LED가 전압 강하보다 큰 공급 전압에 연결되면 어떻게됩니까?

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저항과 전압에 대한 나의 이해는 끔찍합니다. Kirchhoff의 법칙에 따라 회로에서 사용되는 전압은 공급 된 전압과 같아야한다고 들었습니다. 예를 들어, 9V 배터리가있는 경우 9V 배터리를 모두 사용해야합니다.

일반적인 순방향 바이어스 전압이 3.1V 인 LED가 있는데, 이는 빛을 생성하는 동안 3.1V를 잃는다는 의미입니다. 9V를 사용하면 LED가 소손됩니까?

아마도 사실이지만, 좋은 예는 실제로 내 이해를보다 직관적으로 만들 것입니다.

voltage

— 블레이크
소스

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제목과 제목을 바꾸어 더 명확하게 만드십시오. 전압, 전류 및 저항이라는 용어를 사용해보십시오.

— skvery

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저항과 전압에 대한 나의 이해가 끔찍할 것입니다. 아마도 멀티 미터, 전구 및 배터리를 연구하고 실험하여 문제를 해결하고 싶습니까? 전기로 무언가를하고 싶다면 적어도 배우려고 노력하십시오. 사전에 변명하는 것은 너무 절름발이입니다 (그리고 당신은 유일한 btw가 아닙니다, 요즘 일반적인 것 같습니다).

— Bimpelrekkie

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@ 가짜 다음 질문을 뭐라고 부르나요? 배우려는 노력이 아닌가요?

— Passerby

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회로가 어떻게 작동하는지에 대한 깔끔한 모델은 "합리적인"회로에만 유효합니다. 회로에 저항이없는 배터리에 LED를 연결하는 것과 같이 범위 밖에서 무언가를 선택하면 회로는 더 이상 간단한 모델로 쉽게 모델링되지 않습니다. 이제 더 많은 시간과 노하우가 필요한 훨씬 더 완전한 모델을 사용해야합니다. 가장 좋은 방법 : 회로에 나쁜 일을하지 말고 무슨 일이 일어날 지 확인하십시오!

— Cort Ammon

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IV 곡선은 대답에 아주 좋은 것입니다

— Eric Johnson

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이것은 당신의 문제가 당신이 분석에 얼마나 능숙하지 못하거나 어떤 기본 지식을 가지고 있는지가 아니라 단순히 당신이 모르는 것을 전혀 모르는 상황 중 하나입니다. 이것은 항상 전자 제품의 첫 단계를 매우 높은 단계로 만듭니다.

예를 들어 배터리에 대해 무엇을 모르십니까?

이상적인 배터리의 단자 전압은 변하지 않을 것입니다 (적어도 모든 에너지 저장 용량이 사용될 때까지). 따라서 터미널 전압과 유용한 에너지 용량에 영향을 미치는 요소가 있어야합니다. 빠른 목록은 화학, 재료의 양, 온도 및 양극 / 음극 설계입니다.
실제 배터리는 용량이 제한되어 있으며 단자 전압 및 전위 전류 성능에 영향을 미치는 다른 많은 요소를 '내부 저항'이라는 모델 요소에 적용 할 수 있습니다. 가장 큰 배터리의 모델에서 이것은 옴의 분수입니다. 그러나 배터리에는 정전 용량 및 인덕턴스와 같은 다른 요소가있어 상황을 더욱 복잡하게 만듭니다. 당신은 다음과 같은 텍스트와 배터리 모델에 대해 읽어 시작할 수 있습니다 이 .

내부 저항이 매우 작은 대형 배터리의 좋은 예는 12V 자동차 배터리입니다. 여기서 자동차를 시동 할 때 모터를 뒤집는 데 수백 암페어 (600W 범위의 전력 및 전류)가 걸리며 단자 전압은 13.8V (완전히 충전 된 납산 자동차 배터리)에서 크 랭킹시 10V 따라서 내부 저항은 (옴 법칙 사용) 6 밀리 옴 정도일 수 있습니다.
이 예제에 대한 생각을 AA, AAA 및 C 배터리와 같은 더 작은 배터리로 확장하고 적어도 배터리의 복잡성을 이해하기 시작할 수 있습니다.

