Ihre Browserversion ist veraltet. Wir empfehlen, Ihren Browser auf die neueste Version zu aktualisieren.

oerttel.net

/
Stromfluss begrenzen!

Stromfluss begrenzen!

Veröffentlicht am 17.11.2022

Eine wesentliche Betriebsbedingung gilt es unbedingt zu beachten: Leuchtdioden müssen gegen zu hohen Stromfluss geschützt werden! Am einfachsten erreichen wir diesen Schutz mit einem in Reihe geschalteten Widerstand. 

Der Betrieb einer Leuchtdiode ohne Vorwiderstand führt in der Regel zu deren kurzfristigem Ableben!

Bild LED mit VorwiderstandBild LED mit Vorwiderstand

Vorwiderstandswert berechnen

Die Berechnung des Widerstandswerts ist für Elektronik-Einsteiger anfangs noch geheimnisvoll, aber mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes sehr leicht zu verstehen. Zehntel- oder Achtel-Watt-Widerstände sind hier genau richtig.
Ausgangswerte sind die Betriebsspannung und die Durchlassspannung der LED.
Im Gegensatz zur normalen Diode ist die Durchlassspannung nicht einheitlich. Achten Sie bei speziellen, weißen, blauen und superhellen LED auf die technischen Daten!

Bei den Standardtypen (Domform in gelb, rot grün) müssen Sie es nicht allzu genau  nehmen, rechnen Sie mit einem durchschnittlichen Spannungsabfall von 2 bis 2,5 V. Diese ziehen Sie von der Betriebsspannung ab und dividieren die Differenz durch den Strom, der durch die Leuchtdiode fließen soll. Das sind in der Regel 15 bis 30 mA. Es gibt auch besonders stromsparende Formen, die schon mit 1 bis 2 mA auskommen; für jene müssen Sie dann natürlich diesen Wert als Divisor einsetzen. Das Ergebnis ist der Wert des Schutzwiderstands, landläufig LED-Vorwiderstand genannt. Für 12 V Betriebsspannung rechnen Sie also wie folgt: (12 – 2) ÷ 0,02 = 500.

Da es in der E12-Reihe den Wert 500 nicht gibt, nehmen wir den nächst höheren Standard-Widerstandswert, also 560 Ω. Zumindest für die gängigen 20 mA-Typen kann man sich die Rechnerei angesichts der Toleranz der E-Reihen mit dieser Faustformel vereinfachen: Betriebsspannung mal 50

Nicht geizen bei Vorwiderständen an Signalen!

Falsche Sparsamkeit kann zur schlechten Ausnutzung des Lichts von Leuchtdioden führen. Lichtsignale werden fast ausschließlich mit Leuchtdioden bestückt. Selbstverständlich gehört auch ein Vorwiderstand dazu, aber häufig findet man den im gemeinsamen Rückleiter, doch da ist er völlig fehl am Platz, jedenfalls immer dann, wenn die Signalbilder unterschiedliche Zahlen von Lichtern benutzen – was bei dreibegriffigen Signalen ja nun mal vorkommt.

Bild Vorwiderstand an LichtsignalenBild Vorwiderstand an Lichtsignalen

Für unsere Fragestellung sind die Stromflüsse durch den Rückleiter bei unterschiedlichen Signalbildern interessant, wobei der Einfachheit halber einheitlich 20 mA und 2 V für alle drei LED unterstellt werden. Hp 0 ist unproblematisch, da leuchtet nur rot, es fließt ein Strom von 20 mA. Ebenso eindeutig ist es bei Hp 1, denn nur grün leuchtet, also der identische Fall. Für Hp 0 und Hp 1 wäre der Widerstand als wie folgt zu berechnen:
(12 V – 2 V) : 0,02 A = 500 Ω
Bei Hp 2 allerdings wird die gelbe LED dazu geschaltet, sie liegt parallel zur ebenfalls leuchtenden grünen, beide verbrauchen 20 mA, was bei Parallelschaltung zu einem Strom von 40 mA durch den Rückleiter führt. Der hierfür maßgebliche Widerstand dürfte also nur noch 250 Ω betragen. Der wäre aber für die anderen beiden Signalbilder zu gering, die LED könnten Schaden nehmen; deshalb wird der für Hp 2 zu hohe Widerstand eingesetzt mit dem Erfolg, dass sich dann grüne und gelbe LED den Strom von 20 mA teilen müssen und nicht so hell leuchten.
Korrekt ist es, drei Vorwiderstände in die Einzelleitungen der Leuchtdioden zu schalten, wie es die rechte Abbildung zeigt.

(Die drei Leuchtdioden in einem Hauptsignal mit Hp 0, Hp 1 und Hp 2 sind parallel geschaltet, damit sie unabhängig voneinander angesteuert werden können. Ganz so unabhängig allerdings auch wieder nicht, denn die gelbe LED darf nur zusammen mit der grünen leuchten, niemals allein, niemals mit der roten. Diesem Erfordernis der ESO kommt die abhängige Verbindung des rechten Schalters nach.)

Cookie-Regelung

Diese Website verwendet Cookies, zum Speichern von Informationen auf Ihrem Computer.

Stimmen Sie dem zu?