Die LED hängt am Netzteil. Der Strom wird eingeschaltet.
Einen Moment lang leuchtet sie rot, dann wird das Licht gelblich, und plötzlich knallt es laut. Übrig bleibt eine regelrecht geplatzte LED.
Genau das passiert einer LED ohne Vorwiderstand, und in der Bastelpraxis kommt es immer wieder vor, oft schneller als man denkt. Damit Ihnen das erspart bleibt, sollten Sie den LED-Vorwiderstand berechnen, bevor Sie zum ersten Mal Spannung an die Leuchtdiode anlegen.
Kurzantwort: Den LED-Vorwiderstand berechnen Sie mit R = (U_ges − U_LED) / I_LED. Bei 12 Volt, einer roten LED mit 2 Volt und 20 Milliampere ergeben sich 500 Ω. Im Handel wählen Sie den nächsthöheren Wert, zum Beispiel 560 Ω. Springen Sie direkt zum Rechner oder lesen Sie weiter, wie Sie auf die Zahlen kommen.
Vielleicht fragen Sie sich, wie viel Ohm Widerstand für eine LED überhaupt richtig sind, welcher Vorwiderstand bei 5 Volt oder bei 12 Volt passt und ob eine LED auch ohne Vorwiderstand läuft. Häufig steht zusätzlich die Frage im Raum, wie sich der Vorwiderstand bei mehreren LEDs in Reihe oder parallel verändert. Auf alle diese Fragen finden Sie unten eine Antwort, dazu Tabellen mit fertigen Werten für die gängigen Spannungen und LED-Farben. Außerdem finden Sie auf der Seite einen einfachen Onlinerechner für den LED-Vorwiderstand.
LED-Vorwiderstand berechnen: zuerst die Formel
Den Vorwiderstand schalten Sie in Reihe mit der LED. Der LED-Widerstand begrenzt den Strom auf den Wert, den die LED verträgt. Die Formel dafür lautet:
R = (U_ges − U_LED) / I_LED
R ist der gesuchte LED-Vorwiderstand in Ohm. U_ges ist die Versorgungsspannung, zum Beispiel die 12 Volt eines Netzteils. U_LED ist die Durchlassspannung der LED. So heißt die Spannung, die an der leuchtenden LED abfällt. I_LED ist der Strom, mit dem die LED leuchten soll, in Ampere.
Dahinter steckt das Ohmsche Gesetz und seine Anwendung auf Spannung, Strom und Widerstand:
Spannung ist gleich Widerstand mal Strom. Die Durchlassspannung einer LED ist vorgegeben, ebenso der Strom für die LED. Den Rest der Spannung muss der Widerstand übernehmen. Beide führen denselben Strom, da Vorwiderstand und LED eine Reihenschaltung bilden. Deshalb liefert die Restspannung geteilt durch den Strom den passenden Widerstandswert.
Dazu ein Beispiel:
Ihr Netzteil liefert 12 Volt, die rote LED hat 2 Volt Durchlassspannung und soll mit 20 Milliampere leuchten. Dann rechnen Sie (12 V − 2 V) / 0,02 A = 500 Ω. Aber wichtig: Achten Sie auf die Einheit. 20 Milliampere entsprechen 0,02 Ampere. Vergessen Sie die Umrechnung, liegt das Ergebnis um den Faktor 1000 daneben.
LED-Vorwiderstand online berechnen
Geben Sie Betriebsspannung, LED-Spannung und gewünschten LED-Strom ein. Der Rechner ermittelt den benötigten Vorwiderstand und die Verlustleistung des Widerstands.
Hinweis zur Verlustleistung: Der Rechner zeigt die Verlustleistung für den exakt berechneten Widerstand. Im Beispiel sind das bei 500 Ω genau 0,200 W. In der Regel greifen Sie zum nächsthöheren Standardwert, hier zum Beispiel 560 Ω. Damit fließt natürlich auch etwas weniger Strom.
Warum braucht eine LED überhaupt einen Vorwiderstand?
Eine Glühlampe begrenzt ihren Strom durch ihren eigenen Widerstand. Eine LED verhält sich aber etwas anders, da es sich um ein Halbleiterbauteil handelt. Unterhalb ihrer Durchlassspannung leitet sie praktisch gar nicht. Wenige Zehntelvolt darüber fließt schon ein großer Strom.
