Vorwiderstände werden benötigt um z.B. die passende Spannung für eine oder mehrere LEDs bereitzustellen und den Strom zu begrenzen. Je nach Anwendungsfall werden die Leuchtdioden in einer Paralell- oder Reihenschaltung zusammengefasst.
Grundsätzlich gilt aber dass immer ein Vorwiderstand benötigt wird weil eine LED kein lineares Bauteil ist!! Der optimale Arbeitspunkt einer Leuchtdiode ist sehr schmal, erst wenn die Diffusionsspannung erreicht ist leuchtet eine LED überhaupt. Wird diesem sehr schmalem Arbeitspunkt jetzt noch mehr Spannung zugeführt bricht die Diode durch (Kurzschluss) und der Strom muss begrenzt werden!! Die Spannungs- und Strom-Angaben für eine LED sind keine absoluten Werte. Diese relativen Angaben schwanken schon bei kleinen Temperaturunterschieden und dadurch steigt die Gefahr gewaltig dass sich alles in Rauch auflöst. Natürlich leuchtet eine LED auch ohne Vorwiderstand aber man sollte hier niemals auf diese kleine Sicherung verzichten.
Wenn ein errechneter Widerstandwert nicht verfügbar ist wird einfach zum nächst höheren gegriffen.
Die Grundformel lautet:
Rv = (Uges - ULED) : I
Vorwiderstand "Ohm" = (Gesammtspannung "V" - Spannung der LED`s "V") : Strom "A"
Es ist hier wichtig den Strom in A anzugeben um das Ergebniss in Ohm zu erhalten!! Der Umrechnungsfaktor für den Strom ist 1000, d.h. 1000mA sind 1A. Eine LED mit 25mA wird mit 0,025A in die Formel eingesetzt.
Folgende Regeln sind noch zu Beachten:
In einer Paralellschaltung ist die Spannung überall gleich.
In einer Reihenschaltung ist der Strom überall gleich.
In diesem Beispiel ist nur eine LED mit dem passenden Vorwiderstand an 5V angeschlossen. Es sollte immer die kleinstmögliche Spannung gewählt werden um den Widerstand zu schonen!
Um in diesem Fall den Vorwiderstand zu berechnen greift man einfach zur Grundformel, hier gibt es noch nichts sonderliches zu Beachten.
Werte der LED:
3,5V und 25mA
Formel:
Rv = (Uges - ULED) : I
Rechnung:
(5V - 3,5V) : 0,025A = 60Ohm
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Braucht man mehrere Leuchtdioden können diese dann einfach paralell verschaltet werden. Überall wo vereinzelt LEDs benötigt werden wird diese Verschaltungsweise angewand.
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Wenn mehrere LEDs an einem Objekt benötigt werden, können die Leuchtdioden in Reihe mit nur einem Vorwiderstand zusammengeschaltet werden. Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin dass auch mit mehreren LEDs ein niedriger Strom fließt und man sich keine weiteren Gedanken über die Leistungsfähigkeit des Widerstandes machen muss.
Werte der LEDs:
2,1V und 20mA
Formel:
Rv = (Uges - (ULED1+ULED2+ULED3+ULED4+ULED5)) : I
Rechnung:
(12V - (2,1V+2,1V+2,1V+2,1V+2,1V)) : 0,020A = 75Ohm
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Auch diese LED-Reihen können dann wieder paralell geschaltet werden wenn viele LEDs an einem bestimmten Objekt benötigt werden.
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Diese Sonderschaltung sollte nur zum Einsatz kommen wenn sehr wenig Platz vorhanden ist und man deshalb nur einen Vorwiderstand einsetzten kann. Bei dieser Parallelschaltung der LEDs und einem in Reihe geschaltetem Vorwiderstand fließ deutlich mehr Strom als wenn die Leuchtdioden in Reihe geschaltet werden. In diesem Fall muss ein leistungsstarker Vorwiderstand zum Einsatz kommen!!
Werte der LEDs:
2,0V und 25mA
Formel:
Rv = (Uges - ULED) : (ILED1+ILED2+ILED3+ILED4+ILED5)
Rechnung:
(5V - 2,0V) : (0,025A+0,025A+0,025A+0,025A+0,025A) = 24Ohm
Bei dieser Schaltung muss zusätzlich noch die Leistung ausgerechnet werden, die der Widerstand aushalten muss. Es wird die Spannung eingesetzt welche am Vorwiderstand abfällt.
Formel für Leistungsberechnung vom Vorwiderstand:
P = UR x Iges
3V x 0,125A = 0,375W
In diesem Fall kann also nicht zu einem normalen 1/8W- oder 1/4W-Widerstand gegeriffen werden sondern es muss ein 0,5W-Typ eingesetzt werden.
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An dieser Stelle möchte ich mich nochmal für die Hilfe bei JohnMcClane bedanken.
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