Wenn du LEDs in deinem PC verbauen möchtest, musst du auch einen Vorwiderstand verwenden, damit die LEDs mit dem korrekten Strom versorgt werden. In diesem Tutorial versuche ich leicht verständlich zu erklären, wie man die Größe dieses Widerstandes ausrechnet.
Hier siehst du, wie ein Widerstand aussieht. Dieses einfache Elektronikbauteil besitzt zwei Beinchen, an die du jeweils Leitungen anschließen kannst. DIE POLUNG EINES WIDERSTANDES IST EGAL, das heißt, du darfst den Widerstand anschließen, wie du möchtest und musst nicht auf eine Richtung achten.
Widerstände in verschiedenen Größen kannst du in jedem Elektronikfachgeschäft oder z.B. bei Reichelt kaufen. Ich empfehle Metallschichtwiderstände oder Metalloxidwiderstände zu kaufen, da sie recht günstig sind (0,08 Euro/Stk. bei Reichelt) und auch eine Toleranz von 1% einhalten. Das bedeutet, dass der tatsächliche Wert des Widerstandes nur um 1% vom angegebenen Wert abweichen darf. Normalerweise werden für einen Widerstand zwei Werte angegeben: Zum einen der Widerstandswert in der Einheit "Ohm" und die maximale Leistung, die der Widerstand aushält, mit der Einheit "Watt". Der Widerstandswert wird in der Elektrotechnik mit R abgekürzt, die maximale Leistung mit Pmax.
Die LEDs, die du kaufst, wurden beim Händler auch mit zwei Werten verkauft. Auf der Reichelt-Webseite kannst du diese Werte in den Details der LED ansehen. Am besten kaufst du LEDs aber bei PPP-Elektronik, weil sie dort in den meisten Fällen günstiger als bei Reichelt sind. Zu den LEDs wird eine Betriebsspannung mit dem Buchstabe U angegeben und ein Strom mit dem Buchstabe I.
Hier siehst du eine typische Aufstellung für mehrere LEDs. Eine kleine Anzahl (aber nicht unbedingt 3) LEDs werden in Strängen jeweils mit einem Widerstand in Reihe geschaltet. Dabei ist nicht wichtig, an welcher Stelle sich der Widerstand im Strang befindet. Diese Stränge werden dann wiederum mit der Spannungsquelle im PC parallel geschaltet. Genau wie auf der Zeichnung, nur dass die Anzahl der LEDs pro Strang und die Anzahl der Stränge variieren kann.
Vorerst erkläre ich, was bei einem Strang zu beachten ist. In einem Strang sollten nur gleiche LEDs verwendet werden, da LEDs mit verschiedenen Stromangaben mit den gleichen Stromwerten versorgt würden. Die LEDs im Strang dürfen maximal eine so große Spannung benötigen, wie die Spannungsquelle zur Verfügung stellt, also 5 Volt oder 12 Volt im PC. Benutzt du also beispielsweise LEDs mit einer angegebenen Spannung (U) von 3,5V (=Volt), dann kannst du davon maximal 3 Stück in einem Strang verwenden, denn 3 * 3,5V sind 10,5V. Bei 4 LEDs würde man schon auf 14V kommen (4 * 3,5V). Das wäre aber mehr als 12V und somit reicht die Spannungsquelle nicht aus. In unserem Bespiel verwenden wir jetzt also 3 LEDs mit je einer Spannung von 3,5V. Der Computer stellt uns 12V zur Verfügung, die 3 LEDs benötigen aber nur 10,5V. Übrig bleiben also 1,5V (12V - 10,5V = 1,5V). Der Widerstand ist jetzt dafür da, um diese Spannung zu kompensieren. Sein Wert berechnet sich nun durch die Formel R = U / I, also der Widerstandswert = 1,5V (die im Strang übrig sind) geteilt durch 0,03A (Stromangabe einer LED. Die Ströme werden nicht zusammenaddiert). Also 1,5V / 0,03A = 50 Ohm (anders als im Bild oben!). Es würde für diesen Strang ein 50 Ohm-Widerstand benötigt. Wenn du einmal auf einen krummeren Wert kommst, dann wähle einfach einen Widerstand, der ähnlich groß ist. Der Widerstand muss nicht exakt so groß wie das ausgerechnete Ergebnis sein. Es reicht, wenn er möglichst ähnlich ist. Erhälst du als Ergebnis z.B. 465 Ohm, dann wirst du merken, dass es keine 465 Ohm-Widerstände gibt. Nimm in diesem Fall einfach einen 470 Ohm-Widerstand.
Jetzt haben wir aber noch nicht gewonnen. Nun muss noch der Widerstandstyp ausgewählt werden. Dazu müssen wir die Verlustleistung berechnen, die am Widerstand abfällt. Durch die Verlustleistung entsteht Wärme, die der Widerstand nur bis zu einer gewissen Menge vertragen kann. Die Verlustleistung wird durch die Formel P = U * I bewerkstelligt. P ist die Leistung, die am Widerstand abfällt und die der Widerstand dauerhaft überleben können muss. U ist die Spannung am Widerstand und I ist der Strom im Zweig, also die 0,03A einer LED. Für unser Beispiel ergibt sich P = 1,5V * 0,03A. P ist also 0,045 Watt oder auch 45 mW (Milliwatt). Wir können also einen einfachen Metallschicht- oder Kohleschichtwiderstand verwenden, die mit einer Leistung von 0,25 Watt (1/4 Watt) angegeben werden und günstig sind. Würde die Leistung am Widerstand diesen Wert übersteigen, muss ein stärkerer Widerstand gewählt werden, der in der Regel deutlich größer und ein bisschen teurer ist. Meistens hat man aber eine wenig optimale Schaltung aufgestellt, wenn die Widerstände derart große Verlustleistungen haben. Im Zweifelsfall kann man sich von unserem interaktiven Tutorial eine optimale Schaltung erstellen lassen, die auf minimale Verlustleistungen ausgelegt ist.
So kannst du nun für jeden Strang einzeln vorgehen. Jeder Strang darf unterschiedlich viele und auch andere LEDs enthalten. Wichtig ist nur, dass die oben genannten "Regeln" eingehalten werden.
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