題:
LED和燈串聯-為什麼燈泡不亮?
Mark McLaren
2014-01-23 03:52:59 UTC
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我6歲的兒子剛剛開始嘗試使用Snap Circuits樣式套件,並且已經有了一個非常基本的問題。

如果我們將LED和燈並聯安裝在電池供電下,那麼LED和

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但是,如果我們將LED和燈串聯排列,則只有LED點亮。

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很明顯,電流正在流過燈(如果擰開燈泡,LED會熄滅)。

那為什麼燈泡不亮?

I'有點小氣,所以我沒有在中國購買合適的Snap Circuit,而是在eBay上從中國購買了類似的通用套件(請參閱:電子積木套件W-58

這對於該論壇來說太基礎了,但我還沒有通過Google找到答案)

您能給我們更多背景信息嗎?我記得Snapcircuits是可以連接在一起工作的某種預製模塊,應該是初學者友好的,但是它們很可能會具有一些額外的組件,這些組件對於很好地回答這個問題可能很重要。如果您有模塊的任何技術規格(至少您要使用的是確切的模塊)或詳細的聚焦照片,它們可能會對您有所幫助。
LED是一個紅色LED,帶有一個隱藏的33 ohm串聯電阻,該燈的額定電流為2.5V / 300mA。您是否在LED上使用了串聯電阻(例如100歐姆)?
不是我知道的。
我也對為什麼總是LED連續點亮而從不點亮的燈泡感興趣(我想這是一個新問題?)
-1
當我們將LED和燈泡同時串聯時,電壓方程變為:3 V-Vf-33 * I -Rbulb * I = 0。我是流經電路的電流。 33是LED模塊上包含的電阻器的電阻。 LED基本上是這種類型的設備,只要有電流通過,並且電源電壓高於Vf,它就會立即打開,而另一方面,直到耗散的功率達到要求的水平時,燈泡才可見。這就是LED取代許多設備中的燈泡作為指示燈的原因之一。
如果LED內部有33歐姆電阻,則串聯電路中的電流將限制在90 mA左右。這不足以點亮手電筒的燈泡,但要檢查它是否發出暗紅色。
:)到這裡結束了,因為我6歲的孩子創建了完全相同的捕捉電路!
九 答案:
Alfred Centauri
2014-01-23 04:21:45 UTC
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對於並聯連接的LED和燈,每個電池都具有整個電池電壓。

串聯連接時,每個燈和電池之間的電壓必須求和。 p>

沒有比給出的更多的信息,最可能的答案是燈兩端的電壓必須等於電池電壓減去 LED上的電壓,不足以產生可見光

在輸入此答案時,我看到您已經添加了一些圖片。看來總電池電壓約為3V。鑑於許多LED的正向電壓超過2V,所以燈泡兩端的電壓不足1V。

套件中是否裝有電壓表?如果是這樣,請為串聯測量燈兩端的電壓。

我認為更重要的一點是Spehro在評論中提到的事實,白熾燈需要300 mA,而LED通常使用不到20 mA,因此LED將電路中的電流限制在如此低的值燈泡不會發出可見光。如果您串聯使用兩個lamspps,而不是LED和燈,則兩個燈應發出暗淡的光,因為它們的電流約為150 mA。
@PeterBennett, LED電流可以在很大範圍內變化,而LED電壓大約是恆定的,因此我認為您的推論不正確。 LED(忽略任何內置電阻)限制了燈的*電壓*,而燈的電阻(隨溫度變化)設置了串聯電流。
@Peter: LED並非電阻,並且它當然不會“限制電流”。電阻串聯放置以限制電流,以避免燒毀LED,但是電流將僅取決於電阻(而不是LED)上的壓降。正如阿爾弗雷德(Alfred)解釋的那樣,LED具有幾乎恆定的電壓降,這導致向燈施加了非常低的電壓,但沒有像燈那樣提供線性歐姆電阻。另一方面,燈是純電阻負載(大部分是電阻),電流線性地取決於施加的電壓。
@Groo:我的解釋也許有些草率。 Spehro在評論中提到,LED部件包括一個33歐姆的電阻。由於LED組件在直接連接到3 V電池時工作時不會損壞LED,因此應設計為在3 V時消耗小於30 mA的電流,因此將電流限制為小於與300 mA串聯連接時的電流燈。
Kaz
2014-01-23 04:24:46 UTC
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LED的電壓下降太多,以至於燈泡用光了幾乎沒有。

