Leuchtdioden – so berechnen Sie den Widerstand
Immer wieder mal benötigt man für Bastelprojekte Leuchtdioden, sogenannte LED. Diese kleinen Leuchtdinger sind nicht teuer, haben einen geringen Stromverbrauch, und so gut wie keine Wärmeentwicklung. Es gibt sie in verschiedenen Baugrößen winzig klein bis zum Jumbo-Format. Für Signalzwecke sind sie sehr effektiv, da sie fast einfarbiges Licht aussenden. Manche LED haben eine Lebensdauer von mehr als 100.000 Betriebsstunden, was aber sehr von der Höhe des eingestellten Betriebsstromes abhängt. Wird eine LED durch zu hoch eingestellten Arbeitsstrom sehr warm, altert sie sehr schnell.
Für den einfachen Betrieb ist deshalb ein Vorwiderstand erforderlich. Wie Sie den Vorwiderstand berechnen, erfahren Sie in dieser kleinen Anleitung.
Die Beschaltung
Eine LED hat eine bestimmten Stromaufnahme und benötigt eine bestimmte Arbeitsspannung, welche man in den Datenblättern der Hersteller finden kann. Gute Elektronikshops bieten solche Datenblätter zum Download an. Die zwei Metallbeinchen der Leuchtdiode nennt man Anode (+) und Kathode (-). Der längere Anschluß ist immer die Anode, also der Pluspol, Darauf muss man beim Anschließen der Stromversorgung achten, sonst leuchtet gar nix.
Nutzen Sie als Spannungsquelle ein kleines Netzteil, dann achten Sie darauf, dass die Ausgangsspannung etwa 6 - 9 Volt Gleichspannung beträgt oder verwenden Sie ein kleines Batteriepack mit 4,5 bis 6 Volt Spannung. Ein Netzteil, das Gleichspannung liefert, ist meistens irgendwo mit Plus- und Minuszeichen gekennzeichnet. Ein Wechselspannungsnetzteil trägt ein “~” Symbol. Für aufwendigere Basteleien, zum Beispiel mit vielen in Reihe geschalteten LED ist eine Konstantstromquelle besser geeignet, da bei herkömmlichen Netzteilen an der Lastgrenze die Ausgangsspannung bei zunehmenden Strom sehr schnell kleiner wird. Aber das soll uns hier nicht interessieren.
Die Stromaufnahme kann zwar von Typ zu Typ schwanken, wird aber meist mit rund 20mA zugrunde gelegt. Habe ich keine genauen Daten zur Hand, genügen mir für die Berechnung des Vorwiderstands, ungefähre Werte für die Arbeitsspannung.
Elektrische Widerstände und LED erhält man im Elektronikshop. Die Werte der Widerstände sind in verschiedene sogenannte Normreihen mit 6, 12 oder 24 Zwischenwerten aufgeteilt, aus denen man den nächst passenden Wert aussuchen kann. Für die Bastelei sind die Standardwerte aus der Reihe E12 ausreichend.
Je nach Farbe der LED werden verschiedene Halbleiterkristalle mit jeweils eigenen elektrischen Eigenschaften eingesetzt. Daher benötigen diese LED zum Betrieb unterschiedliche Arbeitsspannungen. Als gute Näherung für die Praxis kann man dabei von folgenden Werten ausgehen:
- Blaue Led = (ca. 3,1V)
- Grüne Led = (ca. 2,8V)
- Gelbe Led = (ca. 2,2V)
- Orange Led = (ca. 2,2V)
- Rote Led = (ca. 1,8V)
- UV Led = (ca. 3,5V)
- Weisse Led = (ca. 3,3V)
Will man nun eine LED mit dem richtigen Arbeitsstrom versorgen, berechnet man den Vorwiderstand mit dieser einfachen Formel:
`Gesuchter Widerstand = (Versorgungsspannung - benötigte LED-Spannung) / Betriebsstrom der LED` `R = ( U0 - U LED) / 20mA`
Bei einer Orange LED und einer Batteriespannung von 4,5 Volt ergibt sich der Vorwiderstand zu
`R = (4,5 V - 2,2 V) / 0,02 A = 115 Ohm`
Hier wäre ein Standardwert mit 120 Ohm der nächst passende Wert.