Die Berechnung von Widerständen ist unerlässlich für den Betrieb von LEDs. Akzeptieren wir zunächst die grundlegenden Gegebenheiten. Spannung und Stromstärke bestimmen den Wert des Widerstands. Das ist keine Nebensächlichkeit. Eine LED benötigt für ihren Betrieb eine bestimmte Stromstärke. Diese liegt häufig bei etwa 20mA. Dies ist eine weit verbreitete Norm – die in den meisten Anwendungen zu finden ist. Die Betriebsspannung kann variieren – oft bewegt sie sich in einem Bereich zwischen 1․6V und 3․2V, abhängig von der Art der LED.
Wenn eine LED beispielsweise eine Betriebsspannung von 1․6V erfordert und an eine Gesamtspannung von 5V angeschlossen wird, entsteht eine Differenz. Diese beträgt 3․4V. Es ergibt sich folgendes Bild: Diese Spannung muss über den Widerstand abfallen um die LED vor Überstrom zu schützen. Die Berechnung des Widerstands erfolgt durch die Relation R = U/I – also Widerstand genauso viel mit Spannung geteilt durch Stromstärke. Setzen wir die Werte ein, ergibt sich: R = 3․4V / 0․02A was 170 Ohm ergibt. Ein einfaches Beispiel freilich von zentraler Bedeutung.
Die Leistung des Widerstands spielt ähnlich wie eine Rolle und zwar nicht zu geringfügig. Mit der Formel P = U x I - also Leistung gleich Spannung multipliziert mit Stromstärke - kann die benötigte Leistung ermittelt werden. In unserem Beispiel ergibt sich: P = 3․4V x 0․02A was eine Leistung von 68mW ergibt. Diese Werte sind nicht willkürlich; sie garantieren die sichere Funktion einer LED.
Die entscheidende Frage bleibt: Wie hoch sollte die Leistung des Widerstands sein? Im Idealfall sollte sie höher sein als die berechnete Leistung. Das schützt den Widerstand vor Überhitzung und einem möglichen Versagen. Es wäre blauäugig ´ einen Widerstand zu wählen ` dessen Leistung nur knapp über der erforderlichen liegt. Sicherheitsmarge lautet das Motto. Ein 1/4 Watt Widerstand ist in diesem Fall oft genügend. Doch bei größerem Sicherheitsbedürfnis wäre ein 20 Watt Widerstand nicht übertrieben. Natürlich könnte dieser ebenfalls teurer und physisch größer sein, sodass der Aufwand abzuwägen ist.
In der Summe zeigt sich, dass die Auswahl und Berechnung von Widerständen für LEDs essentiell für die Funktionalität eines Stromkreises ist. Zu vielerlei Aspekten ist dabei zu reflektieren: Spannungswerte und auch Stromstärken - sie bilden die Grundlage. Eine sorgfältige Planung sichert nicht nur die Funktion allerdings verhindert auch Beschädigungen an den komponenten. Möge Ihr nächstes Projekt ein elektrisches Meisterwerk werden!