LEDs (abgekürzt als LED, von engl. light-emitting diode) sind elektronische Komponenten, die für energiesparende Beleuchtung, Displays und andere elektronische Geräte verwendet werden. Damit die LEDs jedoch zuverlässig arbeiten und eine lange Lebensdauer haben, muss der Strom des Widerstands, der den durch sie fließenden elektrischen Strom steuert, korrekt berechnet werden.
Der Widerstandsstrom für die LED muss anhand seiner Parameter, wie Nennspannung und maximaler Strom, sowie der Eingangsspannung und des gewünschten Stromes, der durch die LED fließt, berechnet werden.
Zunächst müssen Sie die Nennspannung der LED bestimmen, für die sie am effizientesten arbeitet. Dann wird mit Hilfe der Formel der ungefähre ohmsche Widerstandswert des Widerstands berechnet, der zur Überwachung des LED-Stroms verwendet wird. Als nächstes können Sie den gewünschten Widerstandswert aus der Standardserie auswählen oder seinen genauen Wert unter Berücksichtigung des gewünschten Stroms berechnen.
Benötigte Materialien
Um den Widerstandsstrom für eine LED zu berechnen, benötigen Sie die folgenden Materialien:
| Das Material | Die Beschreibung |
| Leuchtdiode | Nehmen Sie die LED der gewünschten Farbe basierend auf den Bedürfnissen Ihres Projekts. |
| Stromquelle | Wählen Sie eine Stromversorgung aus, die genügend Leistung für die LED und den Widerstand liefert. |
| Widerstand | Wenden Sie einen geeigneten Widerstand an, um den durch die LED strömenden Strom zu begrenzen. |
| Multimeter | Verwenden Sie ein Multimeter, um die Spannung und den Strom in Ihrer Schaltung zu messen. |
| Draht | Bereiten Sie die Drähte für den Anschluss der LED, des Widerstands und der Stromversorgung vor. |
Stellen Sie sicher, dass Sie alle benötigten Materialien haben, bevor Sie mit der Berechnung des Widerstandsstroms für die LED fortfahren.
Berechnung des Widerstandsstroms
Um die LED richtig anzuschließen, ist es notwendig, den Widerstandsstromwert zu berechnen. Ein fehlerhafter Strom kann zu einer Überhitzung oder zu einem Ausfall der LED führen. In diesem Abschnitt betrachten wir die grundlegenden Schritte zur Berechnung des Widerstandsstroms.
Schritt 1: Bestimmung der LED-Eigenschaften
Vor der Berechnung des Widerstandsstroms müssen die Eigenschaften der LED bestimmt werden. Wichtige Parameter sind die Vorwärtsversatzspannung (Vf) und der maximale Vorwärtsversatzstrom (If). Oft sind diese Parameter auf dem LED-Datum oder auf der Verpackung angegeben.
Schritt 2: Identifizieren der Stromversorgung
Bestimmen Sie die Versorgungsspannung, die für die LED verwendet werden soll. Es kann eine Batterie oder eine andere Stromquelle sein. Notieren Sie den Wert der Versorgungsspannung (Vcc).
Schritt 3: Berechnen der Spannungsdifferenz
Berechnen Sie die Spannungsdifferenz zwischen der Eingangsspannung und der Direktversatzspannung der LED mithilfe der folgenden Formel:
| Formel | Ein Beispiel |
|---|---|
| Vr = Vcc - Vf | Wenn Vcc = 5 V und Vf = 2 V ist, dann ist Vr = 3 V |
Schritt 4: Ermitteln des erforderlichen Stroms
Bestimmen Sie den erforderlichen Strom für die LED. Normalerweise wird der empfohlene Stromwert in der Datumsanzeige auf der LED oder auf der Verpackung angegeben. Notieren Sie den gewünschten Stromwert (Ir).
Schritt 5: Berechnen des Widerstandswerts
Finden Sie den Wert des Widerstands mit dem ohmschen Gesetz für Gleichstrom:
| Formel | Ein Beispiel |
|---|---|
| R = Vr / Ir | Wenn Vr = 3 V und Ir = 20 mA ist, dann ist R = 150 Ohm |
Schritt 6: Ermitteln des nächsten Standardwiderstandswerts
Wählen Sie den nächsten Standardwert des Widerstands aus, der den ungefähren Wert ergibt, der im vorherigen Schritt berechnet wurde.
Hinweis: Der Widerstandsstrom wird für den seriellen Anschluss der LEDs berechnet. Wenn die LEDs parallel angeschlossen sind, muss der Gesamtstrom berücksichtigt werden.
