LED Vorwiderstand berechnen

Onlinerechner und Formeln zur Berechnung des Widerstands für eine LED

LED Vorwiderstands Rechner

LED-Parameter

LEDs benötigen einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung. Geben Sie Versorgungsspannung, LED-Spannung und gewünschten Strom ein.

V
V
Typische LED-Werte
Rot: 1,8-2,2V, 10-20mA
Grün: 2,0-2,4V, 10-20mA
Blau: 3,0-3,4V, 10-20mA
Gelb: 2,0-2,2V, 10-20mA
Weiß: 3,0-3,6V, 15-25mA
IR: 1,2-1,4V, 10-50mA
Ergebnisse
Vorwiderstand Rv:
Belastbarkeit Pv:

LED Schaltung

LED Schaltung

Schaltbild: LED mit Vorwiderstand

Grundformeln
Vorwiderstand: \[R_v = \frac{V_S - V_D}{I_D}\]
Verlustleistung: \[P_v = (V_S - V_D) \times I_D\]
Symbolverzeichnis
VS: Eingangsspannung (Versorgungsspannung)
VD: LED-Flussspannung (Forward Voltage)
ID: LED-Strom (Forward Current)
Rv: Vorwiderstand
Pv: Verlustleistung im Vorwiderstand

Praktische Berechnungsbeispiele

Beispiel 1: Rote LED an 5V

Gegeben: VS = 5V, VD = 2,0V, ID = 20mA

Schritt-für-Schritt Berechnung
1. Spannungsabfall am Widerstand: \[U_R = V_S - V_D = 5V - 2{,}0V = 3{,}0V\]
2. Vorwiderstand berechnen: \[R_v = \frac{U_R}{I_D} = \frac{3{,}0V}{20mA} = \frac{3{,}0V}{0{,}02A} = 150Ω\]
3. Verlustleistung: \[P_v = U_R \times I_D = 3{,}0V \times 20mA = 60mW\]
Ergebnis: Rv = 150Ω, Pv = 60mW
Praxis: Nächster E12-Wert: 150Ω, Widerstand ≥ 1/8W
Beispiel 2: Blaue LED an 12V

Gegeben: VS = 12V, VD = 3,2V, ID = 20mA

Schritt-für-Schritt Berechnung
1. Spannungsabfall am Widerstand: \[U_R = V_S - V_D = 12V - 3{,}2V = 8{,}8V\]
2. Vorwiderstand berechnen: \[R_v = \frac{U_R}{I_D} = \frac{8{,}8V}{20mA} = \frac{8{,}8V}{0{,}02A} = 440Ω\]
3. Verlustleistung: \[P_v = U_R \times I_D = 8{,}8V \times 20mA = 176mW\]
Ergebnis: Rv = 440Ω, Pv = 176mW
Praxis: Nächster E12-Wert: 470Ω, Widerstand ≥ 1/4W
Beispiel 3: Weiße LED an 24V (Industrieanwendung)

Gegeben: VS = 24V, VD = 3,4V, ID = 30mA

Detaillierte Analyse
1. Spannungsabfall am Widerstand: \[U_R = V_S - V_D = 24V - 3{,}4V = 20{,}6V\]
2. Vorwiderstand berechnen: \[R_v = \frac{U_R}{I_D} = \frac{20{,}6V}{30mA} = \frac{20{,}6V}{0{,}03A} = 687Ω\]
3. Verlustleistung: \[P_v = U_R \times I_D = 20{,}6V \times 30mA = 618mW\]
4. Wirkungsgrad der Schaltung: \[η = \frac{P_{LED}}{P_{ges}} = \frac{V_D \times I_D}{V_S \times I_D} = \frac{3{,}4V}{24V} = 14{,}2\%\]
5. E12-Reihe Widerstand: Nächster Wert: 680Ω
Tatsächlicher Strom: \[I = \frac{20{,}6V}{680Ω} = 30{,}3mA\]
Wichtiger Hinweis: Bei hohen Spannungen ist der Wirkungsgrad sehr niedrig (14,2%). Für Effizienz sollte eine Konstantstromquelle oder ein Schaltregler verwendet werden.
Wirkungsgrad-Vergleich
5V → 2V LED: η = 40% (gut)
12V → 3,2V LED: η = 27% (akzeptabel)
24V → 3,4V LED: η = 14% (schlecht)
Je höher die Versorgungsspannung, desto schlechter der Wirkungsgrad
Widerstandswahl (E12-Reihe)
Berechnet: Exakten Wert berechnen
E12-Reihe: Nächsthöheren Wert wählen
Leistung: Mindestens 2× berechnete Leistung
Toleranz: 5% oder besser für präzise Ströme

