LED Vorwiderstand Rechner
Online-Rechner und Formeln zur Berechnung des optimalen Widerstands für LEDs
Geben Sie die Versorgungsspannung, LED-Durchlassspannung und gewünschten LED-Strom ein und klicken Sie auf Berechnen um den optimalen Vorwiderstand und dessen Verlustleistung zu ermitteln.
LED-Schaltung mit Vorwiderstand
Strombegrenzung durch Reihenwiderstand
LED-Vorwiderstand verstehen
LEDs (Light Emitting Diodes) sind besondere Halbleiterdioden, die Licht emittieren. Da LEDs sehr stromempfindlich sind und ohne Strombegrenzung sofort zerstört werden, ist ein Vorwiderstand essentiell. Dieser begrenzt den Strom auf den gewünschten Betriebswert und schützt die LED vor Überstrom.
⚡ Funktionsprinzip
Strombegrenzung durch Ohmsches Gesetz:
🔥 Verlustleistung
Wärmeentwicklung im Widerstand:
✅ Wichtige Vorteile
- • Schutz vor Überstrom und Zerstörung
- • Konstante Helligkeit bei schwankender Spannung
- • Einfache und kostengünstige Lösung
- • Universell für alle LED-Typen einsetzbar
⚠️ Zu beachten
- • Verlustleistung als Wärme
- • Widerstandswert nach E-Reihe aufrunden
- • Ausreichende Leistungsklasse wählen
- • Temperaturdrift der LED-Spannung
Grundformeln für LED-Vorwiderstände
⚡ Vorwiderstand berechnen
Grundformel nach dem Ohmschen Gesetz:
\[R_v = \frac{U_S - U_{LED}}{I_{LED}}\] \[\text{Beispiel: } R_v = \frac{12V - 2,1V}{20mA} = \frac{9,9V}{0,02A} = 495\Omega\] \[\text{E-Reihe: Nächsthöher } \rightarrow 510\Omega\]
US: Versorgungsspannung, ULED: LED-Durchlassspannung, ILED: gewünschter LED-Strom
🔥 Verlustleistung berechnen
Leistung die als Wärme abgeführt werden muss:
\[P_v = (U_S - U_{LED}) \times I_{LED} = I_{LED}^2 \times R_v\] \[\text{Beispiel: } P_v = (12V - 2,1V) \times 20mA = 9,9V \times 0,02A = 0,198W\] \[\text{Widerstand wählen: } P_{Widerstand} \geq 2 \times P_v = 0,4W\]
Sicherheitsfaktor 2: Widerstand sollte doppelte Verlustleistung verkraften
🔧 Praktische Widerstandswahl
E-Reihen und Leistungsklassen:
\[\text{E12-Reihe: } 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2\] \[\text{Berechneter Wert: } 495\Omega \rightarrow \text{E-Wert: } 510\Omega\] \[\text{Leistungsklassen: } 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W; 2W; 5W\]
Regel: Immer nächsthöheren E-Wert wählen für sicheren Betrieb
LED-Charakteristika nach Farben
🔴 Rote LEDs
- • Durchlassspannung: 1,8-2,2V
- • Typisch: 2,0V bei 20mA
- • Wellenlänge: 620-700nm
- • Effizienz: Sehr hoch
🟡 Gelbe LEDs
- • Durchlassspannung: 2,0-2,4V
- • Typisch: 2,2V bei 20mA
- • Wellenlänge: 570-590nm
- • Anwendung: Warnsignale
🟢 Grüne LEDs
- • Durchlassspannung: 2,0-2,8V
- • Typisch: 2,2V bei 20mA
- • Wellenlänge: 520-570nm
- • Sichtbarkeit: Hohe Augenempfindlichkeit
🔵 Blaue LEDs
- • Durchlassspannung: 2,8-3,8V
- • Typisch: 3,2V bei 20mA
- • Wellenlänge: 450-490nm
- • Technologie: GaN-basiert (modern)
⚪ Weiße LEDs
- • Durchlassspannung: 3,0-3,8V
- • Typisch: 3,3V bei 20mA
- • Technologie: Blau + Phosphor
- • Anwendung: Beleuchtung
⚫ Infrarot LEDs
- • Durchlassspannung: 1,2-1,8V
- • Typisch: 1,4V bei 20mA
- • Wellenlänge: 700-1000nm
- • Anwendung: Fernbedienung, Sensorik
Praktische Berechnungsbeispiele
📝 Beispiel 1: Standard-LED an 5V
Aufgabe: Rote LED an 5V-Mikrocontroller
Gegeben: Uversorgung = 5V, ULED = 2,0V, ILED = 20mA
Berechnung:
\[R_v = \frac{5V - 2,0V}{20mA} = \frac{3,0V}{0,02A} = 150\Omega\] \[P_v = 3,0V \times 0,02A = 0,06W = 60mW\] \[\text{E-Reihe: } 150\Omega \text{ existiert (E12)}\] \[\text{Leistungsklasse: } 0,125W \text{ ausreichend}\]
Lösung: 150Ω / 0,125W Widerstand
📝 Beispiel 2: High-Power LED an 24V
Aufgabe: Weiße High-Power LED an 24V-Netzteil
Gegeben: Uversorgung = 24V, ULED = 3,3V, ILED = 350mA
Berechnung:
\[R_v = \frac{24V - 3,3V}{350mA} = \frac{20,7V}{0,35A} = 59,1\Omega\] \[P_v = 20,7V \times 0,35A = 7,25W\] \[\text{E-Reihe: } 68\Omega \text{ (nächsthöher)}\] \[\text{Leistungsklasse: } 10W \text{ erforderlich}\]
Lösung: 68Ω / 10W Widerstand (mit Kühlkörper!)