您只有兩節1.5V電池,串聯起來勉強可以滿足LED的正向電壓。 / p>

降低耗散功率的白熾燈泡會迅速變暗:功率是電壓的平方,再除以電阻。

因此,白熾燈泡變暗並不能節省太多能量。耗散功率的很小一部分降低幾乎使燈泡一直變暗。

細絲主要產生熱量,而只有很小一部分作為可見光。這對溫度非常敏感,對功耗非常敏感。

嘗試在黑暗的房間裡看燈;您可能會看到微弱的紅色光芒。同樣,即使在黑暗的房間裡,LED發出的光也可能使您看不到燈泡熄滅的任何暗光。還要遮蓋LED。

Ken Jackson
2014-01-23 08:44:21 UTC
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必須有一個與LED串聯的電阻。 LED是一個二極管,當施加的電壓升高到高於3V的某個點以上時,二極管會迅速增加它們通過的電流。因此,如果沒有限流電阻,LED會流過太多電流而燒壞。

先前的回答是說LED降低電壓是正確的,但降幅跨越了LED的組合和隱藏的電阻。燈泡只是增加了一點電阻,從而稍微降低了電流,但只會使LED稍微變暗。但是燈泡被搶了要點亮的最低電壓。

最正確的答案。
可能值得一提的是,內部“隱藏” LED電阻器與第一個OP的設置(並聯電路)最相關,這是LED基本上直接連接到3V的地方。然後將剩餘的1V分佈在佈線和內部電阻器上(幸運的是),該電阻器限制電流以避免燒毀LED。在第二個電路中,情況沒有太大變化(假設它是33ohm對燈的300ohm)。
SteveRay
2014-01-31 03:12:11 UTC
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另一個有趣的因素是,白熾燈的燈絲電阻在冷時大約是其電阻的1/10。

冷的不亮燈可能不是10歐姆,而是更接近1歐姆。

在使LED完全點亮所需的20mA電流下,燈絲僅消耗400微瓦的功率。 (功率=電流乘以電阻的平方:\ $ P = I ^ 2 \ cdot R \ $)

串聯燈只不過是一根彎曲的電線,構成了LED照明電路。

p>

另一方面,白熾燈的正溫度係數功能可能會有用。請參閱 HP的早期音頻振盪器,並了解有關 Wien橋振盪器的信息。

歡迎來到EE.SE!由於這實際上不是問題的答案,因此您應該將其發佈為評論而不是答案。
*是*答案。它解釋說,在電路工作電流很可能的情況下,燈絲永遠不會被加熱到足以發光的程度。它進一步介紹了功率和溫度係數的概念,對問題的獨特貢獻和相關貢獻。
@PhilFrost抱歉,答案中沒有“加熱不足以點亮”之類的信息。儘管您可以從答案中推斷出這一點,但我認為OP不會。這個“答案”甚至根本沒有提到LED。
@JoeHass是的,它做到了:“在使LED完全點亮所需的20mA電流下”。我同意一個六歲的孩子或他的父親嘗試SnapCircuits的觀點可能不清楚,但它確實*試圖*回答這個問題。正確的做法是建議改進的方法,而不是將其標記為刪除。參見[“不是答案”與“不好的答案”](http://meta.electronics.stackexchange.com/questions/3321/not-an-answer-vs-not-a-good-answer),但是這個答案甚至不是“一個不好的答案”,它只是對OP的可能理解程度的簡要介紹。
有鑑於此,為了改善答案,我建議您簡要地解釋一些概念,這些概念對我來說是顯而易見的,但對孩子卻不那麼明顯:套件中的“ LED”還包含一個限制電流的電阻。白熾燈泡會發光,因為它們必須變熱(鏈接到黑體輻射),並且這需要電能。 LED所需的電流遠小於燈泡,因為LED將電能轉換為光的效率更高。
回答與評論:我不允許以0代表積分發表評論。我希望在重申已由OP明確討論並接受的所有原則與僅添加新信息的不足之間取得平衡。要聲明根本沒有提到LED,就缺少了提到LED兩次的事實(也許不夠詳細)?答案是故意將焦點放在不發光的白熾燈上;說燈的意外的黑暗是OP問題的根源。
Bill IV
2014-01-24 02:37:58 UTC
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好問題!如前所述,它是並聯電路還是串聯電路。同時,燈泡和LED模塊都獲得3伏的電壓。串聯時,他們必須共享3伏特,所以每個都得一些。如果是2個相同類型的燈泡,每個燈泡將獲得1/2的電壓。串聯3個燈泡,每個燈泡1/3,依此類推。 LED模塊使其更加複雜。但是首先讓我們解決最大的問題。

