LED und Widerstände: Vorwiderstand berechnen leicht gemacht

Den Vorwiderstand für eine LED berechnest du mit R = (U_Quelle − U_LED) / I_LED: Zieh die Durchlassspannung der LED (rot etwa 2 Volt, weiss etwa 3,2 Volt) von der Batteriespannung ab und teile das Ergebnis durch den gewünschten Strom, meist 0,02 Ampere. Am 9-Volt-Block braucht eine rote LED also (9 − 2) / 0,02 = 350 Ohm - aufgerundet auf den nächsten Standardwert nimmst du 390 Ohm. Die fertig durchgerechnete Tabelle für alle gängigen Batteriespannungen findest du weiter unten, dazu alles über Polung, Belastbarkeit und das Verschalten mehrerer LEDs.

LED-Grundlagen: Polung und der wichtigste Merksatz

Eine LED ist eine Diode - sie lässt Strom nur in einer Richtung durch und leuchtet auch nur dann. Deshalb musst du sie richtig herum anschliessen:

• Langes Bein = Anode = Plus. Merksatz: das lange Bein zum langen Wort “Plus… pol”.
• Kurzes Bein = Kathode = Minus. Zusätzlich ist der Gehäuserand auf der Kathodenseite abgeflacht - praktisch, wenn die Beine schon gekürzt sind.
• Falsch herum angeschlossen leuchtet die LED einfach nicht. Bei Kleinspannungen bis etwa 5 Volt nimmt sie dabei in der Regel keinen Schaden - umdrehen genügt.

Und der wichtigste Merksatz der LED-Bastelei: Niemals eine LED ohne Vorwiderstand direkt an eine Batterie oder ein Netzteil anschliessen. Eine LED regelt ihren Strom nicht selbst; ohne Begrenzung steigt er lawinenartig an, die LED wird heiss und stirbt - manchmal sofort mit einem leisen Knacken, manchmal schleichend über Stunden. Die einzige Ausnahme ist der klassische Knopfzellen-Trick: Eine 3-Volt-Zelle (CR2032) zwischen die Beine geklemmt, langes Bein an Plus, dient als kurzer Funktionstest, weil der hohe Innenwiderstand der Knopfzelle den Strom von selbst begrenzt. Zum Testen in Ordnung, als Dauerlösung nicht gedacht.

Typische Durchlassspannungen, also die Spannung, die an der leuchtenden LED selbst abfällt: rote und gelbe LEDs etwa 1,8 bis 2,2 Volt, grüne, blaue und weisse etwa 2,9 bis 3,4 Volt. Der Standardstrom für 5-Millimeter-LEDs liegt bei 20 Milliampere; schon 5 bis 10 Milliampere reichen aber für gut sichtbares Leuchten und schonen die Batterie.

Die Vorwiderstand-Formel mit Beispiel

Die Formel ist simpel und steckt hinter jeder LED-Schaltung:

R = (U_Quelle − U_LED) / I_LED

Der Widerstand muss genau die Spannung “verbrennen”, die nach Abzug der LED-Durchlassspannung übrig bleibt, und zwar bei dem Strom, den die LED bekommen soll. Ein Beispiel in Worten: Du willst eine rote LED (2,0 Volt Durchlassspannung) mit 20 Milliampere an einem 9-Volt-Block betreiben. Am Widerstand müssen also 9 minus 2 gleich 7 Volt abfallen. 7 Volt geteilt durch 0,02 Ampere ergibt 350 Ohm. Diesen Wert gibt es nicht zu kaufen - Widerstände werden in genormten Stufen gefertigt, der gängigsten Reihe E12 (10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 und deren Zehnerpotenzen). Du rundest immer auf den nächsthöheren E12-Wert auf, hier also 390 Ohm: Etwas weniger Strom macht die LED unmerklich dunkler, etwas mehr Strom verkürzt ihr Leben.

