Im nachfolgenden Beitrag möchte ich Ihnen zeigen, mit welcher Formel Sie den benötigten Vorwiderstand einer LED berechnen können und warum dieser überhaupt benötigt wird. Wie berechnet man die Verlustleistung des Widerstandes? Für die Berechnung haben wir Ihnen auch zwei LED Vorwiderstandsrechner als Hilfsmittel zur Verfügung gestellt, die Sie gerne kostenlos verwenden können.
Rechner & Formel zur Berechnung des LED Vorwiderstands
Nachfolgend finden Sie die jeweiligen Formeln, um den theoretischen Vorwiderstand einer LED berechnen zu können. Wie Sie sehen, ist dies auch kein wirkliches Hexenwerk, denn hierfür wird im Grund auch das Ohmsche Gesetz herangezogen. Entsprechend teilen wir, um den Widerstand zu bestimmen, die Spannung durch die anliegende Stromstärke. Hierfür benötigen Sie aber unbedingt die Spannung am Vorwiderstand. Diese ergibt sich aus der Differenz aus Betriebsspannung und Durchlassspannung der LED.
R_{V}=\frac{U_{R}}{I}
U_{R}=U_{ges}-U_{D}
Legende:
Rv = theoretischer Vorwiderstand [Ω]
I = Stromstärke [A]
UR = Spannung am Vorwiderstand [V]
Uges = Betriebsspannung [V]
UD = Durchlassspannung Diode [V]
In der nachfolgenden Tabelle finden Sie beispielhafte typische Werte für die Durchlasspannung verschiedener LED-Farben. Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei nur um einen Anhaltspunkt handeln soll. Die genauen Werte entnehmen Sie bitte den jeweiligen technischen Datenblättern.
Farbe | Durchlassspannung Diode [V] |
|---|---|
Rot | 1,8 V |
Gelb | 2,0 V |
Grün | 2,2 V |
Blau | 3,6 V |
Weiß | 3,6 V |
Die oben stehenden Formeln haben wir Ihnen in einen praktischen Rechner verpackt, den Sie natürlich völlig kostenlos nutzen können. Geben Sie hier einfach die entsprechenden Werte Ihrer vorliegenden Schaltung ein. Bei dem ermittelten Wert des Vorwiderstandes einer LED handelt es sich natürlich nur um einen theoretischen Wert. Kein kommerzieller Widerstand wird genau diesen Nennwiderstand aufweisen. Daher müssen Sie noch den korrekten kommerziell verfügbaren Widerstand basierend auf den Ergebnissen aus dem LED Vorwiderstand Rechner auswählen. Wählen Sie hier den nächst größeren Widerstand aus den verfügbaren E-Reihen (z.B. E12 o. E24) aus. Achten Sie hier aber unbedingt auf die untere Toleranzgrenze. Diese sollte nach Möglichkeit nicht unter dem berechneten Wert liegen.
Warum Vorwiderstand einer LED berechnen?
Bevor wir uns allerdings anschauen, wie man den Vorwiderstand einer LED berechnen kann, wollen wir kurz und knapp klären, warum dieser überhaupt gebraucht wird. Nun, dafür gibt es zwei gute Gründe, auf die wir nachfolgend eingehen werden.
Die konstante Betriebsspannung einer Schaltung, zum Beispiel 12 V, entspricht nicht immer, beziehungsweise in kaum einem Fall der Durchlassspannung einer LED.
Diese liegt, abhängig von der Farbe der LED bei gerade einmal rund 2 V. Beispielhafte Werte für die Durchlassspannung verschiedener Leuchtfarben finden Sie in der Tabelle im nachfolgenden Abschnitt. Bei der meist deutlich höheren Betriebsspannung, würde die LED ohne Vorwiderstand unter Umständen zerstört werden.
Mit dem in aller Regel vorgeschalteten Widerstand, stellt man die Spannung entsprechend ein, so dass ein sicherer Betrieb möglich ist. Der Vorwiderstand wird demnach in Reihe mit der LED geschalten. Aber nicht nur die Spannung muss entsprechend eingestellt werden, sondern auch der Strom muss für den Betrieb unbedingt begrenzt werden. Wie Sie den Vorwiderstand berechnen können und warum Sie auch die Verlustleistung bestimmen sollten, erfahren Sie in den nachfolgenden Abschnitten.
Verlustleistung LED berechnen
Neben dem Wert für den Vorwiderstand einer LED wird noch ein weiterer wichtiger Parameter benötigt. Nämlich die Verlustleistung. Sprich die Leistung, die der Widerstand in Wärme umwandeln muss. Hier machen wir uns eine einfache Formel für die elektrische Leistung zu nutze, die ich Ihnen im verlinkten Beitrag ausführlicher beschrieben habe. Wie Sie sehen, muss also auch die maximale Leistungsaufnahme des Vorwiderstands der LED berücksichtigt werden. Ist die Leistung zu hoch, kann es passieren, dass der Vorwiderstand durchbrennt.
P_{V}=\frac{U_{R}^2}{R_{V}}
P_{V}=U_{R}*I_{res}
Legende:
Pv = Verlustleistung [mW]
I = res. Stromstärke [mA]
UR = Spannung am Vorwiderstand [V]
Beide Formeln, habe ich Ihnen wieder in Form eines einfach zu bedienenden Rechners verpackt. Bitte beachten Sie, dass Sie in den Rechner den tatsächlichen Wert für den Vorwiderstand der LED eintragen und nicht den oben berechneten. Denn hierbei handelt es sich ja lediglich um den theoretischen Wert.
Bei allen Rechnern sei noch einmal explizit darauf hingewiesen, dass für die Richtigkeit der Ergebnisse keine Haftung übernommen werden kann. Für die Umsetzung sind Sie als Anwender selbst verantwortlich. Bei Fehlern freue ich mich über einen schriftlichen Hinweis zur Prüfung und ggfls. zur Korrektur.
FAQ
Warum benötigt man einen LED Vorwiderstand?
Die Betriebsspannung einer Schaltung ist in aller Regel deutlich höher als die Durchlassspannung einer LED.
Bei der höheren Betriebsspannung würde die LED ohne Vorwiderstand unter Umständen zerstört werden.
Der LED Vorwiderstand stellt die Spannung und den Strom entsprechend ein.
Wie kann man den benötigten LED Vorwiderstand berechnen?
Um den benötigten Widerstand zu berechnen, muss die Spannung am Vorwiderstand durch die anliegende Stromstärke geteilt werden.
Die Spannung am Vorwiderstand ist die Differenz aus der Betriebsspannung und der Durchlassspannung der LED.
Warum muss die Verlustleistung berücksichtigt werden?
Die Verlustleistung beschreibt die Leistung, die der Widerstand in Wärme umwandeln muss.
Die maximale Leistungsaufnahme des Vorwiderstands der LED muss dieser Verlustleistung gewachsen sein.
Denn ist die Leistung zu hoch, kann es passieren, dass der Vorwiderstand durchbrennt.