이제 LED에 대해 무엇을 알고 있습니까?

다이오드 (정류기 또는 LED)에 대한 전기 모델의 복잡성은 엄청납니다. 그러나 여기서 간단히 단순화하고 직렬 저항을 사용하는 밴드 갭 전압으로 다이오드를 표현할 수있는 것이 가장 간단하다고 말할 수 있습니다. 많은 SPICE 패키지에 대해 배우기 시작하여 여기서 시작할 수 있으며 StackExchange에 대한 이 토론은 좋은 시작점이 될 수 있습니다.
모든 반도체 장치는 소비 할 수있는 전력량에 실질적인 제한이 있습니다. 이것은 주로 장치의 물리적 크기와 관련이 있습니다. 장치가 클수록 일반적으로 더 많은 전력을 소비 할 수 있습니다.

이제 LED를 고려할 수 있습니다. 장치의 데이터 시트를 이해하여 시작해야합니다. 당신이 이해하지 못하는 많은 특성들이 이미 (질문에서), 순방향 전압 (Vf)과 데이터 시트에서 전류 제한과 최대 전력 손실을 알 수 있습니다.
당신이 LED의 전력 소비 제한을 초과하지 않도록 전류를 제한하는 데 필요한 직렬 저항을 알아낼 수있는 것들로 무장했습니다.

Kirchhoff의 전압 법칙은 LED를 가로 지르는 전압이 약 3.1V이므로 (데이터 시트 전류 곡선은 절대 9V를 적용 할 수 없음을 나타내므로) 회로에 다른 일괄 모델 구성 요소가 필요하다는 큰 힌트를 제공합니다.

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

참고 : 위에 표시된 배터리 내부 임피던스는 계산을 쉽게하기 위해 간단하게 지정되었습니다. 배터리 유형 (1 차 또는 충전식)에 따라 내부 저항이 다를 수 있습니다. 배터리 데이터 시트를 확인하십시오.

위의 알 수없는 요소가 단순히 와이어 조각 일 수 있습니까 (요소 없음)?
....하지만 결과를 쉽게 계산할 수 있습니다.
이상적인 두 가지 전압 요소 (9V 및 3.1V)를 사용하면 저항은 5.9V 여야합니다 (Kirchhoff의 전압 루프). 따라서 전류 흐름은 5.9 / 10.1 = 584mA 여야합니다.
LED에서 소비되는 전력은 (3.1 * 0.584) + (0.584 ^ 2 * 10) = 5.2 와트입니다. LED의 정격이 300mW 정도에 불과하기 때문에 LED가 급격히 상승하고 몇 초 안에 모든 확률로 실패하는 것을 알 수 있습니다.

알 수없는 요소가 단순한 저항이고 LED를 통한 전류가 20mA라고 가정하면 값을 계산할 수 있습니다.

배터리의 단자 전압은 (9-(0.02 * 0.1)) = 8.998V입니다. LED의 단자 전압은 (3.1 + (0.02 * 10)) = 3.3V입니다.

따라서 알 수없는 저항의 전압은 5.698이며 전류는 20mA입니다. 따라서 저항은 5.698 / 0.02 = 284.9 옴입니다.

이러한 조건에서 루프 전압의 균형이 유지되고 LED는 설계된 값인 20mA를 통과합니다. 따라서 전력 소비는 ((3.3 * 0.02) + (0.02 ^ 2 * 10)) = 70mW입니다.

도움이 되었기를 바랍니다.

— 잭 크레이 세이
소스

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OP에 대한 좋은 답변

— User323693

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@ SunnyskyguyEE75 OPs 질문에는 배터리가 지정되어 있지 않습니다. 당신은 알칼리 PP9가 100m 옴이 없습니다 그 권리입니다 ...하지만 같은이 (같은 너무 많은 다른 배터리가 dependableexpendables.com/products/titanium-9v-lithium-battery (1A)을 제공 할 것입니다). 질문이나 해결책에서 배터리를 지정하지 않습니다. 나는 본문에 실례를 들었고 그 대답은 내부 저항에 관한 것이었다. 다시 한 번 당신은 소음을 내기 위해 사마귀 소리를냅니다.