Die Kennlinie, also der Zusammenhang zwischen Spannung und Strom, steigt extrem steil an. Denken Sie an ein Schleusentor: Solange es geschlossen bleibt, fließt nichts. Öffnet es sich nur einen Spalt weiter, rauscht plötzlich die ganze Flut hindurch.
Ein Netzteil hält seine Spannung konstant und liefert jeden Strom, den der Verbraucher zieht. Die LED zieht ohne Begrenzung aber viel mehr, als sie verträgt. Sie erwärmt sich, und mit steigender Temperatur sinkt ihre Durchlassspannung in der Regel etwas.
Warum der LED-Strom plötzlich so ansteigt
Bei einer LED reicht schon eine kleine Spannungsänderung für einen großen Stromanstieg.
Der entscheidende Punkt lässt sich mit dem Widerstand veranschaulichen. Nach dem Ohmschen Gesetz führt ein kleinerer Widerstand bei gleicher Spannung zu einem größeren Strom. Bei einer LED sinkt der wirksame beziehungsweise insbesondere der differentielle Widerstand mit zunehmendem Strom sehr stark. Deshalb führt schon eine geringfügig höhere Spannung zu einem überproportional großen Stromanstieg.
Genau hier liegt die Gefahr beim direkten Anschluss an eine Spannungsquelle. Das Netzteil stellt seine Spannung bereit, während die LED aufgrund ihrer steilen Kennlinie versucht, immer mehr Strom aufzunehmen. Gibt es keine Strombegrenzung, kann dieser Strom weit über dem zulässigen Betriebsstrom der LED liegen.
Höhere Spannung → mehr Strom → Erwärmung → geringere Durchlassspannung → noch mehr Strom
Mit steigender Temperatur sinkt die Durchlassspannung einer LED in der Regel etwas. Bei einer unveränderten Versorgungsspannung kann dadurch der Strom weiter zunehmen. Die LED erwärmt sich dadurch noch stärker. Ohne eine geeignete Strombegrenzung kann dieser Vorgang schließlich zur Überhitzung und zur Zerstörung des Halbleiterkristalls führen. Deshalb wird eine LED grundsätzlich mit einer passenden Strombegrenzung betrieben, beispielsweise durch einen Vorwiderstand oder eine geeignete Konstantstromquelle.
Differentieller Widerstand, kurz erklärt
Ein normaler Widerstand hat immer denselben Wert, egal wie viel Strom fließt. Eine LED nicht. Ihr Widerstand hängt davon ab, wo auf der Kennlinie sie gerade arbeitet. Der differentielle Widerstand beschreibt dieses Verhalten: Er gibt an, wie stark sich der Strom ändert, wenn Sie die Spannung ein kleines Stück verändern (Spannungsänderung geteilt durch Stromänderung). Bei einer LED über der Durchlassspannung ist er sehr klein, weil die Kennlinie steil ansteigt. Wäre er zum Beispiel 5 Ω, brächten schon 0,1 Volt mehr Spannung etwa 20 Milliampere mehr Strom.
Wie viel Ohm Widerstand für eine LED? Die drei Werte, die Sie brauchen
Die Versorgungsspannung lesen Sie am Netzteil ab. Messen Sie sie besser mit einem Multimeter nach. Einfache Steckernetzteile ohne Stabilisierung liefern ohne Last oft mehr, als aufgedruckt ist.
Die Durchlassspannung hängt vom Halbleitermaterial ab und damit von der Farbe. Rote LEDs brauchen wenig, blaue und weiße deutlich mehr. Die folgende Tabelle nennt Richtwerte.
| LED-Farbe | Durchlassspannung (Richtwert) | Üblicher Betriebsstrom |
| Rot | 1,8 bis 2,2 V | 10 bis 20 mA |
| Orange, Gelb | 2,0 bis 2,2 V | 10 bis 20 mA |
| Grün | 2,0 bis 3,4 V (je nach Typ) | 10 bis 20 mA |
| Blau | 2,8 bis 3,4 V | 10 bis 20 mA |
| Weiß | 2,8 bis 3,4 V | 10 bis 20 mA |
| Infrarot | 1,2 bis 1,6 V | je nach Typ, siehe Datenblatt |
Die Durchlassspannungen in der Tabelle sind Richtwerte, keine Messwerte.
