LEDs in Reihe oder parallel schalten?

Wer mehrere LEDs gleichzeitig zum Leuchten bringen will, der stellt sich natürlich die Frage, ob man die LEDs in Reihe oder zueinander parallel schalten sollte.

Warum man keine LEDs parallel schalten sollte

Zwei LEDs wurden parallel geschaltet und mit einem einzigen Vorwiderstand von 1k2 gegen 12V geschaltet. Seltsamerweise leuchtet einer der LEDs heller als die andere. Woran liegt das?

Ganz einfach, die LED mit der geringeren Durchflussspannung bekommt mehr Strom. Das bedeutet, sie leuchtet heller.
Gleichzeitig muss man berücksichtigen, dass während der Spannungsunterschied nur gering ist, dass der Unterschied der Stromstärken groß ist. Das führt dann dazu, dass die LEDs unterschiedlich hell leuchten. Im schlimmsten Fall leuchtet nur eine der beiden LEDs. Zum Beispiel dann, wenn sie unterschiedlich farbig sind. Wenn das so ist, dann leuchtet immer die LED mit der geringsten Flussspannung.

Hierbei erkennt man, dass LEDs mit Strom gesteuert werden (Einstellung der Helligkeit).

Mehrere LEDs in Reihe ohne Vorwiderstand an einer Spannungsquelle betreiben

Theoretische würde es funktionieren mehrere LEDs ohne Vorwiderstand an einer Spannungsquelle zu betreiben. Das würde voraussetzen, dass die Spannungsquelle absolut konstant ist und die Spannung an den LEDs ebenso konstant sind und es auch bleiben. Dann könnte man einfach mehrere LEDs in Reihe schalten, die abfallende Spannung an den LEDs aus den Datenblättern suchen und die Spannungsquelle dementsprechend einstellen.

Aber, in der Praxis wird kaum eine Spannungsquelle absolut konstant sein. Die Exemplarstreuungen der LEDs wirken aber noch viel schlimmer. Die abfallende Spannung ist in der Regel immer anders. Das führt dazu, dass die ganze Berechnung für die Katz ist. Im ungünstigsten Fall fließt mehr Strom durch eine der Leuchtdioden. Sie wird wärmer. Und warme Halbleiter leiten besser, als kalte Halbleiter. Es folgt ein Anstieg des Stroms. Wieder steigt die Temperatur. Irgendwann steigt der Strom rasant an und zerstört eine der Leuchtdioden.

Wenn eine oder mehrere LEDs ausfallen, dann müssen die restlichen den „Stromüberschuss“ verkraften. Eine Stromzunahme bedeutet wiederum Wärme, die zu einem größeren Stromfluss führt. Die Folge ist, dass weitere LEDs kaputt gehen.

Die einzige Möglichkeit dem entgegen zu wirken, ist die Strombegrenzung durch eine Konstant-Stromquelle oder einen Vorwiderstand.

Vorwiderstand berechnen

Den Vorwiderstand legt man so aus, dass die LEDs nicht mit dem maximal zulässigen Strom betrieben werden, sondern dass sie noch einige mA Reserve haben. In der Regel kann man LEDs „untersteuere“. Das bedeutet, dass man einer LED nur soviel Strom zugesteht, dass sie mit 60 bis 75% der maximal möglichen Leuchtstärke leuchten. Für die meisten Anwendungsfälle reicht das vollkommen aus.

Fazit

So viel ist sicher, eine Reihenschaltung von LEDs ist wesentlich effizienter als eine Parallelschaltung. In der Reihenschaltung wird weniger Energie benötigt. Die Durchflussspannung der in Reihe geschalteten LEDs wird einfach addiert. Abzüglich der Betriebsspannung ergibt sich die Restspannung, die am Vorwiderstand abfällt. Und zusammen mit dem Durchflussstrom durch die LEDs ergibt sich der Wert des Vorwiderstands. Die Betriebsspannung sollte um die 1 bis 3 Volt größer sein, als die Summe der Durchflussspannungen der in Reihe geschalteten LEDs. Andernfalls wird der Widerstand sehr klein und nimmt einen eher ungünstigen Wert an.

6 Kommentare zu LEDs in Reihe oder parallel schalten?

  1. Zum Thema Leds parallel schalten.
    Hallo, es stimmt, man sollte besser keine Leds parallel schalten. Die Aussage im Beispiel ist aber nicht ganz richtig. An beiden Leds liegt immer die gleiche Spannung an! Die Led mit der niedrigeren U-f (f für forward, das ist die Spannung die sich bei einem bestimmten Strom einstellt) bestimmt diese Spannung. Also: gleiche Spannung an beiden Led, aber unterschiedliche Ströme. Die Aufteilung der Ströme ist praktisch nicht zu kalkulieren. Der Vorwiderstand soll aber den Strom begrenzen. Wenn man aber nicht weiß wie der Strom sich aufteilt, ist der Vorwiderstand wirkungslos. MfG R.W.

  2. Hallo,
    also ich habe eine Weihnachtsbeleuchtung mit je 6 Leds an 5 x Zweigen. Alle 30 LEDs sind parallel geschaltet. Von diesen Bäumen habe ich 4. Ich betreibe somit seit Jahren
    120 LED’s (rote und grüne) parallel und noch ist keine gestorben. Die Lichterzweige sind an 40 Tagen im Jahr für ca. 10h täglich an. Meine Erfahrung widerspricht dem Artikel. Man kann LED’s gleicher Produktionsreihe parallel schalten. Nur sollte man den Strom etwas niedriger wählen. Bei mir sind es nicht 30 x 20mA = 600mA sondern 30 x 14mA = 420mA Gesamtstrom.
    Gruss Hans

    PS. Ich betreibe auch 104 weisse LEDs über einen Brückengleichrichter direkt an 230V Netzspannung.
    Auch diese LED’s leuchten schon seit über 1200h.
    Der Strom ist hier allerdings auf 12mA eff. begrenzt.

  3. Hallo.
    Genau das Problem habe ich gerade, das meine XenonLED’s unterschiedlich hell leuchten.
    Ich habe 20x12V LED’s Parallel an 12V quelle direckt angeschlossen, aber leider muss ich feststellen das einige dunkler sind und andere wieder rumm heller, wo ist da der fehler nun zu finden?

  4. Hallo Andre,
    meine Erfahrung ist die zu unterschiedliche herstellerbedingte Durchlasspannung der LED’s. Ich habe in diesem Fall die LED’s (bei mir Farbe cyan) so ausgesucht, das sie ungefähr gleich hell leuchten. Das ging bei mir, da 5mm LED Massenware sind.
    Gruss Hans

  5. Wenn ich das richtig verstehe müsste ich eine „Stange“ von, sagen wir 60, Nichia NSPB-300A LEDs (max.30mA) in Reihe mit etwa 25mA*60 (1,5A) bei 3,7V (max.4V) betreiben ? Das Vergnügen wird mit Akkus 3,7V 1500mAh etwas kurz, denke ich. Oder ist hier ein Denkfehler ?

    App. Fehler.. die Diskussion (z.B. unter „LED-Taschenlampe“) über richtiges Deutsch, verwirren und lenken ab. Der Fehler wäre da schon in der Schreibweise LED’s statt LEDs (wie auch CDs und nicht CD’s) festzustellen. Trotzdem ist jedem klar was gemeint ist.

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