Elektronikwissen im Bereich "Allgemeine Schaltungstechnik"

Elektronikwissen zu: LED-Vorwiderstand berechnen

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Ein Hinweis vorweg: LEDs dürfen niemals ohne Strombegrenzung (Vorwiderstand bzw. Stromquelle) betrieben werden.

Wie man an der Kennlinie einer LED erkennt, zeigt die Strom-Spannungskurve einen deutlichen Knick. Ab einer bestimmten Spannung steigt der LED-Strom deutlich an. Eine reine Spannungssteuerung ist deshalb ausgeschlossen. Der entscheidende Betriebsparameter ist der LED-Strom. Der Nennstrom liegt bei einer Standard-LED bei ca. 15–20 mA. Low-Current-LEDs sind für einen relativ niedrigen Strom von 1 mA bis 5 mA ausgelegt. Folgende Angaben müssen für die Berechnung bekannt sein: Betriebsspannung (UB), Flussspannung der LEDs (in Datenblättern als UF bezeichnet) und der LED-Strom (ILED), den man selber bestimmen kann. Es hat sich gezeigt, dass für eine Standard-LED ein Strom von ca. 15 mA optimal ist. Ein weitere Erhöhung, z. B. auf 25 mA bringt keine wesentlich größere Lichtleistung. Der Vorwiderstand (RV)wird nach folgender Formel berechnet:



Da uns der Strom IF bekannt ist – wir entscheiden uns z. B. für 15 mA (0,015 A) –, gilt es lediglich, die Spannung URV (Spannung, die am Vorwiderstand abfällt) zu ermitteln. Hierzu brauchen wir nur die Flussspannung (UF) der LED von der Betriebsspannung (UB) abzuziehen. Die Flussspannung UF der LED ist vorwiegend von der Leuchtfarbe abhängig. Eine rote LED hat eine UF von ca. 2 V, wobei eine weiße LED es auf eine Flussspannung von bis zu 4,5 V bringt. Die genauen Daten können den technischen Angaben der verwendeten LED entnommen werden. Schauen wir uns die Berechnung an den folgenden Beispielen genauer an.

Beispiel A: Einzelne LED
Betriebsspannung UB = 12V
LED-Strom ILED =15 mA
Flussspannung UF = 2 V (rote LED)



Beispiel B: Mehrere LEDs
Will man mehrere LEDs betreiben, ist es zweckmäßig, möglichst viele in Reihe zu schalten. Wie viele LEDs in Reihe geschaltet werden können, hängt von UB und UF ab. Bei einer UB von 12 V und einer Flussspannung von 3 V könnte man theoretisch 4 LEDs in Reihe schalten und käme genau auf 12 V. Dies ist aber nicht möglich, da keine Spannung mehr am Vorwiderstand abfallen kann. Also müssen wir die Anzahl der LEDs verringern. Maximal könnten bei 12 V Betriebsspannung 3 LEDs in Reihe betrieben werden. In unserem Beispiel B haben wir 2 LEDs (UF = 3 V) gewählt. Als Vorwiderstand ergibt sich:



Die Widerstandswerte müssen dann, angepasst an die E12- oder E24-Reihe, auf- bzw. abgerundet werden.

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