LED-Theorie und Anwendungen

Funktionsprinzip

LEDs (Light Emitting Diodes) sind Halbleiterdioden, die Licht emittieren, wenn Strom durch sie fließt. Anders als Glühlampen haben LEDs eine nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie und benötigen eine Strombegrenzung zur sicheren Funktion.

Warum ein Vorwiderstand?
  • Strombegrenzung: LEDs haben einen sehr steilen Anstieg des Stroms bei geringer Spannungserhöhung
  • Schutz vor Überstrom: Ohne Begrenzung würde die LED durch zu hohen Strom zerstört
  • Spannungsanpassung: Versorgungsspannung ist meist höher als LED-Flussspannung
  • Temperaturkompensation: Der Widerstand stabilisiert den Strom bei Temperaturschwankungen
LED-Charakteristika nach Farbe
Farbe Flussspannung Typischer Strom Wellenlänge Material
Rot 1,8-2,2V 10-20mA 620-750nm AlGaAs, GaAsP
Orange 2,0-2,2V 10-20mA 590-620nm GaAsP, AlGaInP
Gelb 2,0-2,2V 10-20mA 570-590nm GaAsP, AlGaInP
Grün 2,0-2,4V 10-20mA 520-570nm GaP, AlGaInP, InGaN
Blau 3,0-3,4V 10-20mA 450-520nm InGaN, SiC
Weiß 3,0-3,6V 15-25mA 400-700nm InGaN + Phosphor
Infrarot 1,2-1,4V 10-50mA 750-1000nm GaAs, AlGaAs
Wichtige Hinweise
  • LEDs nie ohne Strombegrenzung betreiben
  • Polarität beachten (Anode = längeres Bein)
  • Maximalen Strom laut Datenblatt einhalten
  • Bei hohen Strömen auf Wärmeableitung achten
  • ESD-Schutz beim Handling beachten
Praktische Tipps
  • E12-Reihe Widerstände verwenden
  • Widerstand ≥ 2× berechnete Leistung wählen
  • Bei Serienschaltung: LEDs gleichen Typs verwenden
  • Bei hohen Spannungen: Konstantstromquelle erwägen
  • Für Dimmen: PWM statt analoger Regelung
Erweiterte Schaltungen
  • Konstantstromquelle: Bessere Effizienz
  • Schaltregler: Hohe Effizienz
  • PWM-Dimmer: Helligkeitsregelung
  • Serienschaltung: Mehrere LEDs
  • Matrix-Ansteuerung: Viele LEDs
Mehrere LEDs betreiben
Serienschaltung (empfohlen)
Formel: \[R_v = \frac{V_S - n \times V_D}{I_D}\]
Vorteile: Gleicher Strom durch alle LEDs
Nachteile: Hohe Spannung erforderlich
Anwendung: LED-Streifen, Beleuchtung
Parallelschaltung (problematisch)
Formel: \[R_v = \frac{V_S - V_D}{n \times I_D}\]
Vorteile: Niedrige Spannung ausreichend
Nachteile: Ungleiche Stromverteilung
Lösung: Jede LED eigenen Widerstand
Typische Anwendungen
Beleuchtung
Lampen, Streifen, Spots
Signale
Status, Warnungen, Ampeln
Displays
7-Segment, Matrix, Hintergrund
Optik
Fotografie, Sensoren, IR

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