Beispieltabelle: Vorwiderstände für gängige Spannungen

Alle Werte für 20 Milliampere, gerechnet mit 2,0 Volt für Rot und 3,2 Volt für Weiss, aufgerundet auf den nächsthöheren E12-Wert:

Spannungsquelle	Rote LED (2,0 V)	Weisse LED (3,2 V)
4,5 V (3 Zellen AA/AAA)	125 Ω → 150 Ω	65 Ω → 68 Ω
5 V (USB)	150 Ω → 150 Ω	90 Ω → 100 Ω
9 V (Blockbatterie)	350 Ω → 390 Ω	290 Ω → 330 Ω
12 V (Netzteil/Bleiakku)	500 Ω → 560 Ω	440 Ω → 470 Ω

Links steht jeweils der rechnerische Wert aus der Formel, rechts der E12-Wert, den du tatsächlich kaufst und einlötest. Für gedimmtes, batterieschonendes Leuchten mit 10 Milliampere verdoppelst du die rechnerischen Werte einfach und rundest neu - am 9-Volt-Block wären das für Rot 700 Ohm, also 820 Ohm aus der E12-Reihe.

Belastbarkeit: reicht ein 1/4-Watt-Widerstand?

Der Widerstand setzt die überschüssige Spannung in Wärme um - er muss diese Leistung aushalten. Die Rechnung: P = U_R × I, also die am Widerstand abfallende Spannung mal Strom. Der härteste Fall in der Tabelle ist die rote LED an 12 Volt: Am Widerstand fallen rund 10 Volt ab, mit dem 560-Ohm-Widerstand fliessen knapp 18 Milliampere, macht etwa 0,18 Watt. Ein üblicher 1/4-Watt-Widerstand (0,25 W) reicht damit für alle Beispiele - er wird an 12 Volt fühlbar warm, das ist normal und in Ordnung. Erst bei höheren Spannungen oder mehr Strom greifst du zu 1/2 Watt. Bei 4,5 bis 5 Volt bleibt die Verlustleistung unter 0,05 Watt, da langweilt sich sogar der kleinste Widerstand.

Widerstandswerte ablesen: der Farbcode

Den Wert eines Widerstands liest du an seinen Farbringen ab. Bei den üblichen Ausführungen mit vier Ringen stehen die ersten beiden Ringe für Ziffern, der dritte für den Multiplikator (die Anzahl Nullen), der vierte - meist gold - für die Toleranz. Ein 390-Ohm-Widerstand trägt Orange-Weiss-Braun (3, 9, eine Null), ein 68-Ohm-Widerstand Blau-Grau-Schwarz (6, 8, keine Null). Wer sich beim Ablesen unsicher ist oder gemischte Restbestände sortiert, misst schneller nach: Jedes Multimeter zeigt den Wert im Ohm-Bereich direkt an - für die Bastelkiste ohnehin eine lohnende Anschaffung.

Mehrere LEDs: Reihe oder parallel?

Sobald du mehr als eine LED verbauen willst, gibt es zwei Wege - und einen klassischen Fehler:

Reihenschaltung: sparsam und elegant

In Reihe geschaltete LEDs (Kathode der einen an die Anode der nächsten) teilen sich denselben Strom, ihre Durchlassspannungen addieren sich. Drei rote LEDs in Reihe brauchen zusammen etwa 6 Volt - an einem 9-Volt-Block bleibt für den Widerstand (9 − 6) / 0,02 = 150 Ohm, ein fertiger E12-Wert. Ein einziger Widerstand genügt für die ganze Kette, und es wird kaum Energie verheizt. Die Grenze: Die Summe der LED-Spannungen muss deutlich unter der Quellenspannung bleiben - mindestens 1 bis 2 Volt Reserve für den Widerstand einplanen, sonst wird die Helligkeit instabil. Zwei weisse LEDs (zusammen 6,4 Volt) an 9 Volt gehen sich mit einem 130-Ohm-Rechenwert (E12: 150 Ohm) noch gut aus, drei (9,6 Volt) nicht mehr.

