Der Vorwiderstand.
Eine LED darf nicht ohne Vorwiderstand betrieben werden. Die Diode ist ein nicht lineares Bauteil. Das gilt für jeden anderen Halbleiter auch. Das ohmsche Gesetz kann nicht angewendet werden. Es gilt NUR für lineare Bauteile. Auf Grund dieser Betrachtung werden wir weiter vorgehen.
Allgemeines:
Die gängigsten Spannungen in der Modellbahn sind 5V, 12V und 15V. Zur weiteren Betrachtung werden 12V als Versorgungsspannung angenommen.
Eine LED hat, in den meisten Fällen, eine maximale Stromaufnahme von 20mA (es gibt auch andere). Der Spannungsabfall an der LED ist abhängig von der Farbe der LED. Darüber gibt es Tabellen. Der Vorwiderstand wird als maximaler Wert bestimmt. Irgendwelche Trimmer sind ungeeignet. Das gilt für Parallel- und Reihenschaltung von LEDs.
Der Vorwiderstand (lineares Bauteil) wird mit dem ohmschen Gesetz bestimmt.
Beispiel:
Bei 12V Eingangsspannung und 20mA Durchlassstrom auch „forward current“ genannt, errechnet sich der Widerstandswert wie folgt:
Z.B.⇒ LED- Farbe weiß:
Spannung an der LED = 3,3V.
Strom = max. 20mA.
Daraus folgt:
12V – 3,3V = 8,7V.
Diese Spannung muss am Vorwiderstand abfallen, wenn ein Strom von 20mA fließt.
R = U : I ⇒ 8,7V : 20mA = 435Ω.
Das ist die maximale Helligkeit der LED.
In der E-Reihe gibt es den Wert nicht. Der nächste wäre 470Ω.
Die gleiche Rechnung ist auch bei einer Reihenschaltung anzuwenden. Hier addieren sich die Spannungsabfälle der LEDs.
Bei gleichen technischen Daten ergibt sich dann:
drei LEDs a 3,3V sind 9,9V Spannungsabfall an den Dioden. Der Strom ist durch alle LEDs 20mA.
R = U : I ⇒ 2,1V : 20mA = 105Ω.