— Jack Creasey

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AA 또는 AAA가 언급 된 곳을 가리 킵니다. .... 간단히 9V 배터리 .... 사양이 없습니다.

— Jack Creasey

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@ SunnyskyguyEE75 당신은 이것이 1.5V 셀로 만들어 졌을 것이라고 생각했습니다. 다음은 일반적인 리튬 고용량입니다. data.energizer.com/pdfs/l522.pdf 짧은 시간 동안 최소 500mA를 제공합니다. 확실히 LED를 태울 정도로 충분히 길다.

— Jack Creasey

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계속해서 공감하십시오.…. 그렇지 않으면 실망 할 것입니다.

— Jack Creasey

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예, LED가 손상되었을 수 있습니다. 그것은 짧은 이야기입니다.

실제로 배터리 전압은 많은 전류 (배터리는 충전 상태, 방전 이력, 온도 및 기타 요인 (신선한 9V 배터리의 경우 몇 옴)에 따라 변하는 내부 저항을 가짐)를 발생시키기 때문에 약간 떨어질 것입니다. LED 전압이 증가 할 것이다 (당신이 전선에서 드롭의 비트를 무시하는 경우)이 정확히 충족 될 때까지 (LED가 비선형 방식으로 전류와 전압을 증가).

배터리 전압이 5V로 떨어지고 배터리가 1.5A를 공급한다고 가정 해 봅시다. 이는 LED 순방향 전압이 5V이고 5V * 1.5A = 7.5W를 소산한다는 것을 의미합니다. 이는 작은 3mm 또는 5mm 표시기 LED라고 가정하면 매우 빨리 소모됩니다.

3.1V LED가 병렬로 많은 LED 다이스가되어 2A를 안전하게 처리 할 수 있다면 (예를 들어) 2A를 안전하게 처리 할 수 있다면 배터리 전압은 3.1V와 같은 수준으로 떨어질 수 있습니다 (배터리의 내부 저항으로 인해 위와 동일) LED는 약 6W의 입력 전원으로 켜집니다. 물론 배터리는 빨리 고갈 될 것입니다 (최상의 또는 매우 뜨겁거나 심하게 폭발 할 수 있습니다. NiCd 배터리 또는 보호되지 않은 특정 리튬 배터리와 같은 일부 유형은 다른 유형보다 더 위험 할 수 있습니다.

— 페페 페니
소스

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"배터리가 빨리 소모됩니다." -또는 화상. 또는 폭발. LED와 배터리에는 제한이 있습니다.

— Mołot

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@ Mołot는 9V 배터리의 예가 아니라는 것을 의미합니다. 두 개의 PP3 알카라인이 함께 단락되어 핸드 워머로 사용되는 것을 보았습니다.

— Chris H

@ChrisH는 죄송합니다.보다 안전합니다. 향후 독자가 PP3 또는 다른 9V 설정 또는 다른 전압을 사용할지 알 수 없습니다.

— Mołot

@ChrisH 누군가가 NiCd 9V를 사용하기에 불행한 경우 폭발이 일어날 수 있습니다. 답변이 수정되었습니다.

— Spehro Pefhany

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@ChrisH 영국의 한 동료는 폭발 할 사람이 하나 있다고 말하면서 의심 할만한 이유가 전혀 없었습니다.

— Spehro Pefhany

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먼저, 1kΩ 저항을 사용하여 잔류 전압을 포착하기 위해 녹색 LED를 9V에 올바르게 연결했습니다.

그런 다음없이.

놀랍게도, 다시 저항으로 다시 LED는 여전히 작동하지만 눈에 띄게 어둡습니다.

집에서 아이들에게 이것을 시도하지 마십시오 ... 제외, 도대체 ... 왜 과학입니다 !

