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Der Vorwiderstand einer LED


Leuchtdioden sind Bauteile auf Halbleiterbasis und verhalten sich anders als normale Widerstände. Sie werden nicht mit einer festen Spannung, sondern mit einem festen Strom betrieben. Jede Diode hat einen bestimmten Spannungsabfall, der Strom kann sie aber wie bei einer normalen Diode ungehindert passieren. Die Begrenzung des Stromes kann daher nicht durch die Leuchtdiode selbst, sondern nur durch einen Vorwiderstand erfolgen! Das gilt auch bei einer Reihenschaltung von mehreren Dioden!



Berechnung des Vorwiderstandes

Nehmen wir als Beispiel eine Betriebsspannung von 9 Volt und eine rote LED, die eine Durchlaßspannung von 1,6 Volt hat. Diese Spannung von 1,6 V muß an der LED anliegen. Unsere Betriebsspannung ist aber 9 Volt. Also müssen 9 Volt - 1,6 Volt = 7,4 Volt am Vorwiderstand abfallen. Der Strom durch die LED soll 15 mA betragen. Damit können wir den Vorwiderstand nach dem Ohmschen Gesetz berechnen:


led7.gif

Unser Vorwiderstand muß also 493 Ohm haben. Diesen Wert gibt es so aber nicht. Wir nehmen daher den nächsten Wert in der E-12 Normreihe, das wären 470 Ohm.


led.gif

LED an 9 V Gleichspannung


Nehmen wir stattdessen eine grüne LED mit einer Durchlaßspannung von 2,2 Volt, dann müssen am Vorwiderstand 9 Volt - 2,2 Volt = 6,8 Volt abfallen. Die Rechnung lautet:


led2.gif

Auch hier nehmen wir den nächsten Wert in der E-12 Normreihe, das wären wieder 470 Ohm.

Und noch ein Beispiel für eine rote LED mit einer Durchlaßspannung von 1,6 Volt an 12 Volt: 12 Volt - 1,6 Volt = 10,4 Volt. Wir rechnen:


led3.gif

Hier würden wir dann den Wert 680 Ohm in der E-12 Normreihe nehmen.

Die Betriebsspannung einer LED muß immer etwa 30 Prozent höher sein als die Durchlaßspannung der LED, da dieser Rest für den Vorwiderstand benötigt wird!

Keinesfalls sollte man z. B. eine Leuchtdiode mit einer Durchlaßspannung von 3 Volt ohne Vorwiderstand an eine Spannung von 3 Volt legen! Durch den fehlenden Vorwiderstand wird der Strom nicht ausreichend begrenzt, ist unkontrolliert und die LED lebt nicht lange. Mit kleinen Batterien geht das vielleicht (erstmal) noch gut, weil sie einen hohen Innenwiderstand haben, der den Stromanstieg stoppt. Aber auch in diesem Fall ist die Lebensdauer der LED nicht sonderlich hoch!

Wie macht man es richtig? Eine LED mit einer Durchlaßspannung von 3 Volt wird an eine höhere Spannung von z. B. 4,5 Volt (drei Batteriezellen) gelegt, und die restliche Spannung, in diesem Fall 1,5 Volt, fällt an dem Vorwiderstand ab!


led2.gif    led3.gif

Links: So nicht!
Rechts: Sondern so!


Leider wird dieser Fehler oft gemacht. Superhelle LEDs mit einer Durchlaßspannung von 3 Volt werden z. B. in Taschenlampen oder Schlüsselanhängern direkt, also ohne Vorwiderstand an 2 Batteriezellen (3 Volt) gelegt. Immer wieder lese ich von Berichten, wo LEDs gleich reihenweise kaputtgehen.

Allerdings gibt es heute auch schon LEDs mit eingebautem Vorwiderstand. Diese brauchen natürlich keinen eigenen Vorwiderstand! Allerdings muß man hier beachten, das jeder Vorwiderstand genau gesehen nur für eine Betriebsspannung gilt! Solche Daten sollten daher beim Kauf erfragt oder in den Datenblättern nachgesehen werden.


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