Der Strom steht im Datenblatt. Bei üblichen 5-mm-LEDs gelten 20 Milliampere als Maximalwert. Für eine gute Helligkeit reichen oft 10 bis 15 Milliampere, und die LED lebt länger. Sogenannte Low-Current-LEDs kommen häufig mit etwa 2 Milliampere aus. Maßgeblich bleibt immer das Datenblatt. Die Tabellenwerte sind nur Anhaltspunkte.
Den passenden Widerstandswert wählen: E12, E24 und die Sache mit dem Aufrunden
Der Rechner liefert 500 Ohm. Diesen Wert gibt es nicht in jeder Widerstandsreihe. Handelsübliche Widerstände folgen genormten Stufen, den E-Reihen. Die E12-Reihe kennt zwölf Werte pro Zehnerpotenz, zum Beispiel 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680 und 820 Ohm. Die feiner abgestufte E24-Reihe enthält zusätzlich 510 Ohm.
Wählen Sie im Zweifel den nächsthöheren Wert. Dann fließt etwas weniger Strom, die LED leuchtet minimal dunkler und hält länger. Mit 560 statt 500 Ohm fließen bei 12 Volt und einer roten LED rund 18 statt 20 Milliampere. Den Helligkeitsunterschied bemerkt das Auge kaum.
Tipp: Ein größerer LED-Widerstand spart Strom
Ein etwas größerer Vorwiderstand senkt den LED-Strom und damit die Leistungsaufnahme. Das lohnt sich bei Kontrollleuchten in Geräten mit Batterie. Die LED leuchtet dann ein wenig dunkler, bleibt aber gut sichtbar.
LED-Vorwiderstand berechnen für 5 V, 12 V und 24 V: Tabelle mit fertigen Werten
Die folgende Tabelle rechnet mit 20 Milliampere für eine LED. Rote, gelbe und grüne Standard-LEDs setzt sie mit 2 Volt an, blaue und weiße mit 3,2 Volt. Der gewählte Wert ist der nächsthöhere Widerstand aus der E12-Reihe. Die Spalten zeigen den tatsächlichen Strom und die Verlustleistung, welche der Widerstand in Wärme umsetzt.
| Versorgung | LED-Typ | Berechnet | Gewählt (E12) | Strom real | Leistung am Widerstand |
| 3,3 V | Rot, Gelb, Grün | 65 Ω | 68 Ω | ca. 19 mA | ca. 0,03 W |
| 5 V | Rot, Gelb, Grün | 150 Ω | 150 Ω | 20 mA | 0,06 W |
| 5 V | Blau, Weiß | 90 Ω | 100 Ω | 18 mA | ca. 0,03 W |
| 9 V | Rot, Gelb, Grün | 350 Ω | 390 Ω | ca. 18 mA | ca. 0,13 W |
| 9 V | Blau, Weiß | 290 Ω | 330 Ω | ca. 18 mA | ca. 0,10 W |
| 12 V | Rot, Gelb, Grün | 500 Ω | 560 Ω | ca. 18 mA | ca. 0,18 W |
| 12 V | Blau, Weiß | 440 Ω | 470 Ω | ca. 19 mA | ca. 0,17 W |
| 24 V | Rot, Gelb, Grün | 1100 Ω | 1,2 kΩ | ca. 18 mA | ca. 0,40 W |
| 24 V | Blau, Weiß | 1040 Ω | 1,2 kΩ | ca. 17 mA | ca. 0,36 W |
Blaue oder weiße LEDs an 3,3 Volt fehlen mit Absicht. Es bleibt kaum Restspannung übrig. Der Vorwiderstand würde winzig, und schon kleine Schwankungen der Spannung änderten den Strom stark. Verwenden Sie hier nach Möglichkeit eine höhere Versorgungsspannung oder eine Konstantstromquelle.
Welche Leistung muss der Vorwiderstand aushalten?
Der Widerstand wandelt die Restspannung in Wärme um. Die Verlustleistung berechnen Sie mit P = (U_ges − U_LED) × I. Bei 12 Volt und einer roten LED sind das rund 10 Volt mal 0,018 Ampere, also etwa 0,18 Watt. Ein üblicher Widerstand mit 0,25 Watt ist zwar rechnerisch noch ausreichend, nach der Faustregel unten ist ein 0,5-Watt-Typ aber die bessere Wahl.