왜“광택”하기 전에 잠깐 동안 노란색 / 빨간색으로 켜집니다. 아마도 모든 LED 유형에 따라 결과가 다를 수 있습니다.

— 좌회전
소스

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연기가 나오는 걸보고 싶어요-제발!

— skvery

흠, 좋아, 아마 난 그냥 이상 몇 초 동안 9V에 연결 떠날 때 발생 내일 ... 노력 할게요

— leftaroundabout

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누군가 그것을 시도하기로 결정한 경우, 보호 안경을 착용하십시오. 오래된, 특히 오래된 LED는 폭발하여 꼭대기를 날려 버릴 수 있습니다. 고휘도 종류 인 최신 LED는 단순히 작동을 멈추는 경향이 있습니다.

— Sredni Vashtar

@SredniVashtar에 동의하며, 즉시 소실되는 선명한 LED를 사용했습니다.

— Blake

이것은 저항없이 작동하는 10mm "밝은 백색"LED와 유사합니다. 그들은 잘 빛납니다. 그러나 어두워집니다. 그런 다음 어둡게합니다. 그런 다음 kaput.

— SDsolar

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실제로 여러분이 알지 못하는 가상의 예에는 "숨겨진"또는 기생 저항이 있습니다. 우선 배터리에는 내부 직렬 저항이 있습니다. LED는 회로의 모든 배선과 마찬가지로 저항이 있습니다. 이러한 모든 저항에서 전압 강하와 LED의 고유 전압 강하가 배터리 전압에 합산됩니다.

유일한 질문은 : 현재 어떤 일이 발생합니까? 충분히 높으면 LED가 요리되고 타 버립니다. LED와 직렬로 연결된 실제 저항 형태의 추가 저항은이 문제를 방지합니다. 저항 값 결정은 옴의 법칙을 적용 할 수있는 기회입니다.

— 피터 카밀리
소스

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그리고 이것이 리튬 배터리가 매우 위험한 이유입니다. 내부 저항이 낮아서 단락 될 경우 화재를 일으킬 수 있습니다.

— Loren Pechtel

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Xaxis에 전압이 있고 Yaxis에 전류가있는이 다이어그램은 직렬 2 컴포넌트 전압 분배기의 방정식을 그래픽으로 "해결"하는 데 사용됩니다. 순수 저항 분배기에 사용하거나 다이오드 및 저항과 함께 사용할 수 있습니다.

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

전압을 공유하기 위해 두 번째 구성 요소를 직렬로 연결하십시오. 예를 들어, LED가 3.1V에서 안전하게 작동하기를 원하고 불필요하게 [9-3.1] = 5.9V를 사용하기위한 저항이 있어야합니다. 10mA (볼트 당 100 옴으로 볼 수 있음)에서는 100 옴 / 볼트 * 5.9 볼트 = 590 옴이 필요합니다. 일반적인 값은 560 Ohms 및 620 Ohms입니다.

여기에는 직렬 전압이 필요합니다. 9V의 소스와 배터리 전압을 공유하는 2 개의 구성 요소.

이제 저항 전압 분배기를 해결하기 위해 노모 그래프와 동일한 IV 플롯을 사용할 수 있습니다.

개략도

^{이 회로를 시뮬레이션}

— 아날로그 시스템
소스

이 사람이 투표했습니다. 이것은 가장 기술적으로 정확한 답변입니다.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

그러나 번 아웃을 방지하기 위해 1 / 4W 이상에서 20mA = 6V / 20mA = 300 옴 정격

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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제목 질문에 대한 답변은 다음과 같습니다. LED가 켜집니다.

단, 전류는 해당 LED의 최소 및 최대 한계 내에 있어야합니다.

낮은 전류는 흐릿하게 점화되고 정격 전류는 밝게 연소됩니다. 전류가 너무 많으면 LED가 끊어집니다.

회로에 올바른 저항을 넣어 전류를 원하는 값 (보통 15 ~ 20mA)으로 제한합니다.

이를 해결하기 위해 옴의 법칙을 사용하십시오. R (옴) = V (볼트) / I (암페어).

