当电源电压接近 LED 的正向电压时，这是在 LED 上使用限流电阻的普遍问题。您根本没有足够的开销来使电阻器足够大以吸收二极管到二极管的正向电压差。

您还有一个问题，即电池本身的范围很广，并且在新电池时可能会超过 3V。

一般来说，最好用电流源而不是电压源来驱动 LED。然而，即便如此，您也需要一些空间来让限流器工作，而且半伏特真的很紧。

在您的所有限制条件下，有一些方法可以足够准确地做到这一点，但它变得复杂并且涉及成本并且更快地耗尽电池。

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

这么多年过去了，似乎没有人把它放在一个简单的小 SOIC 上，这真是太神奇了。

但是，最终，除非您对所需的正向电流有严格的要求，否则最好只投入另一个电池，这样您的标称电压为 4.5V 并使用更大的电阻器。

听起来好像你在想这个问题。

1. 例如，一个白色 LED 可能会表现出 \$\frac{1}{4}\:\textrm{V}\$ 的电压变化，因数为 \$\times\: 2\$ 在通过它的电流. 但是同一批次的两个不同的白光 LED 可能表现出同样多的变化，只是一个到另一个。
2. 此外，LED 非常坚固，通常用于峰值电流远高于平均值的脉冲（多路复用）模式。他们通常可以很好地处理它。
3. 最后，幸运的是，人类对亮度的感知是对数的。因此，LED 中的电流变化 \$\times\:2\$ 意味着对亮度变化的感知变化几乎无法察觉（除非 LED 故意用两种不同的电流闪烁以使其更容易感知。）

因此，总而言之，当 LED 用作指示灯时，电流的确切水平通常并不那么重要。无论如何，LED 两端的电压变化不大。

主要是确保有足够的电压开销以在设计中始终一致地实际操作 LED，并且调节电流的方法足以满足需要（无论这意味着什么）并且不会花费太多（。 ..) 并且不会占用太多空间 (...) 并且不会加热不应加热的周围事物 (...) 并且不会过度消耗电池 (...) 和否则不会干扰其他设计规范（无论是什么。）

简而言之，通常有太多其他问题需要担心。

[如果将 LED 用作三个 RGB LED 之一，并打算将其用作大型外部显示器中的 LED 像素，那么仔细考虑电流可能非常重要（或不重要，取决于要求）在每个单独的 LED 中进行校准，以确保满足“白平衡”等实际设计标准。（除了在组装成 RGB 像素之前可能已经完成的任何 LED“分箱”。）]

您提出了一个关于 LED 电流的问题，该问题使用了低开销电压，并通过使 LED 电压变化很大（我想可能会发生这种情况）来夸大问题。但是对于这种情况有一个适度的解决方案我不能说有人愿意费心把三个 BJT 和一个电阻器放在这个问题上。但是，假设您实际上有一个“低开销”控制和一致的电流控制的设计目标，而不管 LED 电压变化如何。在这种情况下，可能最便宜的方法是使用电流镜，如下所示：

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

即使进入饱和状态，\$Q_1\$ 仍会向 LED 提供相当一致的电流（在 1% 左右），并且只需几百毫伏的开销。（短路 \$Q_3\$ 并移除其接地收集器将意味着 10% 的变化进入饱和状态，这仍然不可怕。）

在开销较低的情况下，电阻器会成为非常差的电流调节器。就是这样。所以你要么接受它，要么不接受，这取决于具体情况。

好的。所以这很有趣。我可能不应该添加上述电路，因为我添加它的原因与我充分沟通该原因的能力之间存在一定程度的脱节。因此，加上对 \$V_{CC}\$ 的某种程度的独立性以及低开销工作的能力的额外需求，我提出以下想法。在讨论过程中我突然想到要补充，但当时我的班次结束了，我不得不去睡觉了。因此，请享受以下内容，以便我们进行更有趣的讨论。

^{模拟这个电路}

所以，你需要三个 \$V_{BE}\$（加上 \$R_2\$ 需要的一点额外费用，如果需要，还需要 \$R_3\$ [可以缩短]）才能让这个东西开始工作。但它也将具有LED 电流与 \$V_{CC}\$ 的一些独立性。如果您不喜欢浪费过多的过电流（超过 LED 的电流），请将 \$R_3\$ 设置为具有乘数效应。但请注意，这也会增加电流的变化而不是 \$V_{CC}\ 的变化。美元。设置 \$R_1\$ 以便它在镜子的这一侧提供适当数量的电流。它上面有一个 \$V_{BE}\$，所以这很容易做到。设置 \$R_2\$ 以便在 NPN 的收集器中始终有至少 10% 的电流在 \$R_1\$ 中（在您决定的最小允许 \$V_{CC}\$ 上。）

