Wie rechnet man den Schutzwiderstand von einer LED aus?
7 Antworten
R = (Versorgungsspannung - LED Spannung) / LED_Strom
Vorwiderstand heißt das - nicht Schutzwiderstand.
Uf 2,1 V
If 20 mA
Uges 5V
Ur = 2,9 V
Ir = 20 mA
Rv = 2,9/ 0,02 = 290 / 2 ... 145 Ohm
Bei einer anderen Gesamtspannung bitte entsprechende
Werte verwenden.
Vorschlag, mit einem 1 Kohm - Poti könnte man durch Versuch die
Theorie bestätigen.
Vielleicht auch mal das Leistungsgesetz anwenden :-)
tomkaller
PS Pr = 58 mW
PLed = 42 mW
Pges 100 mW
das ist kein schutzwiderstand in dem sinne sondern ein vorwiderstand. man KÖNNTE auch schutzwiderstand sagen, das wäre aber eigendlich nur gegeben, wenn der widerstand die aufgabe hätte im fehlerfall das duchbrennen der led zu verhindern.
wollen wir aber nicht so kleinlich sein...
so eine LED ist stromgeführt, das bedeutet, sie muss so betrieben werden, dass der maximale strom begrenzt ist. dafür ist dann der widerstand da.
als diode hat eine LED einen sogenannten spannungsdrop. d.h. von kathode zur annode geht etwas spannung verloren. das richtet sich in den meisten fällen auch nach der farbe der LED als richtwerte gelten ungefähr:
- infrarot: 1,3 Volt
- rot: 1,8 Volt
- gelb: 2,0 Volt
- grün 2,2 Volt
- blau, weiß und ultraviolett : 3,6 bis 4,2 Volt (je nach dem wie aufgebaut)
wir müssen also wie gesagt, den strom so weit begrenzen, wie die LED ihn verträgt. die meisten LEDs können 20 mA ab. das sind 0,02 Ampere.
nehmen wir als beispiel mal eine rote LED am USB Port an. der hat bekanntermaßen 5 volt. die rote LED nehmen wir mal siehe oben mit 1,8 volt an. das beduetet, wir müssen bei einem stromfluss von 0,2 Ampere 3,2 Volt verheizen.
die ohmsche formel lautet umgestellt, so wie wir es brauchen:
also rechnen wir 3,2 Volt durch 0,02 Ampere, das sind 160 Ohm. der nächst größere verfügbare widerstand aus der E24 Reihe (5% toleranz) wären 180 Ohm. die kannst du ruhig nehmen. davon leuchtet die rote LED auch nicht viel dunkler.
will man so was auf der kante betreiben, also mit der maximalen helligkeit, empfielt sich so wie so eine konstantstromregelung. dann würde auch eine leicht schwankende eingangsspannung z.B. bei akkubetrieb oder im auto nicht stören.
lg, Anna
das ist ein Begrenzungswiderstand.
LED's haben Durchlassspannungen von ca. 1,4V bis 3,5 V . Am Widerstand muss also die Differenzspannung zur Betriebsspannung abfallen.
So z.B. 12V - 1,4V = 10,6 V
Dann haben LED's eine optimalen Strom so vielleicht 20 mA .
Der Begrenzungswiderstand sollte also R= U/I = 10,6/ 20 ~ 500 Ω haben.
So kritisch ist das nicht. 470Ω würden nach unten auch noch gehen.
Lass uns auf Vorwiderstand einigen :D
Zunächst musst du schauen, welche LED du hast. Wenn du eine LED eines Herstellers bekommst kannst du ein Datenblatt dafür bekommen bzw. es wird dazu geliefert oder du hast es irgendwo Online, du brauchst auf jeden Fall die IU Kennlinie der LED, die dir sagt, bei welcher Spannung die an der LED abfällt welcher Strom durch die LED fließt. Eine Kennlinie für eine LED sieht folgendermaßen aus:
Auf der X Achse ist die Spannung abgetragen und auf der Y Achse die Stromstärke in mA. Natürlich passt diese Kennlinie nicht für jede LED, du musst nach der Kennlinie für deine LED schauen, die du dir ausgesucht hast.
Du siehst, dass eine LED kein ohmscher Widerstand ist. Die Kennlinie läuft nicht wie bei einem Ohmschen Widerstand Linea. Im ersten Moment ist die LED extrem hochohmig und lässt so gut wie kein Strom durch und leuchtet dann auch nicht.
Sobald eine gewisse Spannung erreicht wurde beginnt dann schlagartig der Widerstand der LED zu sinken und es fließt ein Strom. Mit steigender Spannung sinkt der Widerstand exponenziell während der Strom exponenziell steigt.
