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LED-Vorwiderstand berechnen

LED-Vorwiderstand berechnen – kurz: Vorwiderstand R = (Versorgungsspannung − Durchlassspannung) / LED-Strom. Eine rote LED (2,1 V, 20 mA) an 5 V braucht (5 − 2,1) V / 0,02 A = 145 Ω, also den Normwert 150 Ω. Der Rechner rundet immer auf, damit der Strom nicht zu hoch wird.

Quelle: IEC 60063:2015, IEC 60063:2015 – Preferred number series for resistors and capacitors (E12, E24). Stand: .

V
Typwerte aus Datenblättern – der Wert deiner LED steht in ihrem Datenblatt
mA
Standard-LEDs: meist 20 mA, oft reichen 5–10 mA
bei „in Reihe“ an einem Widerstand
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Ergebnis

Vorwiderstand
150 Ω (E24, mindestens 0,125 W) · berechnet 145 Ω
Werte im Überblick
GrößeWert
Berechneter Widerstand145 Ω
Nächster E24-Wert (aufgerundet)150 Ω → 19,33 mA
Nächstkleinerer E24-Wert130 Ω → 22,31 mA
Spannung am Widerstand2,9 V
Verlustleistung am Widerstand56,1 mW
Empfohlene Belastbarkeit0,125 W
Leistung der LED(s)40,6 mW
Anteil der Leistung in den LEDs42 %
Rechenweg
  • Durchlassspannung: U_F = 2,1 V (typischer Datenblattwert für rot)
  • Spannung am Widerstand: U_R = U_s − n · U_F = 5 V − 1 · 2,1 V = 2,9 V
  • Widerstand: R = U_R / I = 2,9 V / 0,02 A = 145 Ω
  • Auf den nächsten E24-Wert aufrunden: 150 Ω → I = 2,9 V / 150 Ω = 19,33 mA
  • Verlustleistung: P = U_R · I = 2,9 V · 0,01933 A = 56,1 mW → Widerstand mit mindestens 0,125 W (doppelte Reserve)
U_F schwankt je nach Typ und Charge (laut Datenblatt bei 20 mA z. B. rot typisch 2,1 V, aber bis 2,6 V; weiß typisch 3,2 V, bis 4,0 V) – mit dem Wert aus dem Datenblatt rechnen.

So wird gerechnet

Formel für den LED-Vorwiderstand

Eine LED ist kein Widerstand: Oberhalb ihrer Durchlassspannung U_F steigt der Strom steil an. Deshalb begrenzt ein Vorwiderstand den Strom. Nach der Maschenregel fällt an ihm die Restspannung ab, nach dem ohmschen Gesetz ergibt sich:

R = (U_s − n · U_F) / I_F  ·  Verlustleistung P = (U_s − n · U_F) · I_F

n ist die Zahl der LEDs in Reihe. Das Ergebnis wird auf den nächsten Normwert der E-Reihe (IEC 60063) aufgerundet – ein etwas größerer Widerstand bedeutet etwas weniger Strom und damit Sicherheit für die LED.

Beispiele

SchaltungRechnungNormwert
1 rote LED an 5 V, 20 mA(5 − 2,1) / 0,02 = 145 Ω150 Ω, 58 mW
1 weiße LED an 5 V, 20 mA(5 − 3,2) / 0,02 = 90 Ω91 Ω (E24) / 100 Ω (E12)
3 weiße LEDs in Reihe an 12 V(12 − 9,6) / 0,02 = 120 Ω120 Ω, 48 mW
1 rote LED an 24 V, 20 mA(24 − 2,1) / 0,02 = 1095 Ω1,1 kΩ, 0,44 W → 1-W-Widerstand

Reihe oder parallel?

In Reihe fließt durch alle LEDs derselbe Strom, ein Widerstand genügt, und es wird weniger Energie verheizt. Die Summe der Durchlassspannungen muss aber unter der Versorgungsspannung bleiben. Parallel geschaltete LEDs brauchen je einen eigenen Widerstand: Wegen der Streuung von U_F würde sonst die LED mit der kleinsten Durchlassspannung den größten Teil des Stroms ziehen.

Typische Durchlassspannungen

Laut Datenblättern gängiger 5-mm-LEDs (Cree C503B-Familie, bei 20 mA): rot und amber typisch 2,1 V (max. 2,6 V), blau, grün (InGaN) und weiß typisch 3,2 V (max. 4,0 V). Ältere grüne LEDs (GaP) liegen bei etwa 2,2 V. Rechne mit dem Wert deiner LED – er steht im Datenblatt.

Grenzen

Ein Vorwiderstand ist die einfachste Lösung für kleine Ströme. Für Hochleistungs-LEDs (350 mA und mehr) oder schwankende Spannungen wie im Auto ist eine Konstantstromquelle besser. LEDs niemals mit Vorwiderstand direkt an 230 V betreiben: Der Widerstand würde mehrere Watt verheizen, und es besteht Lebensgefahr.

Passend dazu: Farbringe eines Widerstands entschlüsselt der Farbcode-Rechner; Spannung, Strom und Widerstand allgemein berechnet das ohmsche Gesetz.

Häufige Fragen

Wie berechne ich den Vorwiderstand einer LED?

Versorgungsspannung minus Durchlassspannung der LED, geteilt durch den gewünschten Strom: R = (U_s − U_F) / I. Beispiel: (12 V − 2,1 V) / 0,02 A = 495 Ω, gewählt wird der nächsthöhere Normwert 510 Ω (E24).

Welchen Vorwiderstand brauche ich für eine LED an 5 V?

Bei 20 mA: für rote oder gelbe LEDs (2,1 V) 150 Ω, für weiße, blaue oder grüne (3,2 V) 91 bis 100 Ω. Bei 10 mA verdoppeln sich die Werte, die LED leuchtet dann etwas schwächer.

Welcher Widerstand für LEDs an 12 V?

Eine rote LED bei 20 mA: (12 − 2,1) / 0,02 = 495 Ω → 510 Ω. Besser drei weiße LEDs in Reihe: (12 − 9,6) / 0,02 = 120 Ω – das spart Energie, weil weniger Spannung am Widerstand verheizt wird.

Brauchen parallel geschaltete LEDs einen gemeinsamen Widerstand?

Nein, jede LED sollte ihren eigenen Vorwiderstand bekommen. LEDs haben leicht unterschiedliche Durchlassspannungen; an einem gemeinsamen Widerstand übernimmt die LED mit der niedrigsten Spannung den meisten Strom und altert schneller.

Wie viel Watt muss der Vorwiderstand haben?

Die Verlustleistung ist P = U_R · I. Üblich ist mindestens die doppelte Belastbarkeit: Bei 58 mW genügt ein 1/8-W-Widerstand, bei 0,44 W sollte es ein 1-W-Typ sein.

Kann ich eine LED ohne Vorwiderstand betreiben?

Nur an einer Konstantstromquelle oder wenn die Schaltung den Strom anderweitig begrenzt. An einer festen Spannung kann schon ein Zehntelvolt zu viel den Strom so stark steigen lassen, dass die LED zerstört wird.

Quellen und Rechtsgrundlagen

Stand:

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