Die LED

Schaltung 05 · 5 kleine Schritte

Eine LED mit Vorwiderstand

Die LED ist in Durchlassrichtung angeschlossen: Anode oben, Kathode unten. Wir rechnen vereinfacht mit konstant 2 V Flussspannung. Das ist kein universeller LED-Wert.

Welches Bauteil begrenzt den Strom?
Hinweis
Die LED allein ist kein Strombegrenzer.
Lösung und Rechenweg
R1 begrenzt den Strom. Ohne ihn kann eine LED an einer Spannungsquelle überlastet werden.
Welche Spannung fällt an R1 ab?
Hinweis
Quelle minus LED-Flussspannung.
Lösung und Rechenweg
Rechenblatt
$U_R=U-U_F$
${U_R=5\,\mathrm{V}-2\,\mathrm{V}=3\,\mathrm{V}}$
Wie groß ist der LED-Strom?
Hinweis
I = U_R / R1.
Lösung und Rechenweg
Rechenblatt
$I=\frac{U_R}{R_1}$
$I=\frac{3\,\mathrm{V}}{330\,\Omega}$
${I\approx0{,}00909\,\mathrm{A}=9{,}09\,\mathrm{mA}}$
Welche Leistung wird im Widerstand umgesetzt?
Hinweis
P_R = U_R · I.
Lösung und Rechenweg
Rechenblatt
$P_R=U_R\cdot I$
$P_R\approx3\,\mathrm{V}\cdot0{,}00909\,\mathrm{A}$
${P_R\approx0{,}0273\,\mathrm{W}=27{,}3\,\mathrm{mW}}$
Erhöhe R1 auf 680 Ω. Berechne und prüfe im LED-Modell.
Hinweis
Der Spannungsabfall bleibt im vereinfachten Modell 3 V.
Lösung und Rechenweg
Rechenblatt
$I=\frac{U-U_F}{R_1}$
$I=\frac{5\,\mathrm{V}-2\,\mathrm{V}}{680\,\Omega}$
${I\approx4{,}41\,\mathrm{mA}}$
Die LED wird meist dunkler. Helligkeit ist nicht exakt proportional zum Strom.

Erst selbst überlegen, dann die Lösung öffnen. Notiere bei Rechnungen immer Formel, eingesetzte Werte und Einheit.

Das Bild im Kopf

Die LED ist kein Glühlämpchen mit festem Widerstand. Eine kleine Spannungsänderung kann ihren Strom stark verändern. Der Widerstand übernimmt deshalb die Rolle eines kontrollierenden Gegenspielers: Er nimmt die übrige Spannung auf und begrenzt den Strom.

Das Prinzip

Die Durchlassspannung hängt unter anderem von Farbe, Technologie, Temperatur und Strom ab. Ein längeres Bein ist bei ungekürzten Standard-LEDs häufig die Anode, aber das Datenblatt ist verlässlicher. Helligkeit, Strom und menschliche Wahrnehmung sind nicht linear identisch.

Selbst ausprobieren

Interaktives Experiment

Stelle 5 V, 2 V Durchlassspannung und 330 Ω ein. Ändere dann die Durchlassspannung auf 3 V. Die gleiche Versorgung und der gleiche Widerstand ergeben einen anderen Strom.

Versorgung5 VAngenommene Durchlassspannung2 VVorwiderstand330 Ω

Modellgrenzen: Konstante angenommene LED-Durchlassspannung, ohmscher Vorwiderstand. Keine thermische oder optische Kennlinie.

Ein konkretes Beispiel

Mit 5 V und angenommener LED-Spannung von 2 V liegen 3 V am Widerstand. Für 10 mA ergeben sich rechnerisch 300 Ω. 330 Ω wären ein nahe liegender Normwert mit etwas kleinerem Strom, sofern die konkrete LED dafür geeignet ist.

Genauer verstehen · Formeln und Annahmen

Formelblatt

$R=\frac{U_V-U_F}{I}$

$P_R=I^2R$

$P_{\mathrm{LED}}\approx U_F I$

Für eine belastbare Dimensionierung prüfst du die höchste Versorgungsspannung und die niedrigste plausible Durchlassspannung. Diese Kombination führt zum größten Strom. Für höhere Leistungen oder stark schwankende Versorgung wird häufig eine Konstantstromquelle eingesetzt. Mehrere LEDs parallel an nur einem gemeinsamen Widerstand teilen den Strom nicht automatisch gleichmäßig.

Ein häufiger Denkfehler. Ein Mikrocontrollerpin ist keine beliebig belastbare Spannungsquelle. Zulässiger Pin- und Portstrom, Ausgangsspannungsabfall und Gesamtstromgrenzen müssen passen.

Werkstattfazit

Für eine Statusanzeige reicht oft weniger Strom als erwartet. Rechnen, mit kleinem Strom anfangen und die Helligkeit am tatsächlichen Einbauort beurteilen.

Quellen & Nachvollziehbarkeit

MIT OpenCourseWare · Circuits and Electronics ↗

Eigene Illustrationen und Lehrrechnungen. Keine Messdaten eines konkreten Produkts. Redaktioneller Stand: 11.10.2026.

Selbst rechnen · Lösungen aufklappen

Notiere zuerst deine Vermutung, danach deine Rechnung. Öffne die Lösung erst zum Vergleichen.

04 · LED mit angenommenen 2 V Flussspannung: 5 V Quelle, gewünschte 10 mA. Berechne den Vorwiderstand.

Lösung mit Rechenweg anzeigen

Am Widerstand sollen 3 V abfallen.
Strom in A: 0,01 A.
R = 300 Ω.

Rechenweg

$R=\frac{5-2}{0{,}010}=300\,\Omega$

05 · Statt 300 Ω setzt du 330 Ω ein. Berechne LED-Strom und Widerstandsleistung im 2-V-Modell.

Lösung mit Rechenweg anzeigen

I = 3/330 = 9,09 mA.
P = 3²/330.
P = 27,27 mW.

Rechenweg

$P_R=\frac{3^2}{330}=27{,}27\,mW$

06 · Die LED-Flussspannung schwankt zwischen 1,8 und 2,2 V. Quelle 5 V, R = 330 Ω. Bestimme den Strombereich.

Lösung mit Rechenweg anzeigen

Kleine Flussspannung ergibt größten Strom.
Imax = 3,2/330 = 9,70 mA.
Imin = 2,8/330 = 8,48 mA.

Rechenweg

$8{,}48\,mA\leq I\leq9{,}70\,mA$

07 · Warum ist 0,7 V keine universelle harte Einschaltgrenze einer Diode?

Lösung mit Rechenweg anzeigen

Strom steigt kontinuierlich mit Spannung.
Temperatur und Diodentyp beeinflussen die Kennlinie.
0,7 V ist eine vereinfachte Rechenannahme.

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