Definieren von LED-Parametern
Es ist auch notwendig, den Nennstrom der LED herauszufinden, der auch in seinen Eigenschaften angegeben ist. Der Nennstrom bestimmt den optimalen Wert, bei dem die LED am effizientesten und langlebigsten arbeitet.
Neben der Nennspannung und dem Strom ist es auch wichtig, die maximalen Werte zu kennen, die die LED ohne Beschädigung aushalten kann. Diese Werte sind auch in den technischen Daten der LED angegeben.
Es ist wichtig zu beachten, dass verschiedene LEDs unterschiedliche Spannungs- und Stromnennwerte haben können, daher müssen Sie vor der Berechnung des Widerstandsstroms die Eigenschaften der spezifischen LED kennen, mit der Sie arbeiten möchten.
Bestimmung der Ausgangsspannung
Sie können die Ausgangsspannung in den Spezifikationen der LED finden, die normalerweise vom Hersteller bereitgestellt werden. Häufig wird auch die Ausgangsspannung direkt an der LED selbst angezeigt.
Wenn keine Informationen über die Ausgangsspannung vorhanden sind, können Sie die ungefähre Methode verwenden, um die Spannung zu bestimmen. Schließen Sie die LED über einen Widerstand an die Stromversorgung an und messen Sie die Spannung an der LED mit einem Voltmeter. Dabei ist es wichtig, den Strom über eine LED einzustellen, die seinen maximalen Wert nicht überschreitet. Die resultierende Spannung wird ungefähre Spannung sein und ermöglicht es Ihnen, die ursprüngliche Spannung der LED zu bestimmen.
Berechnung des Widerstandswerts
Um den Widerstandswert einer LED korrekt zu berechnen, müssen Sie die Versorgungsspannung der LED kennen (normalerweise im Datumsformat angegeben) und den gewünschten Strom, mit dem die LED arbeiten soll.
Die Formel zur Berechnung des Widerstandswerts lautet wie folgt:
Widerstand = (Versorgungsspannung - LED-Spannung) / Gewünschter Strom
Der Widerstandswert wird in Ohm berechnet.
Wenn wir zum Beispiel eine LED mit einer Versorgungsspannung von 3 V und einem gewünschten Strom von 20 mA haben und die Stromversorgung eine Spannung von 5 V hat, können wir mithilfe der obigen Formel den Wert des Widerstands berechnen:
Widerstand = (5 V - 3 V) / 0.02A = 100 Ohm
Daher benötigen wir einen 100-Ohm-Widerstand, um die LED an eine 5-V-Spannungsversorgung mit dem gewünschten Strom von 20 mA anzuschließen.
Überprüfen des empfangenen Werts
Nach der Berechnung des Widerstandsstroms für die LED muss der resultierende Wert überprüft werden, um sicherzustellen, dass er korrekt ist, bevor die Schaltung implementiert wird. Hier sind einige Möglichkeiten, wie Sie diese Überprüfung durchführen können:
- Verwenden eines Multimeters. Schließen Sie das Multimeter an einen Stromkreis mit einem Widerstand und einer LED an, um den durch die LED strömenden Strom zu messen. Vergleichen Sie den Messwert mit dem berechneten Wert. Wenn sie übereinstimmen oder sehr nahe sind, wurde die Berechnung korrekt ausgeführt.
- Visuelle Überprüfung der LED. Schließen Sie die LED über den berechneten Widerstand an die Stromquelle an. Wenn die LED hell leuchtet und nicht überhitzt, bedeutet dies, dass der Strom durch sie den Anforderungen entspricht und die Berechnung korrekt durchgeführt wurde.
- Vergleich mit empfohlenen Werten. Jede LED hat bestimmte technische Eigenschaften, einschließlich der empfohlenen Ströme. Überprüfen Sie die Spezifikationen der LED und vergleichen Sie den berechneten Strom mit den empfohlenen Werten. Wenn sie übereinstimmen oder nahe sind, wurde die Berechnung korrekt ausgeführt.
Die Überprüfung des resultierenden Widerstandsstroms für die LED ist ein wichtiger Schritt im Designprozess der Schaltung. Dadurch wird sichergestellt, dass die LED zuverlässig funktioniert und durch falschen Strom nicht beschädigt wird. Wenn der resultierende Wert nicht den Anforderungen entspricht, überprüfen Sie die Berechnungen und nehmen Sie die erforderlichen Anpassungen vor.