LEDs haben die Eigenschaft, dass sobald ein Strom durch die LED fließt, sie damit beginnt zu leuchten. Sie kann nicht stärker oder schwächer leuchten. Entweder sie leuchtet oder sie leuchtet nicht. Falls du jetzt sagst: "Hää wie funktioniert denn dann das Dimmen von LEDs?" das basiert auf die sogenannte "Pulsmodulation" ohne jetzt zu tief in das Thema einzutauchen aber hier wird die LED einfach nur mehrere Tausende bis mehrere Millionen mal in der Sekunde ein und ausgeschaltet und die Ausschaltzeit wird gegenüber der Einschaltzeit verlängert somit wirkt die LED für das menschliche Auge gedimmt ist es aber eigentlich nicht.
Zurück zur LED. Wir wissen also, dass ab einer bestimmten Spannung ein Strom fließt und die LED dann damit beginnt zu leuchten das ist sozusagen die Mindestvoraussetzung damit die LED leuchtet der kleinste Strom bei gegebener Spannung. Dementsprechend muss der Widerstand Dimensioniert werden und hat damit den maximalsten Widerstandswert den der Vorwiderstand einer LED haben kann, damit der kleinste Strom fließen kann bei der die LED leuchtet. Dieser Vorwiderstand nennt sich RVmax.
aus dem Beispiel der Kennlinie können wir als Mindestwert 3V und 150mA nehmen. darunter wollen wir nicht kommen. Das bedeutet, dass das der höchst mögliche Vorwiderstand ist, den wir wählen können. bei einer Spannungsversorgung von z.b. 9V muss der Widerstand somit 6V übernehmen und es muss bei 6V die am Widerstand abfallen ein Strom von 150mA fließen. Mit dem Ohmschengesetz R=U/I lässt sich so RVmax berechnen: RVmax=6V/150mA=40 Ohm.
der maximal mögliche Widerstand RVmax währe also 40 Ohm höher sollten wir nicht kommen. In der folgenden Kennlinie einer anderen Diode lässt sich erkennen, dass ein Ptot Bereich eingezeichnet wurde:
Den Ptot bereich habe ich da jetzt selber reingezeichnet, weil ich kein passendes Bild dafür im Netz gefunden habe XD aber in etwa so wird das auch mehr oder weniger in den Kennlinien einer echten LED zu finden sein.
Ptot ist im Prinzip die Leistung an der LED an der sie zerstört wird. In dem Beispiel liegt hier Ptot in etwa bei 500mA und c.a 3,7V das sind sozusagen die Werte die auch an der LED zu messen sind, wenn der kleinst mögliche Widerstand vorgeschaltet wird, an der die LED nicht kaputt geht RVmin. Diesen Widerstand müssen wir also mindestens haben um die LED nicht zu zerstören.
bei 3,7V muss der Widerstand bei einer 9V Versorgung also 5,3V "übernehmen" am Widerstand liegen also bei RVmin eine Spannung von 5,3V an und es fließt ein Strom von 500mA RVmin=URVmin/Imax=5,3V/500mA=10,6Ohm.
Unser Widerstandswert des Vorwiderstands für unsere Beispiel LED muss also zwischen 10,6 und 40 Ohm liegen.
Warum machen wir den ganzen Quatsch eigentlich? Warum nicht einfach einen Widerstand wählen, durch dem ein Strom über die LED fließt, der genau zwischen Ptot und dem Mindeststrom der LED liegt, dann würde genug Strom fließen, damit die LED leuchtet und nicht zu viel, dass Ptot erreicht werden würde. Warum also RVmax und RVmin berechnen.
Es ist tatsächlich möglich einen solchen Arbeitspunkt zu bestimmen, der genau dazwischen liegt, doch Widerstände haben Toleranzen. Ein Widerstand der E12er Reihe von 22 Ohm mit einer Toleranz von 5% schwangt um 1,1 Ohm weil 1,1Ohm genau 5% von 22Ohm entspricht. Der Widerstand hat also nicht dauerhaft einen Wert von 22Ohm sondern kann auch mal je nach Toleranz seinen Wert verändern. In dem Beispiel währen es mal 23,1 Ohm mal 18,9 Ohm.
Gut für unsere LED hätte es jetzt auch kein Beinbruch gegeben, doch Toleranzen können auch mal höher liegen bei anderen Widerständen und um zu wissen, das dein gewählter Widerstand dennoch im akzeptablen Bereich für die LED liegt musst du nun einmal RVmin und RVmax berechnen.