每個燈泡都是一個電阻。連接到預期的電壓,電流就完全由電壓和電阻定義。歐姆先生指出\\\ dfrac {E} {I} = R \ $,對於我們而言,他的意思是伏特除以安培等於歐姆。 (“ E”和“ I”是電荷和電流的物理學家簡寫,“ R”是電阻。)@Spehro引用燈電流為300毫安,.3安培。 3伏除以0.3安培等於10歐姆:\ $ \ dfrac {3V} {0.3A} = 10 \ Omega \ $。

\ $ \ dfrac {V} {A} = R \ $,將兩側乘以\ $ \ dfrac {1} {V}:\ dfrac {V} {AV} = \ dfrac {R } {V} \ $。刪除\ $ \ dfrac {V} {V} \ $,您會得到\ $ \ dfrac {1} {A} = \ dfrac {R} {V} \ $或\ $ A = \ dfrac {V} {R} \ $。兩個燈泡串聯,\ $ 10 \ Omega + 10 \ Omega = 20 \ Omega \ $。 \ $ \ dfrac {3V} {20 \ Omega} = .150A \ $。目前的一半。 \ $ RA = V \ $,\ $ 10 \ Omega \ times .15 A = 1.5 V \ $,每個燈泡的電壓一半

LED模塊使它變得更糟,因為該LED的正向壓降串聯了1伏和33歐姆。因此,當前電流為\ $ A = \ dfrac {3V-1.xV} {10 + 33 \ Omega} \ $,範圍為\ $ \ dfrac {1.9V} {43 \ Omega} \ $到\ $ \ dfrac {1.1V} {43 \ Omega} \ $。最多少於0.05安培,也許只有0.025安培。在1/6和1/10之間,燈泡在並聯電路中獲得的電流!

出於討論目的,紅色LED的正向壓降為1.(大約)伏特,綠色為2伏左右,藍色甚至更高。當然,它們具有有限的電阻值,但最簡單的方法是將它們消除為固定電壓。然後可以將電流計算為電阻兩端的剩餘電壓。如果沒有電阻,則需要採取一些更複雜的方法來限制電流。

為了更有趣,將合適大小的電動機與燈泡串聯,請注意燈泡的亮度,然後在電動機上施加某種負載-輕輕按下手指,用風扇葉片或槳葉移動空氣等。

真是個好答案!我的孩子組裝了其中的一種捕捉電路,發現電阻增加了,燈泡的行為反而很直觀。這種解釋清楚地表明,增加電阻會改變電動機消耗的電流量,從而使電路中的可用電流減少。數學真酷!
@resplin,謝謝!歐姆定律是有用的,優雅的,並說明了為什麼學習阿爾加布拉法很重要。數學是很酷的方式!
StansSongs
2014-01-23 08:45:03 UTC
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一種可視化並因此了解電路中發生的情況的方法是一種非常簡化的解釋或類比,它是通過認為LED不能傳遞足夠的電流來點亮燈來實現的。簡單地說,它有很多本質上比燈更具抵抗力。如果您串聯放置兩個相同類型的燈,則它們應均發出相同亮度的光,並達到電源允許的電流。作為一個簡單的類比,串聯放置兩個相同功率的115伏交流燈需要+ -230伏才能完全點亮。

但是LED的電阻比燈大得多,或者更準確地說,它是半導體並且具有正向壓降。

簡化:A例如說20mA的電流消耗時,LED上的正向電壓降大約為2伏(我現在不記得確切的數字了),這看起來像是3伏的電池配置,這只給燈留下了約1伏。同樣,LED不會傳遞足夠的電流來加熱燈絲(分類為電感器,LED為半導體,所以我的說法是不精確的),但是即使所提供的電壓較高,燈也可能無法完全點亮。 LED的正向壓降。

