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Vorwiderstand für eine LED berechnen? - So geht's

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Letztes Update am 22.10.2014, 13:58
Leuchtdioden sind aus der modernen Elektronik nicht mehr wegzudenken

Leuchtdioden dienen heutzutage nicht nur zur Ziffern- und Kontrollanzeige, sie werden in zunehmenden Maße auch für Beleuchtungszwecke (Taschenlampen, Fahrradbeleuchtung, Solarleuchten) eingesetzt, denn mittlerweile ist es gelungen, die Lichtausbeute der LED's beachtlich zu steigern.

LED's sind allerdings äusserst empfindliche Bauteile, bei denen die erforderliche Betriebsspannung (Durchlasspannung) auf keinen Fall überschritten werden darf. Meist passen aber die Versorgungsspannung durch Batterien und Netztrafos und die maximale Durchlasspannung nicht zusammen. Bekommt die LED eine zu hohe Spannung ab, wird sie unweigerlich zerstört.

Daher ist eine genaue Berechnung des Vorwiderstandes unerlässlich. Dieser wird in Reihe zur LED geschaltet. Eine Reihenschaltung wirkt nämlich als Spannungsteiler. Die Spannung, die dann an jedem einzelnen Element der Reihenschaltung anliegt ist stets geringer, als die gesamte Versorgungsspannung. Das Verhältnis der Spannungsaufteilung hängt von dem Innenwiderstand der einzelnen Komponenten ab.

Haben beide den selben Innenwiderstand, liegt an beiden auch nur noch eine halb so hohe Spannung an, als die Gesamtspannung beträgt. An dem Bauteil mit dem höheren Widerstand liegt auch die jeweils höhere Spannung an.

  • LED's werden grundsätzlich mit Gleichspannung betrieben. Dabei ist unbedingt auf die richtige Polung zu achten (ist auf der Verpackung der LED angegeben). Bei falscher Polung wird die LED zerstört.

  • LED mit folgenden Angaben: Durchlasspannung, Durchlasstrom, oder Innenwiderstand, oder Leistung in Watt.
  • Stromquelle mit Angaben über die Höhe der Versorgungsspannung.
  • Vorwiderstand mit Größenangaben in Ohm

  1. Drei Werte muss man kennen, um den erforderlichen Vorwiderstand zu berechnen, die Versorgungsspannung, die Durchlasspannung der LED und den Durchlasstrom. Bei LED's liegt die Durchlasspannung üblicherweise bei 1,6 V oder 3,2 V. 
  2. Die Versorgungsspannungen der Akkus, oder Netzteile weiche davon aber ab. Akkus für Solarleuchten haben üblicherweise 1,2 V. Das ist für eine 1,6 V LED noch zu wenig, also nimmt man zwei Akkus zu je 1,2 V = 2,4 V. Das ist für die LED jedoch zu viel. Also braucht sie einen Vorwiderstand.
  3. Zunächst berechnet man, welche Spannung an den beiden Komponenten anliegen darf Bei der LED 1,6 V. Diese zieht man von der Versorgungsspannung ab: 2,4 -1,6=0,8 V, diese muss der Vorwiderstand auffangen.
  4. Nun brauche ich noch den Durchlasstrom der LED. Der liegt üblicherweise bei 0,02 A. Um den Widerstand zu berechnen gilt: R=U/I Dabei ist R der Widerstand in Ohm, U die Spannung in V, I der Strom in Ampere. In diesem Fall: 0,8/0,02=40 Ohm. 
  5. In diesem Fall bräuchte ich also einen Vorwiderstand von 40 Ohm, damit an der LED exakt die maximal zulässige Spannung von 1,6 V anliegt.
  6. Werden zwei LED's in Reihe geschaltet, so ist die Durchlasspannung der beiden zu addieren. Im konkreten Fall wären das 3,2 V. 
  7. Die Versorgungsspannung liegt aber nur bei 2,4 V. Also brauche ich einen Akku von 1,2 V mehr, ergibt 3,6 V. Um auf 3,2 V zu kommen, muss ich 0,4 V durch einen Widerstand auffangen:
  8. 0,4/0,02=20 Ohm. In diesem Fall brauche ich also noch einen Vorwiderstand von 20 Ohm.

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