再一次，这只是我开始一个有趣的锯齿并回应讨论。酌情使用匹配的 BJT。还有其他方法，例如 Wyatt，它在很宽的温度范围和\$V_{CC}\$ 范围内保持平稳，如果我研究它可能会从几乎低至 \$2.5\:\textrm{V }\$ 并使用三个 BJT（加上我可能会添加的镜子。）但是我必须解释为什么它可以实现这一点，并且取决于铜线和金属膜电阻器中发现的每度 3300 ppm 的电阻变化作为一部分其温度无关性。有一篇关于 1990 年代的文章，某处。

首先，您指定一个 LED 制造商和部件号。从零件到零件的 Vf 范围不会像您建议的那么大（不是 0.5V）。

其次，眼睛不易察觉到亮度的微小变化。因此，您不必担心单元之间的细微差异。

第三，在可能的情况下，您使用稳压电压而不是电池为 LED 供电，这样您就可以消除一个变化源。

第四，当唯一可用的电源是可变的（例如电池）时，您可以使用电流源而不是带有限流电阻的电压源来驱动 LED。如果至少有一个可用的稳压电压（即使它是低电压），那么只需一个晶体管和几个电阻就可以很容易地制作出令人满意的电流源来驱动 LED 指示灯。这很便宜，但在高度空间受限的设计中确实占用了空间。

如果甚至没有一个可用的稳压电压，您仍然可以使用两个串联的二极管作为电压参考来制作一个不错的电流源。

我不确定我是否是一名真正的工程师，但我必须在设计消费产品时做所有这些事情，这就是我处理它的方式。另一件真正可以让您使用 LED 指示灯的事情是当重负载导致电池电压下降时。例如，振动电机或扬声器可能会导致某些产品的电池电压下降。当 LED 由电池驱动时，这种下降可能会导致 LED 亮度明显闪烁或变化。这是使用电流源的另一个原因。

这是 LED 由电池供电时的电流源，但您有一个可用的 GPIO 信号，该信号源自稳压电压：

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

在上面的示意图中，只要 GPIO 由稳压电源供电，LED 是由 3.3V 还是 VBATT 或其他什么供电都没有关系。我从另一个答案中复制了这个。您可能需要调整发射极电阻以获得所需的特定电流。当没有太多可用开销时，您还可以降低 R2 以使基极电压小于 1V。

这是没有可用稳压电压时的电路：

^{模拟这个电路}

在上述电路中，D1 和 D2 作为电压参考。电压会有所不同，但不会像电池电压那么大。然后，Q1 基极的这个恒定电压被杠杆化为 R3 上的恒定电压，因此，恒定的集电极电流（除非 VBATT 非常低，否则晶体管不会饱和）。我实际上并没有在产品设计中这样做过，但我相信它会正常工作。

与简单的饱和开关相比，这两个电路都能很好地维持所需的电流，即使在几乎没有足够的电压来保持 LED 发光时也是如此。

以下是比较带限流电阻 (D1) 的简单饱和开关、分压器参考电路 (D2) 和双二极管参考 (D5) 的一些仿真结果。这是一个 3V LED。请注意，电阻值已调整为在 VBATT = 4.2V 时达到 9mA 左右。

如您所见，具有分压器参考的电流源保持良好的性能，例如 3.35V。所以它只需要大约 350mV 的开销。

两个二极管参考电路在低至 3.45V 左右时保持良好的性能，这大约是 450mV 的开销。

标准电路实际上根本不保持稳定的电流。电流随电池电压线性下降。

另请注意，与标准电路相比，双二极管参考电路和分压器参考电路在所有电池电压下都具有更高的电流，最大电池电压除外。

这是使用电阻器作为限流器件的常见问题，以及仅比 LED 工作电压范围高出一小段电压距离的电压源，并且 LED 正向电压范围如此之宽。

首先要解释一下，LED 的正向电压“范围”不是您可以选择运行它的范围，它是 LED 可能在 IF 下运行的电压范围，给定正确的电流（正向电流）（该电压将从单元到单元，以及从批次到批次）。

在不改变任何硬件的情况下，设计电路的正确电阻器是使用 vf 范围 (2.0v) 内的最低电压进行计算，这意味着实际 vf 为 2.0v 的单元将以最大运行正向电流和亮度，以及具有较高 vf (>2.0) 的那些将在比此类 LED 的最大设计更小的电流和更低的亮度下运行，但至少该型号 LED 的任何单元都将在安全范围内运行。

因此，如果您想改进或纠正我给出的 3 个原因，例如，如果您的应用程序不能容忍 LED 的较低亮度，您可以执行以下任一操作：1) 使用比简单电阻器更好的限流电路。有一些芯片可以做到这一点。2) 使用高于正向电压的更高电压。3) 使用正向电压规格范围较窄的 LED。