합리적인 한도 내에서 전압은 LED와 관련이 없으며, 점등되는 전류입니다. 물론 로우 엔드에서 LED의 내부 전압 강하를 초과하기에 충분한 전압이 있어야합니다.

— 이안 매킨토시
소스

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실제로 가장 유용한 답변 중 하나 인 "전압은 LED와 관련이 없다"고 요약했다.

— Blake

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이 답변 여기 온

— 플로리안 카스텔란

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9V 전원이 모두 같은 것은 아닙니다. 일부는 LED를 불고 일부는 그렇지 않습니다. (단락 전류 또는 내부 저항에 따라 다릅니다.)

9V-3.1V = 5.9V가 '누락'입니다. 이것은 9V 전원, 전선 및 LED 내부로 떨어집니다. (이것은 전압 손실 또는 전압 강하를 유발하는 저항입니다.)

열이없는 물체를 날리는 것은 매우 어렵습니다 (MOS에서 정적으로 실행 됨). 열이 쌓이고 연기를 방출하는 데 시간이 걸립니다. :-)

LED를 파괴하는 열은 3.1V의 전압, LED 내부 저항, 전류 (V / R) 및 시간으로 인한 것입니다. (연기가 발생하기 전에) 일부 열은 환경에 손실됩니다. 그렇기 때문에 일부 회로에서는 방열판을 사용하여 연기를 방지합니다.

V = I \cdot R,

$V = I\cdot R~,$

P = V \cdot I

$P = V\cdot I$

E = P \cdot t .

$E = P\cdot t~.$

— 스케이지
소스

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내부 저항을 무시한 첫 번째 근사에서 LED는 지수 I / V 순방향 특성을 갖습니다. 실제로, 이는 정극 접합의 특성입니다. 실제 디바이스는 내부 저항이 직렬로 있으며 일반적으로 일부 옴입니다.

LED의 "공칭"전압 강하는 특성의 한 지점, 일반적으로 20mA에 해당하는 전압 또는 결정된 공칭 순방향 전류입니다.

LED를 배터리 극에 놓으면 9V의 "이상적인"전압 소스, LED 및 배터리의 내부 저항 (예 : 2 Ohm)을 포함하는 직렬 회로가 생성됩니다.

LED의 작동 점은 순방향 특성과 소스 전압 (9V) 및 배터리의 내부 저항에 의해 결정되는로드 라인과의 교차점입니다. LED의 전압 강하는 공칭 3.1V보다 훨씬 높습니다.

LED가 고전류 장치가 아닌 한, 전류는 공칭 값을 초과하고 LED는 고장 나거나 끊어 질 수 있습니다.

— 사용자 2698903
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좋은 대답입니다. "LED의 작동 지점은 순방향 특성과 소스 전압 (9V) 및 배터리의 내부 저항에 의해 결정되는로드 라인과의 교차점"이라는 것이 정확히 무엇을 의미합니까? 감사!

— Blake

2

LED (및 일반적으로 다이오드)는 약간 이상합니다. 전압 임계 값 아래의 첫 번째 근사값으로 전류가 흐를 수 없으며, 전류 흐름에 대한 제한이 없습니다.

물이 댐 아래에 있으면 물이 완전히 차단 된 댐이라고 생각하십시오. 수위가 댐의 상단을 넘으면 흐름이 제한되지 않지만 여전히 댐 뒤에 유지되는 양을 잃게됩니다.

따라서 9V를 적용하면 임계 값이 3.1V 인 LED의 경우 5.9V를 계속 사용할 수 있습니다. 이것은 옴의 법칙, V = I * R에 설명 된대로 회로의 저항에 의해 사용됩니다. 저항을 추가하지 않은 경우 R은 배터리 내부 저항과 전선의 저항입니다. 이러한 내부 저항은 일반적으로 무시할 수있을 정도로 작지만이 경우에는 모든 것이 있습니다. 작은 저항과 고정 전압은 전류가 매우 높다는 것을 의미합니다. LED는 일반 LED의 경우 약 20mA의 전류를 견딜 수 있습니다. 이것을 초과하면 과열되어 스스로를 파괴합니다.

