LED Vorwiderstand berechnen
Der Vorwiderstand in einer LED verhindert, dass die Leuchtdiode Schaden nimmt. Wie du den LED Vorwiderstand berechnest, erklären wir dir in unserem Beitrag. Hier geht’s auch direkt zu unserem Video!
Inhaltsübersicht
LED Vorwiderstand berechnen einfach erklärt
Bei einer zu hohen Spannung geht die Leuchtdiode kaputt. Die Berechnung des Vorwiderstands einer LED ist daher wichtig, um den richtigen Spannungswert einzustellen. Denn über die Nutzung eines Vorwiderstands kann der Stromfluss durch die Diode begrenzt werden.
Dafür rechnest du zuerst den Spannungsabfall am Vorwiderstand aus. Da der Widerstand in Reihe mit der LED geschaltet ist, subtrahierst du von der Betriebsspannung die Vorwärtsspannung der LED und erhältst so die Spannung am Widerstand.
Den Betrag des Vorwiderstands erhältst du im Anschluss über Division der Spannung am Vorwiderstand durch den Betriebsstrom.
![\[\textcolor{magenta}{\text{Vorwiderstand} \ R_{\text{V}}} = \frac{\textcolor{purple}{\text{Spannung am Vorwiderstand} \ U_{\text{R}}}}{\textcolor{green}{\text{Strom} \ I}}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-84406f1d35d16e01914f82eae2a4774b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Vorwärtsspannung der LED
Die Vorwärtsspannung ist die Spannung , welche an der LED bei einem korrekten Stromfluss abfällt. Dabei handelt es sich um die kleinste Spannung, bei der in Durchlassrichtung ein signifikanter Stromfluss stattfindet.
Das bedeutet zum Beispiel, eine LED mit 3,0 V Vorwärtsspannung kann nicht an eine Stromquelle mit 3,0 V angeschlossen werden. In diesem Fall würde die LED durchbrennen.
Übrigens: Sinkt die Versorgungsspannung an der LED unter die angegebene Vorwärtsspannung, fließt kein Strom mehr. Das heißt, sie leuchtet nicht.
Betriebsspannung der LED
Die Betriebsspannung ist die Spannung, die beim Betrieb eines Bauteils tatsächlich vorliegt. In der Regel ist sie größer als die Vorwärtsspannung. Dann kann die LED angemessen arbeiten.
Das liegt daran, dass hohe Spannungen am Widerstand große Energieverluste zur Folge haben. Den exakten Wert für die Betriebsspannung findest du im Datenblatt der LED.
Besonders geeignet sind Netzteile mit 12 V Gleichspannung. Grundsätzlich sind auch andere Spannungen möglich. Zu beachten ist jedoch, dass Spannungen über 25 V zu lebensgefährlichen Stromschlägen führen können. Wechselspannung hingegen eignet sich nicht für LEDs.
Betriebsstrom der LED
Bei dem Betriebsstrom der LED handelt es sich um den maximal zulässigen Strom. Dieser darf nicht überschritten werden, da sonst die LED zerstört wird. Meist kann der Wert dem Datenblatt der LED entnommen werden. Fehlt das Datenblatt, so gilt als grobe Faustregel, dass fast jede 3 mm oder 5 mm LED auf jeden Fall 20 mA aushält.
Übrigens: Heutzutage ist es üblich, den Betriebsstrom niedriger zu halten, sodass die LED dunkler leuchtet. Gleichzeitig verlängert sich damit auch die Lebensdauer der Diode.
LED Vorwiderstand berechnen Formel
Da der Widerstand in Reihe mit der Leuchtdiode geschaltet ist, subtrahierst du von der Betriebsspannung Uges die Vorwärtsspannung UD der LED und erhältst so die Spannung am Vorwiderstand.
![\[\textcolor{purple}{\ U_{\text{R}}} = \[\textcolor{orange}{\ U_{\text{ges}}} - \[\textcolor{blue}{\ U_{\text{D}}}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e777f36e561cc3fe485b5a5b83750c9f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Den Vorwiderstand berechnest du im Anschluss wie folgt:
![\[\text{Vorwiderstand} \ R_{\text{V}} = \frac{{\text{Spannung an Vorwiderstand}} \ U_{\text{R}}}{\text{Strom} \ I}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-09ba69b9a4fcc3b80f65a855654f1201_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Du kannst nun beide Formeln kombinieren, und erhältst somit die wichtige Formel zur Berechnung des LED Vorwiderstands:
![\[\text{Vorwiderstand} \ R_{\text{V}} = \frac{\ U_{\text{ges}} - \ U_{\text{D}}}{ \ I}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bc7e7742eb4e5a828be88eb838e101d7_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Rechenbeispiel Vorwiderstand LED berechnen
Um dir das Ganze auch praktisch zu zeigen, haben wir ein Rechenbeispiel mitgebracht: Eine rote LED mit 2 V Vorwärtsspannung soll an einer 6 V-Batterie betrieben werden. Der zulässige Betriebsstrom beträgt 0,02 A.
Mit diesen Informationen kannst du den Vorwiderstand ganz einfach berechnen. Dazu rechnest du zu Beginn die Spannung am Vorwiderstand aus. Das bedeutet, du subtrahierst 6 V und 2 V voneinander. Das ergibt 4 V.
![\[\text{Spannung am Vorwiderstand} \ U_{\text{R}} = {\text{6 V}} - {\text{2 V}} = {\text{4 V}}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-966164443924341c5128c1020c1fcce5_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Im nächsten Schritt teilst du den Wert der Spannung am Vorwiderstand (4 V) durch den Strom I, also 0,02 A. Für den LED Vorwiderstand solltest du dann 200 Ohm erhalten.
![\[\text{Vorwiderstand} \ R_{\text{V}} = \frac{{\text{4 V}}}{\text{0,02 A}} = {\text{200 Ω}}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a76f40e94fc5bd343e55a687141c0ea9_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Zusammenfassung
- Der Vorwiderstand einer LED begrenzt den durchflossenen Strom.
- Damit wird verhindert, dass die Leuchtdiode starke Schäden abbekommt und im schlimmsten Fall zerstört wird.
- Der Vorwiderstand ist in Reihe mit der LED geschaltet.
- Um die Spannung am Widerstand zu berechnen, subtrahiert man zunächst von der Betriebsspannung die Vorwärtsspannung der LED.
- Der Wert für den Vorwiderstand ergibt sich dann durch Division der Spannung am Vorwiderstand durch den Betriebsstrom.
Du kannst jetzt den LED Vorwiderstand berechnen. Dazu schaltest du in einem geschlossenen Stromkreis den Vorwiderstand in Reihe mit deiner Leuchtdiode. Neben einer Reihenschaltung gibt es auch die Parallelschaltung. Das alles und vieles mehr erklären wir dir hier !
