Berechnung der Widerstandsleistung für LEDs: Grundprinzipien und Formeln

Beleuchtung ist in vielen Bereichen ein wichtiger Aspekt, sei es in der häuslichen Umgebung, im kommerziellen Gebrauch oder in der Industrie. Unter Berücksichtigung der Entwicklung energiesparender und umweltfreundlicher Technologien gehören LEDs zu den effizientesten und langlebigsten Lichtquellen. Um jedoch LEDs mit maximaler Effizienz und Sicherheit zu verwenden, ist es notwendig, die Leistung der Widerstände für sie korrekt zu berechnen.

Der Hauptgrund für die Berechnung der Widerstandsleistung für LEDs ist die Spannungsinstabilität im Stromnetz. Die LED benötigt eine bestimmte Spannung, um zu arbeiten. Die Widerstandsleistung wird basierend auf der Differenz zwischen der Eingangsspannung und der erforderlichen LED-Spannung sowie dem Strom berechnet, durch den sie fließt.

Die Formel zur Berechnung der Widerstandsleistung lautet: P = (V_Eingang - V_Leuchtdiode) * I_Leuchtdiode

Wo P - widerstandsleistung, V_Eingang - Eingangsspannung, V_Leuchtdiode - led-spannung und I_Leuchtdiode - led-Strom. Das Ergebnis ist die Leistung in Watt.

Die Leistungsberechnung der LED-Widerstände ist ein wesentlicher Bestandteil ihrer Installation und garantiert einen normalen Betrieb und eine lange Lebensdauer der LED-Lichtquellen.

Grundprinzipien der Leistungsberechnung von Widerständen für LEDs

Die Grundformel zur Berechnung der Widerstandsleistung unter Verwendung von LEDs basiert auf dem ohmschen Gesetz und dem Kirchhof-Gesetz. Um dies zu tun, müssen Sie die Versorgungsspannung und den verfügbaren Strom der LED kennen.

Die Berechnung der Widerstandsleistung erfolgt nach der Formel:

P - Widerstandsleistung (in Watt);

V_vh - versorgungsspannung (in Volt);

V_sv - led-Spannung (in Volt);

I_sv - led-Strom (in Ampere).

Bei der Berechnung der Widerstandsleistung muss auch die zulässige Betriebstemperatur berücksichtigt werden. Widerstände haben Leistungsgrenzen, bei deren Überschreitung sie überhitzen und ausfallen können. Um einen geeigneten Widerstand auszuwählen, müssen Sie seine Arbeitsleistung berücksichtigen und entsprechende Berechnungen durchführen.

Bei der Berechnung der Widerstandsleistung für LEDs ist es auch wichtig, den Bestandsfaktor zu berücksichtigen, der die Zuverlässigkeit der Schaltung bei Änderungen der Versorgungs- und Umgebungstemperatur gewährleistet.

Die Berechnung der Widerstandsleistung für LEDs basiert somit auf den Gesetzen von Ohm und Kirchhof und berücksichtigt die Versorgungsspannung, die LED-Spannung, den LED-Strom sowie die zulässige Widerstandsleistung und den Bestandsfaktor. Dies ermöglicht die Auswahl eines geeigneten Widerstands, um die LEDs zu schützen und sicherzustellen, dass sie im Schaltplan zuverlässig funktionieren.

Der Wert der Spannung und des Stroms der LED

Die Spannung, die für den Betrieb der LED benötigt wird, hängt von ihrer Art und Farbe ab. Die meisten LEDs in den Farben Grün, Blau und Weiß weisen beispielsweise eine Spannung von etwa 3,2-3,4 V auf, bei Rot etwa 1,8-2,2 V auf. Diese Werte sind Richtwerte und können je nach Hersteller und Modell der LED variieren.

Der Wert des Stromes, der durch die LED fließt, beeinflusst auch den Betrieb und die Leuchthelligkeit. Normalerweise erlauben LEDs einen Maximalstrom, der den in ihren technischen Daten angegebenen Wert nicht überschreitet. Dies sind normalerweise Werte in der Größenordnung von 20-30 mA. Das Überschreiten des angegebenen Stroms kann dazu führen, dass die LED ausfällt und ihre Lebensdauer verringert wird.

Um den gewünschten Strom- und Spannungswert der LED zu erreichen, ist es notwendig, den Widerstand des in Serie angeschlossenen Widerstands zu berechnen. Dazu wird eine Formel aus dem Ohmschen Gesetz verwendet: R = (Vsupply - Vled) / Iled, wobei Vsupply die Versorgungsspannung ist, Vled die Spannung der LED und Iled der Strom der LED ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass bei der Berechnung des Widerstands für LEDs die Leistungsaufnahme der LED und nicht die Nennleistung der LED verwendet werden muss. Der Stromverbrauch wird als das Produkt des umgekehrten LED-Stroms für die Differenz zwischen Versorgungsspannung und LED berechnet: P = (Vsupply - Vled) * Iled.

