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用LM317搭建白光LED恒流驱动？一文讲透设计精髓

你有没有遇到过这样的情况：手里的白光LED灯珠，接上电源后亮度忽明忽暗，甚至刚点亮没多久就烧了？问题很可能出在驱动方式不对——LED不是电阻，不能简单地“加电压”了事。

作为电流型器件，白光LED的亮度几乎完全由正向电流决定。稍有不慎，微小的电压波动就会引发巨大的电流变化，轻则闪烁，重则热击穿。要想让它稳定发光，必须使用恒流驱动。

在众多方案中，LM317这颗诞生于上世纪的经典稳压IC，至今仍是中小功率LED恒流驱动的“性价比之选”。它无需MCU、不产生开关噪声、外围元件极少，特别适合教学实验、DIY项目和低成本照明模块。

本文将带你从零开始，图解+实算，彻底搞懂如何用LM317为白光LED提供稳定可靠的恒流驱动。

为什么非得用恒流？先说清楚LED的本质

我们常说“给LED供电”，但严格来说，LED不是被“电压”点亮的，而是被“电流”点亮的。

白光LED通常采用蓝光芯片激发黄色荧光粉混合成白光，其伏安特性具有典型的非线性指数关系：

• 当电压低于阈值（约3V）时，几乎没有电流；
• 一旦超过导通电压 $ V_f $（典型3.0~3.6V），电流急剧上升；
• 微小的电压增加（比如0.1V），可能导致电流翻倍！

更麻烦的是，$ V_f $ 还会随温度变化——温度越高，$ V_f $ 越低。如果多个LED并联使用，某个灯珠发热后 $ V_f $ 下降，电流更大，进一步升温，形成恶性循环，最终导致“热失控”。

因此，唯一可靠的方式就是：不管电压怎么变、温度怎么变，始终控制流过的电流不变。

这就是恒流驱动的核心逻辑。

LM317不只是稳压器，还能当恒流源用？

很多人知道LM317是用来调压的，比如输出5V、9V可调电源。但它还有一个隐藏技能：通过一个电阻就能变成高精度恒流源。

它是怎么做到的？

关键在于LM317内部有一个非常稳定的基准电压——1.25V，这个电压出现在“输出端（OUT）”和“调整端（ADJ）”之间，记作 $ V_{\text{ref}} = 1.25V $。

只要我们在OUT和ADJ之间接一个电阻 $ R_{\text{sense}} $，那么根据欧姆定律：

$$
I = \frac{V_{\text{ref}}}{R_{\text{sense}}} = \frac{1.25}{R}
$$

由于LM317会自动调节内部通路管的导通程度，确保OUT与ADJ之间的压差始终锁定在1.25V，所以只要 $ R_{\text{sense}} $ 不变，流过它的电流就恒定不变。

而这个电流，恰好就是流过LED的主电流（忽略极小的ADJ引脚漏电流），于是我们就实现了恒流输出。

📌 小知识：ADJ引脚会有约50μA的微小参考电流流出，在精密设计中需考虑补偿，但对于一般LED驱动影响很小，可忽略。

典型电路怎么接？一张图看懂

下面是LM317驱动串联白光LED的标准接法：

+Vin ────┬──────────────┐ │ │ [Cin] [LED1] 0.33μF │ │ ▼ ├────────────→│├───→│├───→ ... → GND │ │ │ │ [Cout] [R_sense] │ 10μF │ └────────[LM317]◄────────────────┘ │ ADJ GND

各元件作用说明：

⚠️ 注意：不要把LED接到输入端！正确做法是让电流从LM317的输出端流出，经过LED到地，这样LM317才能有效调控压降。

实战计算：一步步教你设计你的第一盏LED灯

假设我们要用LM317驱动3颗串联的白光LED，每颗额定电流350mA，$ V_f = 3.3V $，输入电源为常见的12V适配器。

第一步：确定电流设定电阻 $ R_{\text{sense}} $

目标电流 $ I_{\text{LED}} = 350\,\text{mA} = 0.35\,\text{A} $

$$
R = \frac{1.25\,\text{V}}{0.35\,\text{A}} ≈ 3.57\,\Omega
$$

查标准电阻表，最接近的是3.6Ω（1%精度金属膜电阻）。

实际电流：
$$
I = \frac{1.25}{3.6} ≈ 0.347\,\text{A} = 347\,\text{mA}
$$

误差仅0.86%，完全可以接受。

✅建议：选用1%精度、功率不低于0.5W的金属膜电阻，避免温漂影响稳定性。

第二步：评估功耗与散热需求

这是最容易被忽视却最关键的一步——LM317本身也会发热！

计算LM317上的压降

• LED总压降：$ V_{\text{LED总}} = 3 × 3.3V = 9.9V $
• LM317输出端对地电压：$ V_{\text{out}} = V_{\text{LED总}} + V_{\text{ref}} = 9.9V + 1.25V = 11.15V $
• 输入电压：$ V_{\text{in}} = 12V $
• 压差：$ ΔV = 12V - 11.15V = 0.85V $