我希望這是有道理的。如果沒有的話,我會道歉,但是我很著急,只看到了這一點,因為我將不得不下車去做其他事情。

說LED沒有“通過足夠的電流”是一種誤導。 LED不會以任何方式限制電流,它只會提供幾乎恆定的電壓降,進而影響電路的其餘部分。卸下電路中的所有電阻,LED會通過任何可想像的電流,直到釋放出“魔煙”為止。
Nyge
2014-11-09 02:59:36 UTC
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您的問題讓我想起了一個類似的實驗,其中兩個不等功率但電壓相同的燈串聯連接。突然向該裝置施加兩倍於一個燈大小的電壓-請注意發生了什麼。在選擇電壓時,請注意電氣安全性。額定電壓為6伏的燈可以正常工作。建議在6伏時使用一個停車燈/側燈燈泡是可以的。此實驗大約在30年前用於GCE“ A”物理實踐考試中!

您可以嘗試的另一件事是連接不同的240伏燈絲透明玻璃外殼的燈達到12伏特-如果我沒記錯的話,25瓦特的燈可以很好地工作,並且會發出柔和的燈絲輝光,非常令人賞心悅目。再次請注意電氣安全。

professional electron wrangler
2015-10-07 16:15:19 UTC
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我只是暫時忽略電壓降,並用電流來解釋它。

與LED串聯放置時,流過LED的電流也會流過LED。燈泡,但是進入燈絲的熱量(電流的平方,乘以燈泡電阻)不足以使燈絲變得足夠熱而產生可見光。

LED發出的光與電流大致成比例通過它,而燈泡的亮度(對於暗淡/功率不足的燈泡!)的比例更接近於輸入電流的立方。如果您將“麥粒”燈(20ma)與LED串聯,並調節電流,這將變得很清楚。

現在對於某些物理學而言:電池代表了幾乎理想的電壓源,這是因為電池內部發生化學反應,該化學反應將電子從陰極(+)移動到陽極(-),直到兩個端子之間的電位差達到開路電壓為止。我稱這個為Vbatt。

在兩個端子之間建立電連接時,由於該電勢差,電子在外部連接中從(-)到(+)端子流動,從而形成電子“電路”。該電子流減小了端子之間的電勢差,從而導致反應加快並提供了更多的電子,並且電流增加。這樣,由於電阻會在負載中產生增加的電壓。端子處的電流和電位差會上升,直到足以阻止反應速率增加為止。數學上,I1 * R1 = Vbatt。

Amit Thakor
2015-06-11 10:58:15 UTC
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@Mark McLaren有趣的問題....但是,如果您可以在不改變串聯電路極性的情況下交換led和燈泡的位置,那麼如果我的邏輯是正確的,燈泡就會點亮...。可以說首先降低LED兩端的電壓,剩下的電壓(LED使用的3 VOLT MINUS電壓)不足以供燈泡使用。儘管它的串聯電流足夠大。電子從-電池的極性首先流向led,這可能就是為什麼電壓首先在led兩端下降而剩餘的電壓在燈泡兩端下降的原因。請嘗試交換led和燈泡的位置,看看燈泡是否點亮。 ..甚至希望LED發光,因為led需要低電壓,而剩餘的電壓足以滿足led的需要。我很好奇

該答案需要更好的格式,已經晚了一年,並且不會添加到現有答案中。您可能希望對其進行編輯以刪除“ bcoz”並使用適當的句子。
我不確定您更改極性的含義,但是我嘗試過串聯交換LED和燈泡的位置,始終是LED點亮,而從未點亮燈泡。
對不起,不行。燈泡和LED模塊的順序無效。自己嘗試。串聯時,流過燈泡的所有電流必須流過LED模塊。LED和電池的極性必須正確-LED的陰極必須連接到電池的+端子,陽極必須連接到-端子,以使正向電流通過。(陰極-|> |-陽極)符號中的三角形從陰極指向陽極。齊納二極管向前和向後工作,但不發光...


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