Wenn Sie also die Spannungs- und Stromwerte der LED kennen, können Sie den erforderlichen Widerstand und die Leistung des Widerstands berechnen, um ihn anzuschließen. Dadurch wird sichergestellt, dass die LED einwandfrei funktioniert und die Lebensdauer der LED gewährleistet ist.

Wie wählt man einen geeigneten Widerstand für eine LED aus

Bei Verwendung von LEDs in elektrischen Schaltungen ist es notwendig, einen geeigneten Widerstand zu wählen, um sicherzustellen, dass die LED richtig funktioniert und vor Beschädigungen schützt. Hier sind einige Schritte, die Ihnen bei der Auswahl des geeigneten Widerstands für die LED helfen:

1. Bestimmen Sie die Versorgungsspannung der LED. Die Versorgungsspannung der LED kann je nach Art und Farbe der LED variieren. Normalerweise finden Sie diesen Wert in der technischen Dokumentation der LED.
2. Ermitteln Sie den maximalen Strom der LED. Der maximale Strom, bei dem die LED sicher arbeiten kann, ist ebenfalls in der technischen Dokumentation angegeben.
3. Bestimmen Sie den gewünschten LED-Strom. Der gewünschte LED-Strom bestimmt seine Helligkeit. Normalerweise kann es aus dem vom Hersteller empfohlenen Wertebereich ausgewählt werden.
4. Berechnen Sie den Widerstandswert. Verwenden Sie dazu das ohmsche Gesetz (R = V / I), wobei R der Wert des Widerstands ist, V die Versorgungsspannung der LED minus die Abfallspannung der LED und I der gewünschte LED-Strom ist.
5. Wählen Sie den nächsten Standardwert des Widerstands. Wählen Sie nach der Berechnung des Widerstandswerts den nächsten Standardwert aus, der die genaueste Übereinstimmung gewährleistet. Um die Standardwerte von Widerständen herauszufinden, können Sie Tabellen oder spezialisierte Online-Rechner verwenden.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Widerstands auch seine Leistung. Die Widerstandsleistung muss größer oder gleich dem geschätzten Wert sein, um eine Überhitzung und Beschädigung zu vermeiden. Beachten Sie, dass die Widerstände Standardleistungen haben (normalerweise 0,25 W, 0,5 W, 1 W usw.), also wählen Sie den nächsten Standardwert, der die Anforderungen erfüllt.

Formeln zur Berechnung der Widerstandsleistung

1. Erhalten Sie den zulässigen LED-Strom. Normalerweise finden Sie diese Informationen in seiner technischen Beschreibung.
2. Bestimmen Sie die Versorgungsspannung. Dieser Wert wird auch in der LED-Dokumentation angegeben.
3. Berechnen Sie unter Verwendung des ohmschen Gesetzes (U = I * R) den Widerstand, der der Schaltung hinzugefügt werden muss. Hier ist U die Potentialdifferenz zwischen der LED und der Stromversorgung und I der Strom, der im ersten Schritt erzeugt wird.
4. Bewerten Sie die Leistung des Widerstands. Verwenden Sie dazu die Formel P = I^2 * R, wobei P die Leistung ist, I der Strom ist und R der Widerstand ist.

Das Ergebnis dieser Berechnungen ist die Widerstandskraft, die benötigt wird, um die LED richtig zu betreiben. Beachten Sie, dass der resultierende Wert auf den nächsten verfügbaren Wert gerundet werden muss, der im Katalog oder im Geschäft angegeben ist.

Beispiele für die Berechnung der Widerstandsleistung für LEDs

Die Berechnung der Widerstandsleistung für eine LED basiert auf der Kenntnis der Versorgungsspannung der LED (V)_LED), des maximalen LED-Stroms (I_LED) und versorgungsspannung schaltung (V_cc) sowie die Auswahl des Widerstandswerts des Widerstands (R) zur Begrenzung des Stroms.

1. Nehmen wir an, wir haben eine LED mit einer Versorgungsspannung von 3.3V und einem maximalen Strom von 20 mA.
2. Angenommen, die Versorgungsspannung des Stromkreises beträgt 5 V.
3. Um den LED-Strom auf 20 mA zu begrenzen, müssen wir einen Widerstand verwenden.
4. Sie können die Formel von Ohm verwenden: R = (V_cc - V_LED) / I_LED, wobei V_cc - V_LED - die Abfallspannung am Widerstand.
5. Wir ersetzen die Werte: R = (5 V - 3.3 V) / 20 mA = 85 Ohm.
6. Wählen Sie den Standardwert des Widerstandswiderstands, der dem berechneten Wert am nächsten kommt. Zum Beispiel kann ein 82-Ohm-Widerstand verwendet werden.

In diesem Beispiel würde die Verwendung eines 82-Ohm-Widerstandswiderstands den LED-Strom bei einer Versorgungsspannung von 5 V auf einen maximalen Wert von 20 mA begrenzen.