【题目编号】MC1-1132
【题目】将发光二极管接到直流电源上需要注意什么？
【答案】A
[A]正向连接并串联限流电阻
[B]反向连接并串联限流电阻
[C]正反向无所谓，但是都须并联限流电阻
[D]应当正向直接连接到直流电源上
考点速览
这道题把发光二极管从「认识」推进到「使用」，考的是驱动方式。它是新手最常烧器件的环节：一只发光二极管直接接到电池上，往往闪一下就没了，原因就在伏安特性太陡，没有限流。考点包含三个判断：极性、限流方式、以及为什么不能反向接。
限流电阻的算式与功率校核
发光二极管是 PN 结器件，伏安特性与普通二极管同型，但正向压降更高、曲线更陡。硅整流二极管正向压降约零点七伏，发光二极管随材料不同，红光约一点八到二点二伏，黄绿光约二点二伏左右，蓝光与白光约二点八到三点四伏。曲线陡的意思可以这样理解：正向压降从一点八伏变化到二点零伏，看起来只涨了零点二伏，但电流可能从几毫安涨到几十毫安甚至更大，因为电流与电压呈指数关系。电源电压稍有波动、温度稍有升高、器件批次稍有差异，电流就可能成倍变化。所以绝不能靠「正好配到压降」来工作，必须用电阻把多余的电压吃掉，让电流由电阻而不是由结特性决定。
限流电阻的算式是
R = (U源 − Vf) ÷ I
其中 U源 是电源电压，Vf 是发光二极管的正向压降，I 是期望的工作电流，三者分别以伏、伏、安为单位，结果的单位是欧姆。串联电阻上的功率按 P = I²R 计算，也可写成 P = (U源 − Vf) × I，两种算法等价。
举一个完整算例：十二伏电源，发光二极管正向压降二点零伏，期望电流二十毫安，则 R = (12 − 2) ÷ 0.02 = 500 欧，取标称五百一十欧，实际电流约十九点六毫安，仍在安全范围。电阻功耗 P = 0.0196² × 510 ≈ 0.196 瓦，接近四分之一瓦的额定值，长期工作时余量偏小，宜选二分之一瓦规格；或者改用更高阻值把电流降到十毫安，功耗随之降到约零点一瓦。这个算例说明两件事：一是限流电阻必须算功率，二是当电源电压远高于正向压降时，电阻上的损耗会明显大于发光二极管本身的功率，用电阻限流在这种场合效率很低。
极性方面，发光二极管必须正向连接，即电源正端经限流电阻接到阳极、电源负端接到阴极。它的反向耐压通常只有几伏，多数指示用型号在五伏左右，反接不但不发光，还可能因反向击穿而损坏。若要用于交流或用极性可能接反的场合，要么串一只普通整流二极管做反向保护，要么用两只发光二极管反向并联，让两个半周分别点亮其中一只。
逐项辨析
选项 A 正确。正向连接保证它工作在导通状态，串联限流电阻把电流限制在额定范围内，两条一起做到，发光二极管才能长期稳定工作。这是唯一正确的接法。
选项 B 错误。反向连接时发光二极管处于截止状态，不会发光；而且它的反向耐压很低，加上电源电压后可能直接击穿损坏。既无功能又伤器件，属于典型错法。
选项 C 错误，问题出在「并联」二字。并联的电阻与发光二极管承受同一个电压，只能起到分流作用，无法限制流过发光二极管的电流，反而因为分走一部分电流让电源负担更重。限流必须串联，靠串联元件承担多余的电压。此外「正反向无所谓」也不成立，极性接反的后果前面已经说明。
选项 D 错误。正向直接接到电源上，省掉了限流环节，是烧管子的标准做法。以十二伏电源接一只正向压降两伏的发光二极管为例，若不加限流，结上会被迫承受远高于两伏的电压，电流迅速上升到远超额定值，器件在很短时间内过热损坏。正确写法是正向连接且串一只算好阻值与功率的限流电阻。
串联分压，并联分流
第一处是串联与并联的作用。串联元件分压，并联元件分流，需要限制某条支路的电流就必须在它前面串元件。把限流电阻并上去，看似「接了个电阻」，实际一点用也没有。第二处是限流与恒流的差别。电阻限流简单便宜，但电源电压变化时电流跟着变化，LED 亮度会漂移；要大功率照明或要求亮度稳定，应当用恒流驱动电路而不是电阻。第三处是电源类型带来的差异。直流电源按上面的算式处理即可；交流电源则要额外考虑反向半周的保护，通常做法是串整流二极管或反向并联一只普通二极管。第四处是不同颜色发光二极管的压降不同，蓝光与白光明显高于红光，用同一个电阻值驱动不同颜色的管子，电流会差出一大截，换管子时要重算电阻。
应试要点
两条硬规矩：正向接、串电阻。算式 R 等于电源电压减正向压降再除以期望电流，功率用电流平方乘电阻，量纲检查走一遍就能确认没写错。记住典型数值：指示用发光二极管正向压降约二伏、电流取十到二十毫安、反向耐压仅几伏。看到「反向连接」「并联限流」「正向直接接电源」，一律判错。
