私が使用しているLEDは、供給した電圧よりも高い電圧を必要とするため、まったく点灯しません。

少なくとも薄暗い光が予想されますが、光は生成されません。

「必要な電圧レベルがなければ光がない」というこの動作はなぜですか？LEDの内部で何が起こっていますか？

LEDは通常の（白熱）電球のようには機能しません。

主な違い（初心者向けに少し簡略化）：

• それらは極性を持っているため、その極性を考慮したDCを使用して給電する必要があります。極性を逆にすると、機能しなくなります。また、逆方向に〜4V-5Vを超える電圧を印加すると、損傷する可能性があります（これらは安全な値です。正確な最大許容値は特定のデバイスによって異なります）。

• 発光は特定の電圧（しきい値電圧）に達した場合にのみ開始され、その電圧以下では発光は無視できます。したがって、LEDのしきい値電圧を下回る電圧のバッテリーを使用している場合、より複雑な回路（ジュール泥棒やブーストDC-DCコンバーターなど）を使用してLEDに電力を供給しない限り、不運です。

• しきい値電圧に達した後、いずれかの非常にわずかな電圧の上昇が大きく、LEDの行為を行い、すなわち吸収巨大な電流を。したがって、その電流を安全な制限に制限するには、直列の抵抗が必要です。このサイトには、制限抵抗の値を計算する方法を説明する他の質問/回答があります。

• 伝導すると、放射される光の強度は、ダイオードに流れる電流（電圧ではない）にほぼ比例します（したがって、制限抵抗の値を小さくすると、より明るいLEDが得られます）。これは、LEDの最大電流制限までです。その制限に達すると、デバイスはPOOFになります！

また、これがなぜ起こるのかを尋ねますが、答えはかなり複雑です。なぜなら、それはダイオード内部の半導体結晶の物理的構造に依存するからです。物理的な説明は、量子力学と固体物理学にあり、非常に難しい課題です。

LEDのWikipediaの記事は、唯一の表面削るLEDの内部の仕組みを、まだかなり複雑です。

ロレンツォはすでにあなたの質問に直接回答しています（+1）。LEDを点灯し、何を持っているかを確認するためにできることを次に示します。

LEDはダイオードなので、一方向にのみ伝導します。通常の電球とは異なり、向きが重要です。LEDが一方向に点灯しない場合は、LEDを裏返して再試行してください。

ほとんどすべてのLEDを安全に実験するには、少なくとも180Ωの直列の5 V電源を使用します。より高い抵抗を使用すると動作しますが、LEDがより暗く点灯します。1kΩの直列接続でも、屋内で可視光LEDが点灯するのを見ることができます。

5 V電源を使用する理由は、逆方向に接続したときにLEDの両端の逆電圧を制限するためです。ほとんどのLEDは、少なくとも5 V逆に耐えることができます。

可視光LEDは最低1.8 Vをドロップします。抵抗全体で（5 V）-（1.8 V）= 3.2 Vになります。ほぼすべてのLEDが20 mAの順方向電流を処理できます。オームの法則により、（3.2 V）/（20 mA）= 160Ω。少しのマージンで180Ωの最小値を言いましたが、それは一般的な値だからです。

LED順方向電圧は色に依存します。たとえば、一般的な緑色のLEDは約2.1 V低下します。「白色」LEDは通常、可視スペクトルで再放射する蛍光体を含む実際のUV LEDです。これらは約3.5 Vに低下する可能性があります。

200Ωの抵抗と3.5 V LEDを使用すると、（1.5 V）/（200Ω）= 7.5 mAになります。このようなLEDは、20 mA以上を処理できたとしても、7.5 mAでかなり目に見えて点灯します。

LEDが点灯したら、順方向電圧を測定し、その順方向電圧で最大電流が流れるように抵抗を調整できます。データシートがない限り、最大値は20 mAであると仮定します。

物理学の説明

電球

白熱の光は発熱体ほどの光源ではありません。ワイヤを流れる電流は少し熱くなります。ワイヤーが室温を超えると、黒体放射を介して正味エネルギーを放出します。このエネルギーが放出される割合は、温度の4乗に依存します。つまり、温度が高いほど明るくなります^†。そしてより多くの電流（又は等価的に^‡ワイヤの電圧）より高い温度。

