Vorwiderstände

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Eine LED sollte in der praktischen Anwendung immer mit einem entsprechenden Vorwiderstand betrieben werden, um Schäden an der Leuchtdiode zu vermeiden. Insbesondere Neulinge fragen sich jedoch häufig, warum der Einbau eines Widerstandes in den Schaltkreis notwendig ist, da in der Theorie eine LED auch ohne ein vorgeschaltetes Bauteil betrieben werden kann. Welche Aufgabe Vorwiderstände in der Praxis erfüllen und wie sie in eine LED-Schaltung integriert werden, erfahren Sie hier.

Warum wird ein Vorwiderstand eingebaut?

Eine Leuchtdiode ist prinzipiell auf einen bestimmten Spannungswert ausgelegt, der für den Betrieb notwendig ist. Liefert eine Spannungsquelle allerdings nicht exakt die angegebene Spannung sondern geringfügig mehr, ändert sich exponentiell der Stromfluss innerhalb der LED und sie kann schnell kaputt gehen. Aus diesem Grund ist der Betrieb ohne Vorwiderstände ausschließlich theoretischer Natur, da das Risiko eines Defekts äußerst hoch ist. Ausnahmefälle bilden die Verwendung von Konstantstromquellen oder Knopfzellen unter Einbeziehung des eingebauten Innenwiderstandes.

Einbau und Auswahl der Widerstände

Bei den Vorwiderständen handelt es sich um Bauteile, die nach dem Ohm'schen Gesetz den Spannungsabfall regulieren. Entsprechend wird ihr Widerstandswert in der Einheit Ohm angegeben. Die Vorwiderstände für LEDs werden nach dem Modell der Reihen- bzw. Serienschaltung vor die Leuchtdioden geschaltet. Für den risikofreien Betrieb ist es von essentieller Bedeutung, den richtigen Widerstandswert zu berechnen. Dies kann entweder mit der Hilfe eines Online-Rechners geschehen oder mit folgender Formel: R = (UB - ULED)/ILED. Wobei gilt: R = Widerstand; UB = Betriebsspannung; ULED = LED-Durchlassspannung und ILED = LED-Stromstärke.
Die Durchlassspannung sowie der Betriebsstrom von einer LED können dabei der Produktbeschreibung entnommen und anschließend in die Rechnung eingefügt werden. Die Betriebsspannung ist entsprechend an der verwendeten Spannungsquelle abzulesen. Wer seine Rechnung kontrollieren will, sollte die Gleichung im Anschluss nach der LED-Durchlassspannung umstellen und überprüfen. Werden statt einer einzelnen Diode gleich mehrere LEDs in Reihe geschaltet, so addieren sich die Einzelflussspannungen der verwendeten Leuchtdioden zu einer Gesamtspannung. Bei mehreren in Serie geschalteten Dioden fließt folglich die selbe Strommenge durch den Widerstand und alle LEDs, was bei der Verwendung von unterschiedlichen LED-Ausführung beachtet werden muss.
Wer sich die Ermittlung der Vorwiderstände grafisch verdeutlichen will, kann den Widerstandswert auch anhand der LED-Kennlinie in einem entsprechenden Diagramm herausarbeiten. Voraussetzung hierfür ist die Kenntnis einer Kennlinie mit linearen Spannungs- und Stromachsen.