내가 처음에 말했듯이, 이것은 LED의 근사치 일 뿐이며 실제로 전압 강하는 전류에 따라 증가합니다. 그러나 그 증가는 크지 않습니다. 일반적으로 고려해야 할 상황에서 매우 민감한 작업이나 강력한 작업을 수행하거나 구성 요소 한계에 너무 가깝게 실행하고 있습니다. 이 시나리오의 증가는 최종 결과에 영향을 줄만큼 충분하지 않습니다.

— 앤드류
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정말 좋은 설명입니다. 임계 값과 순방향 전압의 차이는 무엇입니까? 어떤 사람들은 FV가 3.1v라고 말하지만, 이것이 임계 값이라고 말합니다. 또한 LED를 태우는 것은 전류입니까, 아니면 전압입니까? 감사!

— Blake

1

모든 것은 저항이 있습니다. 기간!

배터리 (ESR), 다이오드 (R), 인덕터 (DCR) 캡 (ESR) 및 짝수 저항 (R);)
- "Kirchhoff 전압 루프 (KVL)"는 "왼쪽 전압"을 사용하는 방법을 알려줍니다
  - 이것은 모든 공급 전압을 더하거나 뺀 후에입니다
  - 저항이있는 모든 부품을 직렬로 합한 것
- 따라서 KVL은 전류 또는 전류의 유량을 암페어 또는 "Amps"= 1000 밀리 암페어 (mA) 단위로 계산하는 방법을 알려줍니다.
따라서이 "남은 V"는 루프에서 모든 부분 R의 합을 가로지 릅니다.
- 그것이 좋은 도체 와이어 일 때 우리는 일반적으로 (항상 그런 것은 아님) 저항과 전압 강하를 무시합니다.
남은 전압과 루프 저항의 합 이후의 각 부분의 I = V / R은 비율로 표현됩니다.
많은 전력을 처리 할 수있는 부품은 R이 낮아야합니다 (초등학교 이론을 제외하고 이상적인 배터리는 R = 0이라고합니다)
모든 다이오드의 유사성은 정격 순방향 전압 Vf에서 임계 전압, Vt보다 높은 저항을 갖습니다.

3V LED는 약 2.8V의 임계 값을 가지며 넓은 허용 오차와 전력에 따라 3.1V +/- 10 %가 될 수 있습니다.

 - for example
   -  a 300mA rated white LED (1W) has a bulk resistance less than 0.5 to 1 Ohm due to 50% MFG tolerances
   - a 9 V Alkaline battery actually has six (6) tiny 1.5V cells in series
   -  inside , each has about ESR= 1 Ohm (when new)
           - cheap carbon pile aka HEAVY DUTY cells are about 3 Ohms (new) so less powerful

따라서 하나의 1W 백색 LED와 하나의 알카라인 9V 배터리로 "남은"전압과 결과 전류는 무엇입니까?

전류를 제한하기 위해 R을 어떻게 선택합니까?
정격 전력 및 온도 상승을 어떻게 선택합니까?

(9V-2.8V) / (6x1 + (0.5 ~ 1) + R) = 0.3A = 300mA

R을 구하다

힌트 R = 0이면 LED가 밝고 너무 뜨거워서 살아남을 수 없습니다.

캡에는 ESR이 있지만 절연체 = 유전체이므로 DC를 차단하지만 AC를 전도합니다.

— 토니 스튜어트 Sunnyskyguy EE75
소스

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매우 늦었지만 이것은 또한 매우 유용한 답변입니다. 특히 수학과 강조된 설명. 다시 감사합니다.

— Blake

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우리는 비디오에 사용 된 배터리가 1 년 동안 패키지에서 누출되어 The Dollar Store에서 구입 한 중국의 "Super Heavy Duty"탄소-아연 타입인지 또는 새로운 현대적인 Name-Brand 알카라인인지는 알 수 없었습니다. 하나. 큰 차이.

— Audioguru
소스