$2.6\times10^{-19}$

LED

$2.6\ldots3.2\times10^{-19}$

ただ...なぜ電子は接合部を通過し続けるのでしょうか？電子が接合部を通過した後、再びバンドギャップを越えて上昇する傾向はありません。それは、電子にはないエネルギーを消費します。...外部ソースからエネルギーを与えない限り、回路に印加する各ボルトは、エネルギーの電子を供給することができます$1.6\times10^{-19}\:\mathrm{J}$$U$$U\times1\:\mathrm{eV}$

_$T^4$

^‡ _{同様に、抵抗率は温度に依存するため、ここではオームの法則は完全には正しくありません。しかし、より高い電圧⇒より高い電力の定性的な依存性は依然として当てはまります。}

LEDがどのように非線形であるかについてのオブジェクトレッスンを受けました。

白熱電球は、いったん点灯すると線形になります。線形とは、抵抗のように機能することを意味します。消費電流は電圧に比例します。電圧の半分、電流の半分、電力の1/4です。白熱灯はあなたが期待することをするでしょう。

LEDには非常に急峻な電圧-電流曲線があります。電圧の小さな変化は、消費電流の大きな変化をもたらします。あなたはそのチャートの一番下にいるので、光はありません。

急な曲線はLEDを非常に急峻にし、小さな電圧変化は大きな（そして損傷を与える）電流変化をもたらします。さらに悪いことに、曲線は温度、ビニング、および年齢に基づいて変化します。そのため、LEDは電圧ではなく特定の電流で定格されています。インジケータの場合、抵抗で電流を制限できます。ピーク性能を必要とする照明では、アクティブなドライバー回路を使用して電流を仕様に合わせて調整するのが最善です。

このような回路は、LEDに合わせて供給電圧をブーストまたはバッキングするのにも役立ちます。Joule Thiefは、単一の1.5Vバッテリーで照明LEDを駆動する問題を解決する簡単な回路です。

価値のあることですが、3番目の種類の光、アーク放電照明ではさらに悪化します。蛍光灯、ネオン、金属ハロゲン化物、水銀蒸気、高圧/低圧ナトリウムです。それらは、アークが発生する特定の電圧までは絶縁体です...その後、ほぼ完全に短絡します。電流制限は必須です。

半導体に関する少しの背景...

純粋なシリコン（またはゲルマニウム）は絶縁体です。「P」または「N」タイプの材料を作成するために不純物が追加されます。これらが互いに隣接している場合（PNダイオードまたはLED内）、不純物は互いに効果的に相殺され、絶縁体として機能する小さな「純粋な」層が残ります。

間違った方法で電源を接続すると、デバイスが損傷するまで層が厚くなり強くなります。（バリキャップはこの原理を使用して可変コンデンサーを作成します-絶縁体の厚さはコンデンサープレート間の距離のように機能します）

電源を正しい方法で接続すると、デバイスが最終的に電流を流すまで層が薄くなります。それが最終的に起こると、LEDが点灯し始めます。

最後の注意点：1.5Vの電源でLEDを点灯させることは可能です。電圧「ステップアップ」回路を使用してください。最も一般的な回路はジュール泥棒と呼ばれます。

電圧降下（〜2 V）は供給電圧（1.5 V）よりも高くなっています。供給電圧が電圧降下よりも低い場合、ダイオード（LEDを含む）はまったく導通しません。

ここでの回答に加えて、すべてのLEDが（色によっても）異なることも指摘する価値があります。それらはすべて、わずかに異なる「活性化」電圧と破壊限界を持っています。

あなたがあなたのLEDを爆破しないことを確実にする正しい方法はまた、あなたが光を期待できることを確実にすることはあなたのLEDのデータシートを見ることです。

データシートを使用すると、

1. 上記のデータシートを見つける
2. それらを読んで理解する

あなたが開始するには、ここにあるグーグルの上から白色LEDのためのランダム一つは、「白」はLEDランドの色ではないため、おそらくほとんどのLEDよりも少し複雑です。

それらには信じられないほどの量の情報があります。もしあなたがそれらを理解していないなら、あなたが試みて、それからあなたが理解していない特定の部分について尋ねる質問を再び投稿することをお勧めします。