阻降压限流原理

1.LED的动态电阻

由LED的伏安特性曲线可知，在工作区内，LED的电流和电压基本呈线性关系，如图2-1所示。

伏安特性曲线的工作区内线性部分的斜率很大，LED两端电压任何微小的变化都将引起较大的电流变化，若使用稳压电源供电，则对稳压电源的性能要求很高，LED的亮度容易产生波动。为了便于分析，根据LED的伏安特性曲线，LED可以简化为三个部件，其等效电路模型如图2-2所示。其中，LED可以看作是理想二极管D（没有电压降，只有单向导电特性）、电压源Uth（开启电压）、动态电阻r三个部分串联，其中r定义为LED工作点处的电压变化与电流变化之比，它反映该点处电流相对于电压变化的敏感度。

图2-1 LED电流与电压的关系

图2-2 LED等效电路

例如，根据图2-1，假设工作点处LED的电压为3.0V，电流为300mA，则此时电压与电流之比为3.0V/300mA=10Ω，这称为LED的静态电阻，它表示此时LED的电压与电流关系，但并不反映变化特性，因此是静态的。而动态电阻r的定义是

LED的伏安特性是一个指数函数，其表达式为

式中，IS，UT为定值，常温下UT≈26mV。

代入工作点电流，则有

式（2-4）表明，当LED两端电压变化1mV时，LED的电流变化11.5mA，LED的电流变化是电压变化的11.5倍，电流随电压变化非常敏感，因此要降低敏感度，必须设法提高LED的动态电阻。

2.电阻降压限流原理

如图2-3所示，在LED外部串联一个电阻，可以间接提高LED支路的动态电阻，这样就可以降低LED的电流相对于电压的变化的敏感度。如图2-4所示，串联电阻后，LED支路的总的伏安特性曲线在工作区的斜率大幅度下降，此时，一个相对较大的电压变化UD2-UD1才能引起较大的电流变化ID1-ID2，LED的亮度稳定性得到明显的改善。但是，由于电阻的增加，使得相同的输入电压下LED的电流下降，亮度将有所下降，一部分功率损耗在外部增加的电阻上，使用时要注意适当的应用场合和合理选择电阻。

图2-3 等效串联电阻

图2-4 LED串联电阻后电流与电压的关系