Die Idee
Die LED gibt ihre Spannung vor und lässt sich beim Strom nicht dreinreden. Also drehen wir den Spiess um: Wir setzen einen Widerstand in Reihe dazu und stellen über ihn den Strom ein.
Das geht, weil beide in Reihe liegen — und in Reihe fliesst überall derselbe Strom (Modul 4). Der Strom, den der Widerstand zulässt, ist damit zwangsläufig auch der Strom durch die LED.
Die fertige Schaltung: GPIO-Pin → Widerstand → Anode der LED → Kathode an Masse. Eingetragen sind die beiden Spannungsabfälle: 1.3 V über dem Widerstand und 2.0 V über der LED. Zusammen die 3.3 V, die der Pin ausgibt — die Maschenregel aus Modul 4.
Die Rechnung in drei Schritten
Schritt 1: Wie viel Spannung bleibt für den Widerstand übrig?
Die LED nimmt sich ihre Durchlassspannung. Der Rest fällt über dem Widerstand ab:
U(R) = U(Versorgung) − U(F) = 3.3 V − 2.0 V = 1.3 V
Schritt 2: Welchen Strom willst du?
Für eine normale Anzeige-LED sind 10 mA ein guter Wert — deutlich sichtbar und weit unter jeder Grenze. Moderne LEDs leuchten oft schon bei 2 bis 5 mA hell genug.
Schritt 3: Ohmsches Gesetz, angewandt auf den Widerstand.
R = U(R) / I = 1.3 V / 0.010 A = 130 Ω
Alles zusammen als eine Formel:
R = (U(Versorgung) − U(F)) / I
Beachte, dass in dieser Formel U(R) steht und nicht die Versorgungsspannung. Genau das war die Warnung aus Modul 3: U, R und I gehören zu demselben Bauteil.
Vom Rechenwert zum kaufbaren Bauteil
130 Ω gibt es in der E12-Reihe nicht. Zur Wahl stehen 120 Ω und 150 Ω. Welchen nimmst du?
Im Zweifel den grösseren.
Ein grösserer Widerstand bedeutet weniger Strom — die LED leuchtet minimal schwächer, aber alles bleibt sicher innerhalb der Grenzen. Ein kleinerer Widerstand bedeutet mehr Strom, und der geht in Richtung der Grenzwerte.
Mit 150 Ω fliesst tatsächlich:
I = 1.3 V / 150 Ω = 0.0087 A = 8.7 mA
Statt der geplanten 10 mA. Den Unterschied siehst du mit blossem Auge nicht — die Helligkeitswahrnehmung ist ohnehin nicht linear.
Und die Kontrolle nach Modul 5, ob der Widerstand die Wärme abkann:
P = U(R) · I = 1.3 V · 0.0087 A = 0.011 W
Gegen 0.25 W eines Viertelwatt-Typs ist das nichts.
Die Faustregel für den Alltag
Wenn du nicht rechnen willst und die LED nur „irgendwie leuchten" soll:
An 3.3 V: 220 Ω bis 1 kΩ. An 5 V: 330 Ω bis 1 kΩ.
Damit liegst du bei jeder üblichen Anzeige-LED im sicheren Bereich. 1 kΩ ist ein guter Standardwert, den man einfach in der Kiste hat — die LED wird etwas dunkler, aber nichts geht kaputt.
Rechnen musst du erst, wenn es auf Helligkeit, Stromverbrauch oder viele LEDs gleichzeitig ankommt.
Zwei Wege, dieselbe LED zu schalten
Die LED muss nicht zwingend zwischen Pin und Masse hängen. Es geht auch andersherum:
| Verdrahtung | Der Pin … | LED leuchtet, wenn der Pin … |
|---|---|---|
| Pin → Widerstand → LED → GND | liefert den Strom (source) | High ist |
| 3.3 V → Widerstand → LED → Pin | nimmt den Strom auf (sink) | Low ist |
Beide sind korrekt und beide kommen in echten Schaltungen vor. Die zweite überrascht beim Programmieren: Der Code schreibt Low, und die LED geht an. Viele Entwicklerboards haben ihre eingebaute LED genau so verdrahtet.
Das ist auch der Grund, warum es lohnt, den Schaltplan des Boards anzuschauen, bevor man den Code sucht, der „verkehrt herum" ist.
Kurze Selbstkontrolle
Zählt nicht — nur zum Prüfen, ob es angekommen ist.
1.Eine grüne LED mit U(F) = 2.2 V soll an 5 V mit 10 mA betrieben werden. Welcher Widerstand?
2.Deine Rechnung ergibt 190 Ω. Zur Wahl stehen 180 Ω und 220 Ω. Was nimmst du?