Montag 02. September 2024
LED-Beleuchtung: Vorwiderstand für LED an Gleichstromquelle berechnen

Eine LED darf grundsätzlich nie ohne Vorwiderstand betrieben werden. So berechnen Sie den nötigen Widerstandswert für eine Gleichstrom-Spannungsversorgung

Leuchtdioden (LED = Light Emitting Diodes, Licht emittierende Dioden) haben im modernen Modellbau auf ganzer Linie die alten „Glühbirnchen“ abgelöst.

Allerdings hat die Verwendung von LEDs einen Haken: Man kann sie nicht einfach direkt an die Spannungsquelle anschließen, sondern muss grundsätzlich immer (!) einen Vorwiderstand zwischen Spannungsquelle und LED schalten.

Die Funktion eines Vorwiderstands bei einer LED-Beleuchtung besteht darin, den Stromfluss durch die LED zu begrenzen und so deren Betriebssicherheit zu gewährleisten. LEDs sind stromempfindliche Bauteile, die bei einem zu hohen Stromdurchfluss beschädigt oder zerstört werden können. Da LEDs eine sehr geringe Vorwärtsspannung besitzen, benötigen sie eine präzise Strombegrenzung, die durch den Vorwiderstand realisiert wird. Diese zwei Faktoren sind entscheidend:

1. Strombegrenzung: Eine LED benötigt zum Leuchten eine konstante Strommenge. Ohne einen Vorwiderstand würde der Strom aufgrund des geringen Innenwiderstands der LED bei Anlegen einer Spannung stark ansteigen, was die LED überlasten und zerstören könnte. Der Vorwiderstand sorgt dafür, dass der Strom auf ein sicheres Maß begrenzt wird, indem er einen Teil der angelegten Spannung abfängt und einen kontrollierten Stromfluss durch die LED ermöglicht.

2. Spannungsanpassung: LEDs arbeiten typischerweise bei einer Vorwärtsspannung zwischen 1,8 V und 3,5 V (abhängig von der Farbe der LED). Die Versorgungsspannung (z. B. 5 V oder 12 V) ist oft höher als die Spannung, die die LED benötigt. Der Vorwiderstand „verbraucht“ den Spannungsüberschuss, indem er die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und der Vorwärtsspannung der LED als Spannungsabfall übernimmt.

 

Der Vorwiderstand ist also nötig, um die Versorgungsspannung unabhängig von der LED-Spannung und dem Strom, den die LED aufnimmt, auf den gewünschten Wert zu begrenzen. Den Wert für den Vorwiderstand R berechnen Sie für eine Gleichstrom-Spannungsquelle prinzipiell folgendermaßen:

R = (Spannungsversorgung – Spannung der LED) / LED-Strom

Beispiel für eine LED, die mit 3 Volt betrieben wird und einen Strom von 8 Milliampere aufnimmt, wobei die Spannungsquelle 12 Volt zur Verfügung stellt:

R = (12 – 3) / 8

Ergebnis ist 1,125, der Vorwiderstand sollte also 1,125 Kiloohm haben. Bei den Widerständen wird der Wert dann einfach aufgerundet, es passt daher ein 1,2-Kiloohm-Widerstand.

Wenn die LED zu hell leuchtet, erhöhen Sie den Widerstandswert noch etwas und nehmen den nächst-größeren lieferbaren Wert, das ist 1,5 Kiloohm.

 

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Von: Rudolf Ring