LED-Vorwiderstandsrechner

So funktioniert es

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   Versorgungsspannung, V_f und I_f eintragen

   Aus dem Datenblatt der LED entnehmen. Bei unmarkierten Indikator-LEDs sicher mit V_f = 2 V und I_f = 10 mA starten.

2. 2

   Konfiguration wählen: Einzel-, Reihen- oder Parallelschaltung

   In Reihe addieren sich die Flussspannungen, die Versorgung muss also n × V_f übersteigen. Parallel braucht je einen Widerstand pro Zweig — der Rechner zeigt Einzelwiderstand und Gesamtstrom aus der Quelle.

3. 3

   Normwert und Belastbarkeit wählen

   Die E24- oder E12-Empfehlung entspricht tatsächlich lagerüblichen Werten. Widerstand mit doppelter Verlustleistung dimensionieren — 0,1 W → 1/4-W-Typ, 0,25 W → 1/2-W-Typ.

LED-Vorwiderstände in unter vier Minuten erklärt

Eine LED ist eine Diode, und eine Diode folgt nicht dem Ohmschen Gesetz. Oberhalb ihrer Flussspannung steigt der Strom exponentiell mit der Spannung, sodass schon 0,2 V über V_f den Nennstrom um ein Vielfaches überschreiten und die Diode zerstören können. Abhilfe schafft ein Vorwiderstand in Reihe — ein Lehrbuchfall des Kirchhoffschen Spannungsgesetzes: die Versorgungsspannung V_s entspricht dem Flussspannungsabfall V_f plus dem Widerstandsabfall I·R, also R = (V_s − V_f) / I_f. Die Formel stammt aus der Frühzeit der ersten praktischen roten LEDs, die Nick Holonyak Jr. 1962 bei General Electric vorführte; die Schaltungstopologie hat sich seitdem nicht geändert. Typische Flussspannungen liegen bei 1,8–2,2 V für rote, gelbe und grüne Indikatoren und bei 3,0–3,3 V für blaue und weiße LEDs aus Indiumgalliumnitrid. Indikator-Ströme bewegen sich bei 10–20 mA; Hochleistungs-LEDs ziehen 350 mA oder mehr. Nach Berechnung wird der Wert auf die nächste E12- oder E24-Normreihe (IEC 60063) aufgerundet — aufrunden drückt den Strom leicht unter die Vorgabe, also sicherer. Der Widerstand heizt zudem: P_R = (V_s − V_f) × I_f. Das Bauteil wird mit etwa doppelter Verlustleistung dimensioniert, damit es kühl bleibt. Bei LEDs in Parallelschaltung nie einen gemeinsamen Widerstand verwenden — kleinste V_f-Abweichungen sorgen dafür, dass eine LED den Strom an sich reißt, bis sie ausfällt.

Typische Stolperfallen

• Einen Widerstand über parallele LEDs legen. Schon wenige Zehntel-Volt V_f-Abweichung reichen, damit eine LED stärker leitet, heiß wird, im V_f fällt und Strom an sich reißt, bis sie durchbrennt und die anderen mitnimmt. Jeder Parallelzweig braucht einen eigenen Widerstand.

• Reihenkette mit V_s ≤ n × V_f aufbauen. Jede LED verliert V_f; am Widerstand müssen V_s − n × V_f Volt anliegen. Drei blaue LEDs mit 3,3 V in Reihe benötigen mehr als 9,9 V; eine 9-V-Blockbatterie reicht nicht, und bei 12 V bleiben nur 2,1 V für den Widerstand.

• Widerstand auf die errechnete Verlustleistung dimensionieren. 0,1 W an einem 0,1-W-Bauteil wird heiß und fällt vorzeitig aus. Die nächste Leistungsklasse wählen (IEC 60115). Als Faustregel gilt das Zweifache der berechneten Leistung.

• Den Datenblatt-Typ-V_f als Dogma nehmen. V_f streut im Rollen-Binning gut ±0,2 V und fällt zusätzlich etwa 2 mV/°C, wenn die Sperrschicht warm wird. Für Serienprodukte lieber eine Konstantstromquelle (CAT4101, AL8860) statt fester Widerstände.

• Vergessen, dass PWM-Dimmen den Spitzenstrom beibehält. 1 kHz 10 % PWM an einer 20-mA-LED treibt weiterhin 20 mA Spitzenstrom durch den Widerstand; nicht am Mittelwert (2 mA) dimensionieren.

Häufig gestellte Fragen

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