Parallelschaltung: jede LED bekommt ihren eigenen Widerstand

Parallel geschaltete LEDs hängen alle direkt an der Quelle - und hier gilt die eiserne Regel: jede LED bekommt ihren eigenen Vorwiderstand. Der verlockende Sparansatz, mehrere LEDs an einem gemeinsamen Widerstand zu bündeln, geht schief: Keine zwei LEDs haben exakt dieselbe Durchlassspannung, die “niedrigste” reisst den Grossteil des Stroms an sich, wird heiss und fällt zuerst aus. Danach verteilt sich ihr Strom auf die übrigen, die dadurch ebenfalls überlastet werden - ein Dominoeffekt. Mit einem eigenen Widerstand pro LED (die Werte aus der Tabelle gelten unverändert) läuft dagegen jede stabil, und der Ausfall einer einzelnen stört die anderen nicht.

Wichtig bei beiden Varianten: Rechne den Gesamtstrom nach. Zehn parallele LEDs mit je 20 Milliampere ziehen 200 Milliampere - für einen 9-Volt-Block ist das viel (er ist damit in wenigen Stunden leer), für ein USB-Netzteil dagegen kein Problem.

Praxisprojekt: LED-Beleuchtung für Bastelprojekte

Die schönste Anwendung des Gelernten ist eine kleine, batteriebetriebene Beleuchtung - für die Vitrine, das Bücherregal, das Puppenhaus oder das Modellbau-Diorama. Genau mit solchen Basteleien haben unter diesem Domainnamen schon in den 2000er-Jahren Elektronik-Bastler ihre ersten Schaltungen gebaut, und das Rezept ist bis heute dasselbe:

Material: Batteriehalter für 3 Mal AA (4,5 Volt), Kippschalter oder Schiebeschalter, drei bis fünf warmweisse LEDs, passende Vorwiderstände (bei 4,5 Volt und Weiss: 68 Ohm pro LED, siehe Tabelle), Litze, Schrumpfschlauch. Alles zusammen kostet wenige Franken; Seitenschneider, Zange und Co. findest du in der Übersicht Bastelwerkzeug.

Aufbau:

1. Planen: Bei 4,5 Volt schaltest du die weissen LEDs parallel, jede mit eigenem 68-Ohm-Widerstand - für eine Reihenschaltung reicht die Spannung nicht (zwei weisse LEDs bräuchten schon 6,4 Volt).
2. Testen aufs Steckbrett oder fliegend: Erst eine LED mit Widerstand und Batteriehalter provisorisch verbinden. Leuchtet sie? Polung stimmt? Dann weiterbauen.
3. Löten: Widerstand ans lange Bein (Plus-Seite) jeder LED, alle Plus-Zweige an den Schalter, den Schalter an den Pluspol des Batteriehalters, alle Kathoden gemeinsam an Minus. Jede Lötstelle mit Schrumpfschlauch isolieren. Die Löttechnik dazu - vom Verzinnen bis zur Kegelkontrolle - steht Schritt für Schritt in der Anleitung Löten lernen.
4. Montieren: LEDs mit Heisskleber oder Klebepads im Regal oder in der Vitrine verstecken, Kabel entlang der Kanten führen, Batteriehalter an eine zugängliche Stelle.

Rechenprobe zum Schluss: Drei weisse LEDs an 4,5 Volt mit je 68 Ohm ziehen zusammen rund 57 Milliampere - drei AA-Zellen mit etwa 2000 Milliamperestunden leuchten damit gut 30 Stunden. Wer länger Licht will, nimmt sparsamere 10 Milliampere pro LED (130 Ohm rechnerisch, E12: 150 Ohm) und verdreifacht die Laufzeit fast.

Übrigens lohnt sich der Blick auf LEDs auch beim Reparieren: In Lichterketten, Spielzeug und Deko-Artikeln ist meist nicht die LED defekt, sondern eine Lötstelle oder ein Kabelbruch - typische Fälle aus der Kategorie Reparaturen, die mit Lötkolben, Messgerät und den Formeln von dieser Seite in einer Viertelstunde erledigt sind.