Reihenschaltung von LEDs – Berechnung des Widerstands
Das lange Bein einer LED ist der Pluspol (Anode), das kurze Bein ist der Minuspol (Kathode).
Wir rechnen für jede LED mit einer Durchlassspannung von 1,9 V.
Bei 4 LEDs in Reihe addieren sich die Spannungen:
4 × 1,9 V = 7,6 V Spannungsabfall
Die 9-Volt-Batterie hat noch folgende Restspannung für den Widerstand übrig:
9 V – 7,6 V = 1,4 V
Der benötigte Widerstand bei einem gewünschten Strom von 0,02 A (20 mA):
1,4 V ÷ 0,02 A = 70 Ω
Die Verlustleistung des Widerstands:
(0,02 A)2 × 70 Ω = 0,028 W
Ein handelsüblicher Widerstand mit 70 Ω und 0,25 W Belastbarkeit wäre hier ausreichend.
Jetzt hat unsere Batterie je nach Herstellungsmaterial eine Kapazität zwischen 150 mAh und 1200 mAh.
Nehmen wir 800 mAh als realistischen Wert für eine durchschnittliche Batterie.
Jede LED verbraucht 20 mA. Wir haben 4 Stück, also:
4 x 20 mA = 80 mA Verbrauch.
Unsere Batterie hat 800 mAh:
800 mAh : 80 mA = 10h Laufzeit
Wir sehen aber auch:
Eine 5. LED würde jetzt nicht mehr funktionieren, da wir nur noch 1,4 V übrig hätten – und das reicht nicht aus.
Deshalb müssen wir auf die Parallelschaltung wechseln.
Parallelschaltung von LEDs – Berechnung des Widerstands
Bei der Parallelschaltung versorgen wir den ganzen Strang mit 9 V.
Das heißt, die rote Leitung ist durchgehend mit 9 V versorgt, und die schwarze Leitung liegt auf 0 V.
Wir erinnern uns:
Bei der Reihenschaltung war der Ausgang einer LED (Minuspol) der Eingang (Pluspol) der folgenden LED.
Entsprechend haben wir hier aber nur einen Spannungsabfall von 1,9 V pro LED, mit dem wir rechnen müssen:
9 V Batterie – 1,9 V Spannungsabfall = 7,1 V
Der benötigte Widerstand bei einem gewünschten Strom von 0,02 A (20 mA):
7,1 V ÷ 0,02 A = 355 Ω
Die Verlustleistung des Widerstands: P = I2 x R
(0,02 A)2 × 355 Ω = 0,142 W
Ein handelsüblicher Widerstand mit 360 Ω und 0,25 W Belastbarkeit wäre hier ausreichend.
Hinweis: Dieser Widerstand muss vor jeder LED sitzen.
Warum jede LED ein eigener Widerstand?
In einer Parallelschaltung teilt sich der Strom auf die einzelnen LEDs auf. Ohne eigenen Widerstand könnte eine LED mehr Strom ziehen als die andere und dadurch überlastet werden oder schneller durchbrennen.
Mit einem Widerstand pro LED stellen wir sicher, dass jede LED genau den richtigen Strom bekommt.