📝 Beispiel 3: LED-Kette (mehrere LEDs)
Aufgabe: 3 rote LEDs in Reihe an 12V
Gegeben: Uversorgung = 12V, ULED = 3×2,0V = 6,0V, ILED = 20mA
Berechnung:
\[R_v = \frac{12V - 6,0V}{20mA} = \frac{6,0V}{0,02A} = 300\Omega\] \[P_v = 6,0V \times 0,02A = 0,12W = 120mW\] \[\text{E-Reihe: } 330\Omega \text{ (nächsthöher für Sicherheit)}\] \[\text{Leistungsklasse: } 0,25W \text{ ausreichend}\]
Vorteil: Höhere Effizienz durch weniger Verlustleistung
Erweiterte Themen und Alternativen
⚡ Konstantstromquellen
- • LM317T als Konstantstromquelle
- • Spezieller LED-Treiber ICs
- • PWM-Dimmung möglich
- • Bessere Effizienz
🔄 Schaltregler (Buck)
- • Hohe Effizienz (>90%)
- • Geringe Wärmeentwicklung
- • Komplexerer Aufbau
- • Für High-Power LEDs ideal
Praktische Anwendungen
🖥️ Elektronik-Projekte
- • Status-LEDs in Mikrocontroller-Projekten
- • Arduino/Raspberry Pi Anzeigen
- • Breadboard-Experimente
- • Prototyping und Entwicklung
🏠 Haushalts-Anwendungen
- • Notbeleuchtung und Taschenlampen
- • Dekorative Beleuchtung
- • Fahrrad-Beleuchtung
- • Modellbau und Hobby
💡 Praktische Dimensionierungsregeln:
- Sicherheitsfaktor: Widerstand immer nächsthöheren E-Wert wählen
- Leistungsreserve: Widerstand mit doppelter Verlustleistung dimensionieren
- Temperaturgang: LED-Spannung sinkt um ~2mV/°C
- Toleranz: ±5% Widerstandstoleranz berücksichtigen
⚠️ Wichtige Hinweise für sicheren Betrieb:
- Niemals ohne Vorwiderstand: LED würde sofort zerstört
- Polarität beachten: LEDs sind Dioden (Anode = +, Kathode = -)
- Strom nicht überschreiten: Maximaler Dauerstrom beachten
- Wärmeableitung: Bei High-Power LEDs Kühlkörper verwenden
Fehlervermeidung und Troubleshooting
❌ Häufige Fehler
- • Widerstand zu klein → LED überstrom
- • Leistung unterschätzt → Widerstand brennt
- • Polarität vertauscht → LED leuchtet nicht
- • Falsche LED-Spannung angenommen
✅ Troubleshooting
- • Spannung messen: LED und Widerstand
- • Strom messen: Soll-/Ist-Vergleich
- • Temperatur prüfen: Überhitzung?
- • Ersatztest: Andere LED einsetzen
Grundlagen
Leitungswiderstand
kVA aus Ampere und Volt
Dezibel in linearen Faktor umrechnen
Dezibel, Spannung, Leistung umrechnen
Ohmsche Gesetz
Coulombsche Gesetz
Batterie Kapazität
Elektrizitätsmenge
Elektrische Energie
Elektrische Leistung
Elektrische Ladung
Innenwiderstand einer Stromquelle
Kondensator Kapazität
Spannungverlust auf einer Leitung
Tabelle der Temperaturkoeffizienten
Temperaturabhängigkeit vom Widerstand
Schaltungen mit Widerständen
PI-Dämpfungsglied
T-Dämpfungsglied
2 Parallelwiderstände
Mehrere Parallelwiderstände
Serienwiderstände
unbelasteter Spannungsteiler
belasteter Spannungsteiler
Vorwiderstand (Voltmeter)
Parallelwiderstand (Ampermeter)
Schaltungen mit Kondensatoren
Mehrere Kondensatoren Reihenschaltung
Zwei Kondensatoren Reihenschaltung
Blindwiderstand XC eines Kondensators
Zeitkonstante eines R/C-Glieds
Ladespannung zu einem Zeitpunkt
Kondensatorspannung zu einem Zeitpunkt
R oder C zu einer Ladespannung
RC Reihenschaltung
RC Parallelschaltung
RC Hochpass
RC Tiefpass
RC Differenzierer
RC Integrierierer
RC Grenzfrequenz berechnen
R + C bei gegebener Impedanz
Schaltungen mit Spulen
Induktivität einer Spule
Blindwiderstand einer Spule
L/R Reihenschaltung
L/R Parallelschaltung
L/R Hochpass
L/R Tiefpass
L/R Grenzfrequenz
L/R Differenzierglied
Transformator
Kondensatoren und Spulen
Resonanzfrequenz
Serienschwingkreis
Parallelschwingkreis
Parallelschaltung
Serienschaltung
Gleichrichter- und Dioden
Einweg Gleichrichtung
Einweg Gleichrichtung mit Ladekondensator
Zweiweg Gleichrichtung
Zweiweg Gleichrichtung mit Ladekondensator
LED Vorwiderstand
Vorwiderstand zur Zenerdiode mit variabler Last
Vorwiderstand zur Zenerdiode