功耗计算

$$
P = ΔV × I = 0.85V × 0.35A ≈ 0.3\,\text{W}
$$

TO-220封装的LM317在自然散热条件下，通常可承受1~1.5W功耗（取决于PCB布局和环境温度）。因此0.3W无需额外散热片，直接焊接即可。

但如果输入电压升到24V呢？

• 压差变为 $ 24V - 11.15V = 12.85V $
• 功耗高达 $ 12.85 × 0.35 ≈ 4.5W $ ——这已经足以让芯片瞬间过热保护甚至损坏！

📌结论：线性恒流驱动效率严重依赖输入/输出电压匹配。输入电压越高，浪费的功率越多，发热越严重。

第三步：效率有多高？要不要换开关电源？

我们来算一下整个系统的效率：

$$
η = \frac{\text{LED有用功率}}{\text{总输入功率}} = \frac{V_{\text{LED总}} × I}{V_{\text{in}} × I} = \frac{9.9V}{12V} ≈ 82.5\%
$$

看起来还不错？但若输入是24V：

$$
η = \frac{9.9}{24} ≈ 41\%
$$

超过一半的能量都变成了热量浪费在LM317上！

💡经验法则：当输入电压比LED总压降高出5V以上时，应认真考虑改用开关型恒流驱动（如Buck降压电路），以提升效率、降低温升。

设计避坑指南：这些错误新手常犯

❌ 错误1：多个LED串直接并联共用一个LM317

你以为省了一个IC省钱了？错！

由于每个LED的 $ V_f $ 存在制造差异（哪怕同一批次），并联时电压相同，但电流分配极不均匀。可能导致某一路电流远超额定值而烧毁。

✅ 正确做法：
- 每串LED独立配置一套LM317 + $ R_{\text{sense}} $
- 或使用专用多通道恒流驱动IC（如AL8805、PT4115等）

❌ 错误2：忽略了最小压差要求

LM317需要至少3V的输入-输出压差才能正常工作（称为dropout voltage）。

如果你用5V电源驱动3颗串联LED（总 $ V_f ≈ 9.9V $），那根本不可能实现——因为输出电压都要11.15V了，比输入还高！

📌适用条件：
$$
V_{\text{in}} ≥ V_{\text{LED总}} + 1.25V + 3V = V_{\text{LED总}} + 4.25V
$$

即输入电压至少要比LED总压降高4.25V以上。

例如驱动3颗LED（9.9V），最低输入需约14.15V，所以9V电池带不动3颗串联白光LED！

❌ 错误3：用了太小的输入电容

没有Cin或容量太小，会导致输入纹波过大，可能引起LM317振荡或输出不稳定。

✅ 推荐：在VIN和GND之间加0.33~1μF陶瓷电容，尽量靠近LM317引脚。

高阶玩法：加入PWM调光，实现亮度可控

虽然LM317本身是模拟器件，但我们可以通过外部手段实现调光。

方法一：ADJ端注入PWM信号（复杂，需隔离）

通过光耦或电平转换，在ADJ端叠加PWM控制电压，间接调节输出电流。但设计复杂，易引入干扰。

方法二：直接切断LED回路（推荐）

将MOSFET（如2N7000）串联在LED负极与地之间，栅极接入PWM信号：

... → LED → Drain of MOSFET │ Gate → PWM from MCU │ Source → GND

LM317仍保持恒流状态，只是通过快速通断来调节平均亮度。这种方式简单可靠，且不影响恒流精度。

💡 提示：PWM频率建议 >100Hz，避免肉眼察觉闪烁；占空比0~100%连续可调。

总结：什么情况下该用LM317驱动LED？

写在最后

LM317或许不是最先进的LED驱动方案，但它代表了一种极简工程美学：用最少的元件，解决最本质的问题。

对于电子爱好者、学生实验、原型验证或低成本产品而言，它依然是那个值得信赖的老朋友。

下次当你想点亮一颗白光LED时，别再直接串个电阻了。试着用LM317搭一个真正的恒流源，你会真正理解什么叫“稳定发光”。

如果你正在做相关项目，欢迎留言交流设计细节。也欢迎分享你在实践中踩过的坑，我们一起避雷前行。