Gesamtstrom bei Widerstand und Diode

[Hans-Georg]

Wenn man bei einer Reihenschaltung von Widerstand und LED den Gesamtstrom ausrechnen will, wie geht man da am besten vor?

Die Werte von der LED sind gegeben:

U = 1,6 V
I = 20 mA

Betriebsspannung ist 14 Volt.

Als Vorwiderstand habe ich 620 Ohm errechnet, also nehme ich einen 680-Ohm-Widerstand.

So weit, so gut. Aber wie errechne ich jetzt den in der Schaltung fließenden Strom?

Muss ich dazu zuerst den Widerstand der LED ausrechnen (1,6 Volt / 0,02 A = 80 Ohm) und dann die beiden Widerstände addieren (Vorwiderstand 680 Ohm + LED-Widerstand 80 Ohm = 760 Ohm) .... oder geht der Widerstand der LED gegen Null, wenn sie bei 1,6 Volt durchschaltet?

Ich meine, die Diode hat eine Spannung, die an ihr abfällt, einen Strom, der durch sie hindurch fließt und eine Leistung (Licht). Dann muss sie doch auch einen Widerstand haben, oder?

Ich frage, weil ich auf einer Internetseite ein Tool gefunden habe, dass den "neuen" Strom (also den Strom mit dem verwendeten, höheren Widerstand) nur aufgrund des Widerstandes berechnet und die Diode gar nicht berücksichtigt.

Da ich mit (Leucht)-Dioden nicht so firm bin, weiß ich jetzt nicht sicher, ob die einen Fehler im Script haben, oder ob man eine LED nicht wie einen ohmschen Widerstand behandeln darf?

Wie also errechnet sich der Gesamtstrom einer solchen simplen Reihenschaltung:

Widerstand = 680 Ohm
LED = 1,6 Volt --- 20 mA
Betriebsspannung: 14 Volt

Ich steh hier irgendwie auf dem Schlauch....

 

[paradox]

Also erstmal in einer Reihenschaltung fließt durch alle Widerstände der gleiche Strom


also rechnen wir erstmal den erforderlichen Vorwiderstand aus

Das geht so


U-Udiode=14V-1,6V= 12,4V

dann rechnen wir den Widerstand aus

da wir den strom der diode kennen 20mA

also

R=U/I=12,4V/0,02A= 620 Ohm

den gibts ja nicht also 680 Ohm

jetzt wieder zu deinem Preoblem mit dem Strom der ist jetzt ja etwas kleiner

I=U/R=12,4V/680 Ohm= 0,018A=18mA

damit können wir noch die Leistung die am Widerstand abfällt berechnen


P=I²*R=0,018mA²*680 Ohm= 0,220W=220mW ca. 1/5W

 

[Hans-Georg]

Also erstmal in einer Reihenschaltung fließt durch alle Widerstände der gleiche Strom

Richtig. Aber: Hat eine LED keinen Widerstand? Müsste also bei der Rechnung:

also rechnen wir erstmal den erforderlichen Vorwiderstand aus

Das geht so


U-Udiode=14V-1,6V= 12,4V

dann rechnen wir den Widerstand aus

da wir den strom der diode kennen 20mA

also

R=U/I=12,4V/0,02A= 620 Ohm

den gibts ja nicht also 680 Ohm

jetzt wieder zu deinem Preoblem mit dem Strom der ist jetzt ja etwas kleiner

I=U/R=12,4V/680 Ohm= 0,018A=18mA

Müsste hier nicht zuerst der GESAMT-Widestand aus Vorwiderstand + LED-Widerstand (Innenwiderstand?!?) ermittelt werden?

Wie man eine Reihenschaltung berechnet, ist mir eigentlich klar. Wenn ich einen 680 Ohm Widerstand und einen wegen mir 100 Ohm Widerstand in Reihe schalte, dann habe ich 780 Ohm und muss für den Strom wohl mit den 780 Ohm rechnen.

Die Frage ist also: Was ist mit dem Widerstand, den die LED hat? Oder geht der LED-Widerstand gegen Null, wenn die Durchlasssspannung erreicht ist?

Warum hast du in deiner Rechnung nur mit dem Vorwiderstand gerechnet, so, als gäbe es keine LED dahinter?

Oder habe ich jetzt etwas übersehen?

Mein Problem ist also nicht die Reihenschaltung, sondern vielmehr die Frage, ob sich eine LED wie ein Widerstand verhält, oder ob es da einen Sonderfall gibt? Wenn die Diode aber keinen Widerstand hat, wie kann sie dann aus Spannung und Strom Leistung erzeugen? Ich meine, dann würde so eine Diode das ohmsche Gesetzt doch ad absurdum führen.

Vielleicht habe ich aber auch einfach nur einen Knoten im Gehirn...

 

[paradox]

hab hiermal was für dich rausgesucht



Warum wird ein Vorwiderstand benötigt?

LEDs müssen immer mit einem Vorwiderstand betrieben werden. Das gilt auch dann, wenn eine Betriebsspannung zur Verfügung steht, die der LED-Durchflussspannung entspricht. Der Vorwiderstand dient zum einen zum Begrenzen der Spannung, in dem sich die Betriebsspannung zwischen Vorwiderstand und LED aufteilt. An der LED stellt sich ein fester vorher bekannter Spannungsabfall ein. Die Durchlassspannung der Leuchtdiode, die allerdings nicht allzu konstant und unter Exemplarstreuung leidet. Am Vorwiderstand fällt der Rest der Betriebsspannung ab.
Was noch viel wichtiger ist, der Vorwiderstand begrenzt den Strom, der durch die LED fließt. Der Grund, warum eine Strombegrenzung notwendig ist, ist schnell erklärt.

Eine Leuchtdiode ist kein ohmscher Verbraucher, dessen Widerstand immer gleich ist. Eine Leuchtdiode ist ein Halbleiter, dessen Widerstand nach Anlegen einer Spannung gegen Null sinkt. Das bedeutet, der Strom steigt rein theoretisch unendlich an. Das bedeutet, die Leuchtdiode ist ein sehr stromhungriger Halbleiter. Doch zu viel Strom verträgt die Leuchtdiode nicht. Zu viel Strom zerstört die Leuchtdiode.
Vor der Zerstörung tritt erst ein Temperaturanstieg ein. Die Leuchtdiode wird wärmer. Bekanntlich leiten warme Halbleiter besser als kalte. Es folgt also ein weiterer Stromanstieg, der dazu führt, dass die LED heiß und letztendlich zerstört wird. Dieser Effekt wird in der Regel durch Spannungsschwankungen oder normale Temperaturanstiege während des Betriebs hervorgerufen.

Idealerweise begrenzt man den Strom mit einer Konstant-Stromquelle, da eine LED ein stromabhängiger Halbleiter ist. Am einfachsten geht es mit einem Vorwiderstand, der den Strom auf den vom Hersteller angegebenen Wert begrenzt (meist 20 mA). In der Regel tut es dann auch ein noch kleinerer Strom (z. B. 10 bis 15 mA).




quelle http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201111.htm[/url]

 

[Hans-Georg]

hab hiermal was für dich rausgesucht

Super, das dürfte meine Frage beantworten.
Vielen Dank für deine Mühe!

Gruß,
Hans-Georg