Bei 24 Volt sieht es anders aus. Dort liegen rund 0,4 Watt am Widerstand an. Ein 0,25-Watt-Typ wäre überlastet. Nehmen Sie mindestens 0,5 Watt, besser 1 Watt. Als Faustregel gilt: Lasten Sie einen Widerstand höchstens zur Hälfte seiner Nennleistung aus.
Tipp: Widerstände nicht bis zur Nennleistung ausreizen
Ein Widerstand verträgt zwar seine Nennleistung, wird dabei aber heiß. Die Hitze belastet ihn selbst und die Bauteile in seiner Nähe, besonders im Dauerbetrieb. Nutzen Sie deshalb höchstens die Hälfte der Nennleistung. Bei 0,18 Watt Verlustleistung ist ein 0,5-Watt-Typ die bessere Wahl als ein 0,25-Watt-Typ.
LED-Vorwiderstand bei Reihenschaltung und Parallelschaltung
In Reihe addieren Sie die Durchlassspannungen der LEDs. Drei rote LEDs an 12 Volt brauchen zusammen etwa 6 Volt. Es bleiben 6 Volt für den Widerstand: 6 V / 0,02 A = 300 Ω. Aus der E12-Reihe passen 330 Ω. In allen LEDs fließt derselbe Strom, und Sie brauchen nur einen Widerstand. Die Summe der Durchlassspannungen muss dabei deutlich unter der Versorgungsspannung bleiben, sonst leuchtet die Kette nicht oder nur schwach.
Tipp: LEDs in Reihe sollten zueinander passen
Kombinieren Sie in einer Reihenschaltung nur LEDs mit demselben Betriebsstrom, am besten sogar LEDs mit den gleichen technischen Daten. Durch alle LEDs fließt derselbe Strom. Die LED mit dem niedrigsten zulässigen Strom bestimmt deshalb, wie viel Sie der Kette zumuten dürfen.
Parallel gilt eine andere Regel: Jede LED benötigt ihren eigenen Vorwiderstand. Die Durchlassspannungen streuen von Bauteil zu Bauteil leicht. Teilen sich mehrere LEDs einen gemeinsamen Widerstand, zieht die LED mit der niedrigsten Durchlassspannung den größten Anteil des Stroms. Sie erwärmt sich stärker, ihre Durchlassspannung sinkt weiter, und sie nimmt noch mehr Strom auf. Fällt sie aus, müssen die übrigen LEDs den Strom allein tragen. Mit einem Widerstand pro LED vermeiden Sie diese Kettenreaktion.
Mehr Infos und Beispiele zu LED-Schaltungen sowie Infos zu Leuchtdioden finden Sie im verlinkten Beitrag.
Warum leuchtet die LED-Leiste nicht? Ein Beispiel aus der Praxis
Ein zweiter Vorfall zeigt, dass der Vorwiderstand auch dann eine Rolle spielt, wenn man ihn gar nicht sieht. Eine LED-Leiste sollte leuchten. Angeschlossen war eine Spannung von etwa 3 Volt. Es tat sich gar nichts. Erst nach einer Weile kam die Idee auf, dass die LEDs darin schon mit Vorwiderständen versehen sein könnten. Und tatsächlich: Die LED-Zeilen trugen bereits Vorwiderstände für eine Spannung von 12 Volt.
Der Grund für die dunkle Leiste liegt auf der Hand. Bei solchen Leisten sitzen häufig mehrere LEDs in Reihe mit einem Widerstand. Schon zwei oder drei LEDs brauchen zusammen mehr als 3 Volt, um überhaupt zu leuchten. Die Leiste blieb also dunkel, weil die Spannung zu niedrig war. Prüfen Sie deshalb bei fertigen Leisten immer den Aufdruck oder das Datenblatt. Betreiben Sie eine Leiste mit der Spannung, für die sie gebaut ist. Einen zusätzlichen Vorwiderstand brauchen Sie dann in aller Regel nicht.
Typische Fehler beim LED-Vorwiderstand
Der häufigste Fehler ist die Verwechslung von Milliampere und Ampere. Danach folgt die falsche Spannung: Dazu ein Beispiel: Sie rechnen mit den aufgedruckten 12 Volt, das Netzteil liefert unbelastet aber 15 Volt. Dann überschreitet der Strom den geplanten Wert deutlich.
