Betrieb mit Vorwiderstand

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

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R.Kränzler
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Fr, 20.02.15, 16:53

LEDs werden immer über den Strom betrieben und dieser muss begrenzt werden. Bei kleinen Strömen (bei Low- und Midpower-LEDs) kann man das preisgünstig mit einem Vorwiderstand machen. Dabei wird von der Betriebsspannung soviel über dem Widerstand "vernichtet", dass im Stromkreis der gewünschte Strom fließt. Der Vorwiderstand wird mit der LED in Reihe geschaltet, in einer Reihenschaltung fließt überall der gleiche Strom.
Beispiel: An einer Spannungsquelle von 12 V soll eine LED betrieben werden mit 3,2 V Vorwärtsspannung und einem typischen Strom von 20 mA.
Also müssen über dem Vorwiderstand 12 V - 3,2 V = 8,8 V abfallen bei 20 mA. Der errechnete Widerstandswert ist 8,8 V : 0,02 A = 440 Ohm. Dieser Widerstand muss eine Leistung von 8,8 V x 0,02 A = 0,176 W aushalten können oder besser mehr. Das ist auch die Leistung, die "vernichtet" wird, um die LED artgerecht zu betreiben.

Zur Verdeutlichung habe ich das mal anhand der sehr anschaulichen Bilder von Romiman (ungefragterweise danke ich Dir dafür :) ) dargestellt:
LED-Schaltung-Vorwiderstand_01.jpg
LED-Schaltung-Vorwiderstand_01.jpg (13.91 KiB) 10091 mal betrachtet
Bei einer Betriebsspannung von 12 V könnte man aber auch drei dieser LEDs (3,2 V) in Reihenschaltung mit Vorwiderstand mit der selben Helligkeit betreiben und hätte dann nur noch 0,048 W an Leistung "vernichtet" (also sehr viel effizienter). Das sieht dann so aus:
LED-Schaltung-Vorwiderstand_02.jpg
LED-Schaltung-Vorwiderstand_02.jpg (29.99 KiB) 10091 mal betrachtet
An ein Netzgerät (oder Batterie) können dann mehrere dieser Stränge (Reihenschaltungen) parallel angeschlossen werden, dabei summiert sich der Strom auf und je nach Anzahl muss das Netzgerät den entsprechenden Strom liefern können oder im Umkehrschluss kann an ein Netzgerät mit einer bestimmten Leistung eben eine entsprechende Anzahl dieser Stränge parallel angeschlossen werden.

Bei 24 V könnten es z.B. 7 dieser LEDs (7 x 3,2 V = 22,4 V) sein und es wäre noch effizienter.

Anmerkung:

HighPower Leds mit hohen Strömen mit Vorwiderstand zu betreiben ist nicht sehr sinnvoll. Man braucht dann einen Leistungswiderstand (mit mehreren Watt) der groß ist, unnötig viel Leistung verbraucht (Effizienz ist nicht mehr besonders gut) und zusätzlich zur LED Wärme erzeugt, die dann der Kühlung der LED entgegenwirkt.
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