LED

Grundlagen zur LED

Autor: Zabex
Quelle: Backup

Das LED-Strom-Widerstandsproblem tritt ja bei Laien immer wieder auf. Ich mache mir jetzt mal die Mühe ein wenig Theorie mit einfachen Worten hinzukrakeln. Das Verständnisproblem beruht meiner Meinung darauf, dass eine LED nun mal kein ohmscher Widerstand, sondern ein Halbleiter, eine Diode ist. Daher verhält er sich auch anders als z.B. eine Glühlampe.

Die 3-W-LED verträgt 700 mA. Fließt mehr durch, altert sie sehr schnell. Im Extremfall ist sie sofort kaputt. Daher ist die optimale Versorgung eine Stromquelle, die ohne Überschwinger bis zu 700 mA liefert. Mehrere gleiche LEDs schaltet man am Besten in Reihe - dann fließt durch alle LEDs der gleiche Strom.

Kommen wir zu den Spannungen: Über der LED fallen zwischen 3,15 und 3,99 V ab. Fatal ist, jetzt zu glauben, ich könnte die LED mit einer Spannungsquelle von z.B. 3,9 V betreiben. Welcher Strom fließt dann? Äh - weiß nicht. Hängt von der LED-Kennlinie ab. Eben. Also kann ich nicht sicher sein, unter 700 mA zu liegen. Typische LED-Kennlinie aus Wikipedia:

Wie man sieht, fließt durch die LED erst ab ca. 2.4 V Strom, der dann stark zunimmt. Es hängt aber von der LED und ihrer Temperatur ab, ob eher die rote oder blaue Kennlinie zutrifft. Bei 3,9 V wäre die blaue Kennlinie grade noch OK (ca. 700 mA), bei der roten wäre aber schon bei 3,5 V Schluss und bei 3,9 V wäre die LED tot.

Nun haben wir es in der Elektrizitätsversorgung meist mit Spannungsquellen zu tun. Richtig dimensioniert hält ein Netzteil (Trafo) die Spannung halbwegs konstant und liefert soviel Strom wie gebraucht wird. Die Spannungsangabe der LED dient dazu, abzuschätzen, welche Spannung mindestens vorhanden sein muss. Die LED wird mit 2 V nicht dunkel, sondern gar nicht leuchten. Um aus einer Spannungsquelle eine primitive Stromquelle zu machen nimmt man einfach eine ordentlich hohe Spannung und einen Vorwiderstand. Dann spielt die LED-Kennlinie nicht mehr so eine große Rolle. Das bedeutet natürlich ungewollte Verluste im Vorwiderstand. Deshalb macht man die Spannung nur etwas größer als die LED-Spannung und nimmt einen kleinen Vorwiderstand. Dann muss man nur noch aufpassen, dass die Spannung nicht versehentlich überschwingt (z.B. beim Einschalten).

Warum LEDs NIE parallel schalten? Wenn eine LED etwas mehr Strom zieht, wird sie wärmer, wodurch sich die Kennlinie verschiebt und sie noch mehr Strom zieht. Die altert also deutlich schneller als ihre Nachbarin. Deshalb braucht jeder LED-Strang seinen eigenen Vorwiderstand.

Empfehlung: Schalte alle 4 LEDs in Reihe, dann brauchste nur einen Vorwiderstand. Da bietet sich z.B ein 5-W-Keramikwiderstand an. Bei einem 19-V-Netzteil müssen über dem Widerstand Uvorwiderstand=Unetzteil-Uled = 19 V - 3,9 V * 4 = 19-15,6 V = 3,4 V abfallen. Mit R=U/I gibt das 3,4/0,7=4,85 Ohm. Man rundet auf auf den nächstgrößeren Wert den es gibt, also 5,1 Ohm.

Hoffe, geholfen zu haben.

Weitere Hintergrundinfos:
LED-Wikipedia