Auch die Polarität spielt eine Rolle. LEDs leuchten in Sperrrichtung nicht. Leuchtet die LED nur schwach, ist meist der Widerstand zu groß gewählt oder die Versorgungsspannung liegt kaum über der Durchlassspannung.
Kann man eine LED ohne Vorwiderstand betreiben?
Ohne jede Strombegrenzung geht es nicht. Das zeigt das Bild vom Anfang: rot, gelb, Knall. Es gibt aber Alternativen zum klassischen Vorwiderstand. Eine Konstantstromquelle, oft als LED-Treiber verkauft, regelt den Strom selbst und hält ihn bei schwankender Spannung stabil. In Beleuchtung und Taschenlampen ist das gängig. Beim Testen können Sie auch ein einstellbares Labornetzteil mit Strombegrenzung nutzen.
Mehr Infos zu elektronischen Schaltungen zum Nachbauen finden Sie im hier verlinkten Beitrag.
Am Anfang stand eine LED, die kurz rot aufleuchtete und dann mit einem Knall verschwand. Mit einem Widerstand für wenige Cent wäre das nicht passiert. Rechnen Sie vor dem Einschalten kurz nach: Versorgungsspannung, Durchlassspannung, Strom, dann die Formel. Danach leuchtet die LED wie vorgesehen und hält länger.
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FAQ: LED Widerstand berechnen
Eine LED kann den Strom nicht selbst ausreichend begrenzen. Der Vorwiderstand begrenzt den Strom und schützt die LED vor Überlastung.
Die Formel lautet: R = (U_ges − U_LED) / I_LED. Bei 12 V, 2 V LED Spannung und 20 mA ergibt sich beispielsweise 500 Ω.
Wählen Sie vorzugsweise den nächsthöheren verfügbaren Wert. Bei 500 Ω wären beispielsweise 560 Ω geeignet. Dadurch fließt etwas weniger Strom durch die LED.
Sie berechnen zunächst den Spannungsabfall am Widerstand und multiplizieren ihn mit dem Strom: P = U_R × I. Bei 10 V und 20 mA entstehen beispielsweise 0,2 W Verlustleistung.
Wählen Sie die Nennleistung am besten rund doppelt so hoch wie die berechnete Verlustleistung. Bei 0,2 W passt ein Widerstand mit 0,5 W.
In Reihe genügt ein Widerstand. Die Durchlassspannungen addieren sich, und durch alle LEDs fließt derselbe Strom. Die LEDs sollten möglichst für denselben Betriebsstrom ausgelegt sein und idealerweise vom gleichen Typ stammen. Parallel bekommt jede LED einen eigenen Vorwiderstand.
Bei einer roten LED (2 V) und 20 mA ergeben sich 500 Ω. Im Handel wählen Sie 560 Ω (E12) oder 510 Ω (E24). Für blaue und weiße LEDs (etwa 3,2 V) rechnen Sie mit 440 Ω, gewählt 470 Ω.
Für eine rote LED mit 20 mA sind es 150 Ω. Für blaue und weiße LEDs passen etwa 100 Ω.
Nein, nicht an einer festen Spannung. Der Strom steigt sonst schnell über den zulässigen Wert, und die LED fällt aus. Alternativen sind eine Konstantstromquelle (LED-Treiber) oder ein Labornetzteil mit eingestellter Strombegrenzung.
Das hängt von Versorgungsspannung, LED-Farbe und Strom ab. Bei 20 mA passen für eine rote LED etwa 150 Ω an 5 V, 560 Ω an 12 V und 1,2 kΩ an 24 V. Blaue und weiße LEDs brauchen an 5 V etwa 100 Ω und an 12 V etwa 470 Ω.
Über den Autor
Gerd Weichhaus beschäftigt sich seit vielen Jahren praktisch mit Elektronik, Reparaturtechnik und der Fehlersuche an elektronischen Geräten. Er ist außerdem Autor von Fachbüchern zu Netzteilen und elektronischen Grundlagen.
Viele der beschriebenen Ursachen und Lösungen basieren auf praktischen Erfahrungen aus der Reparaturpraxis. Mehr über den Autor
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