LED mit PWM dimmen: Vorwiderstand für den Einschaltstrom berechnen
16.10.2026
Bei PWM zählt der Widerstand den Strom während jedes Einschaltimpulses. Erst daraus folgen mittlerer Strom und Widerstandsleistung – unter klaren Rechtecksignalannahmen und mit Datenblattprüfung.
PWM dimmt über die Einschaltzeit
Ein PWM-Ausgang wechselt periodisch zwischen Ein- und Aus-Zustand. Zur Beschreibung gehören Versorgungsspannung, Frequenz f, Periodendauer T = 1/f, Einschaltzeit ton und Tastgrad D = ton/T. Ein höherer Tastgrad verlängert die Zeit, in der die LED leuchtet. Er legt aber nicht von selbst fest, welcher Strom während dieser Zeit fließt. Für die folgende Rechnung gilt ein einfaches Modell: Rechtecksignal, während der Einschaltphase annähernd konstanter Strom und während der Aus-Phase vernachlässigbarer Strom. Reale Schaltflanken, Reststrom und Spannungsänderungen können davon abweichen.
Widerstand begrenzt den Spitzenstrom
Bei einer Reihenschaltung aus Versorgung, LED, Schalter und Widerstand gilt während „Ein“ näherungsweise Iein = (Vversorgung − VF − Vschalter)/R. Für die Auslegung auf einen maximalen Einschaltstrom gilt R ≥ (Vversorgung,max − VF,min − Vschalter,min)/Iziel. Den nächsthöheren Widerstand zu wählen senkt den Strom. Der Schalter gehört in die Rechnung: Beim ULN2003A als Darlington-Treiber ist der Sättigungsabfall stromabhängig; andere Transistoren und MOSFETs haben ebenfalls konkrete Spannungsabfälle. Rechenbeispiel nur mit angenommenen Werten: 5 V Versorgung, 2,0 V LED-Durchlassspannung, 0,2 V Schalterabfall und 20 mA Zielstrom ergeben R ≥ 140 Ω. Mit 150 Ω fließen im Modell etwa 18,7 mA während des Impulses. Das ist kein Bauteilnachweis. Für eine belastbare Obergrenze braucht man insbesondere den höchsten Versorgungswert und die minimale LED-Durchlassspannung; auch der Schalterabfall muss zum gewählten Bauteil und Strom passen.
Mittelstrom ist nicht Spitzenstrom
Unter den genannten Rechtecksignalannahmen gilt I mittel = D × Iein. Bei 25 % Tastgrad und dem Beispiel sind das etwa 4,7 mA mittlerer Strom. Der Spitzenstrom bleibt dabei etwa 18,7 mA; er wird nicht auf 4,7 mA „heruntergedimmt“. Aus dem niedrigen Mittelwert folgt kein Freibrief, den Strom während „Ein“ beliebig zu erhöhen. Die momentane Widerstandsleistung ist P ein = Iein² × R; für den Mittelwert ergibt sich P mittel = D × Iein² × R. Das Beispiel liefert rund 52 mW während des Impulses und 13 mW im Mittel. Die mittlere Verlustleistung allein weist nicht nach, dass das Bauteil einzelne Impulse verträgt.
LED-Pulsgrenze nicht verallgemeinern
Die WP1043SRD führt 155 mA als Spitzenstrom auf, aber ausdrücklich bei 1/10 Tastgrad und 0,1 ms Impulsdauer. Daneben nennt das Datenblatt 30 mA Gleichstrom. Das sind unterschiedliche Betriebsbedingungen, keine Umrechnung für beliebige PWM-Frequenzen. Ein anderer Puls, Tastgrad, Temperatur- oder Montagezustand muss gegen die vollständigen Angaben der konkreten LED geprüft werden. Eine kurze Impulsdauer rechtfertigt daher keine pauschale Stromerhöhung.
Widerstandspuls und Messung prüfen
Auch bei kleiner mittlerer Verlustleistung muss der Widerstand jeden Impuls verkraften. Vishay nennt Nennleistungen unter Betriebsbedingungen und weist darauf hin, dass die zulässige Filmtemperatur einzuhalten ist. Für Pulsbelastbarkeit sind Widerstandsserie und Impulsdauer maßgeblich; das Datenblatt unterscheidet Einzel- und Dauerpulse. Bei PWM ist die passende Dauerpuls-Kurve des konkreten Widerstands samt Montagebedingungen zu prüfen. Ein Multimeterwert belegt den Spitzenstrom nicht: Ein DC-Messwert kann einen Mittelwert wiedergeben und zeigt ohne Kenntnis von Messmodus, Bandbreite und Abtastung nicht die Impulsspitze. Zur Prüfung der Signalform und Impulsdauer eignet sich ein Oszilloskop mit passender Zeitbasis. Den LED-Strom kann man aus dem Spannungsabfall am bekannten Serienwiderstand bestimmen; die Messanordnung muss den Stromkreis dabei nicht wesentlich verändern.