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Auswahl eines Widerstands für eine LED

Leuchtdioden (LEDs) sind ein unvermeidbarer Bestandteil, wenn man sich näher mit Elektronik beschäftigt. Ob man sie als Anzeige, zur Signalübertragung, Beleuchtung oder einfach nur als cooles Element in einem Projekt einsetzt, alle LEDs haben eines gemeinsam: Sie können den Strom nicht regulieren. Ohne eine Begrenzung des Stromflusses geben die LEDs irgendwann auf. Manchmal mit katastrophalen Folgen. In den meisten Fällen wird dieses Problem dadurch gelöst, dass man einen Widerstand (entsprechender Größe) mit der LED in Reihe schaltet. Bei Hochleistungsanwendungen können auch strombegrenzende Netzteile oder strombegrenzende Schaltkreise zum Einsatz kommen. Lassen Sie uns herausfinden, wie sich Widerstände nutzen lassen, um das Problem zu lösen!

Falls Sie sich nicht bereits mit dem Ohmschen Gesetz auskennen, erkläre ich es Ihnen erst einmal. Das Ohmsche Gesetz definiert die Beziehung zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand mit der Formel U = I * R. Wenn Ihnen zwei der beiden Elemente bekannt sind, können Sie die Formel umstellen und das dritte Element ausrechnen. Für das folgende Beispiel beginnen wir mit einer Versorgungsspannung von 9 V, einem Widerstand unbekannter Größe und einer LED mit einer Durchlassspannung von 2,4 V sowie einem Nennstrom von 20 mA.

Wenn Bauteile in Reihe geschaltet werden, fließt durch jedes Bauteil der gleiche Strom. Wenn die LED also mit 20 mA betrieben wird, gilt dies auch für den Widerstand. Ein weiteres Gesetz über in Reihe geschaltete Bauteile besagt, dass der Spannungsabfall durch alle Bauteile den Wert der Betriebsspannung ergibt. Die Betriebsspannung in diesem Schaltkreis beträgt 9 V, die Durchlassspannung der LED beträgt 2,4 V, damit ergibt sich für den Widerstand ein Spannungsabfall von 9 V – 2,4 V = 6,6 V. Und jetzt kommt das Ohmsche Gesetz ins Spiel. Wir kennen noch nicht den Wert des Widerstands, doch wir wissen, dass der Spannungsabfall im Widerstand 6,6 V beträgt, und zwar bei einer Stromstärke von 0,02 A (20 mA). Wenn wir diese Werte in das Ohmsche Gesetz einsetzen, ergibt sich folgende Gleichung: 6,6 V = 0,02 A * R

Durch Umstellen erhalten wir R = 6,6 V / 0,02 A

Damit ergibt sich für R: 6,6 V / 0,02 A = 330 Ω

Nachdem wir aus der Gleichung nun den Wert für den Widerstand erhalten haben, bleibt noch ein Schritt zu tun. Es lässt sich nicht jeder beliebige Widerstand mit 330 Ω einsetzen, sondern wir brauchen einen Widerstand, der zu der entsprechenden Verlustleistung passt oder sie übersteigt. Hinweis: Die Leistung eines Widerstands wird in Watt angegeben. Die Formel für die elektrische Leistung lautet P (in Watt) = I (in Ampere) * U (in Volt)

Aus den Werten für den Widerstand (0,02 A und 6,6 V) berechnen wir die Leistung: P = 0,02 A * 6,6 V

Die Leistung, die der Widerstand aufnehmen muss beträgt also 0,132 W (132 mW).

Ein gängiger Wert für Widerstände ist ¼ W (oder 0,25 W) und der würde hier hervorragend passen. Der Einsatz eines Widerstands mit einer höheren Leistung wäre auch möglich, doch ein solcher Widerstand würde normalerweise auch mehr kosten. Wenn Sie es einfacher haben möchten, können Sie auch den Rechner von Digi-Key verwenden, mit dem sich sowohl der Widerstandswert als auch die Leistung der Widerstände ermitteln lässt.

Fröhliches Blinken!

Über den Autor

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Kyle Meier ist Anwendungstechniker und seit 2013 bei Digi-Key Electronics tätig. Er hält einen Bachelor-Abschluss in Betriebswirtschaft von der Bemidji State University und einen Abschluss als Associate of Applied Science im Bereich Elektroniktechnologie und automatisierte Systeme vom Northland Community & Technical College. Kyles aktuelle Rolle ist die Unterstützung bei der Erstellung einzigartiger technischer Projekte, die Dokumentation des Prozesses und letztlich die Beteiligung an der Produktion von Videomedien für die Projekte. Bevor er zu Digi-Key kam, war er 4 Jahre lang Ausbilder im Elektroniklabor der BSU. In seiner Freizeit genießt Kyle Holzbearbeitung, Automobil-Schreibprojekte und die Vermeidung von Minnesotas kaltem Wetter.

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