In diesem Projekt haben wir eine einfache 230V-LED-Treiberschaltung entworfen, die LED direkt aus dem Stromnetz ansteuern kann.

Eine LED ist eine spezielle Art von Diode, die als optoelektronisches Gerät verwendet wird. Wie eine PN-Übergangsdiode ist sie leitend, wenn sie in Durchlassrichtung vorgespannt ist. Ein besonderes Merkmal dieses Bauelements ist jedoch seine Fähigkeit, Energie im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, d. h. sichtbares Licht, zu emittieren.

Ein Hauptanliegen bei der Ansteuerung einer LED ist die Bereitstellung eines nahezu konstanten Eingangsstroms. Oft wird eine LED mit Batterien oder Steuergeräten wie Mikrocontrollern betrieben. Diese haben jedoch ihre eigenen Nachteile, z. B. eine geringe Batterielebensdauer usw.

Ein praktikabler Ansatz wäre die Ansteuerung der LED mit einer Wechselstrom-Gleichstrom-Stromversorgung. Obwohl die AC-DC-Stromversorgung mittels Transformator recht beliebt und weit verbreitet ist, erweist sie sich für Anwendungen wie die Ansteuerung von Lasten wie LED als recht kostspielig, und außerdem ist es nicht möglich, mit einem Transformator ein Niederstromsignal zu erzeugen.

Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren haben wir hier eine einfache Schaltung entworfen, die eine LED mit 230 V AC ansteuert. Dies wird mit einer Stromversorgung auf Kondensatorbasis erreicht. Dies ist eine kostengünstige und effiziente Schaltung und kann zu Hause verwendet werden.

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230v LED Treiberschaltung Prinzip

Das Grundprinzip der 230V LED Treiberschaltung ist eine transformatorlose Stromversorgung. Die Hauptkomponente ist der X-bewertete AC-Kondensator, der den Versorgungsstrom auf einen geeigneten Wert reduzieren kann. Diese Kondensatoren werden von Leitung zu Leitung angeschlossen und sind für Hochspannungs-Wechselstromkreise ausgelegt.

Der X – Rated Capacitor reduziert nur den Strom und die Wechselspannung kann in den späteren Teilen der Schaltung gleichgerichtet und geregelt werden. Der Wechselstrom mit hoher Spannung und niedrigem Strom wird mit Hilfe eines Brückengleichrichters zu Hochspannungsgleichstrom gleichgerichtet. Diese hohe Gleichspannung wird mit einer Zenerdiode zu einer niedrigen Gleichspannung gleichgerichtet.

Schließlich wird die niedrige Spannung und der niedrige Strom an eine LED gegeben.

230v LED-Treiber Schaltplan

Benötigte Komponenten

Wie entwirft man einen 230V LED-Treiberschaltkreis?

Zunächst wird ein 2,2µF / 400V X – Nennkondensator an die Netzversorgung angeschlossen. Es ist wichtig, einen Kondensator zu wählen, dessen Nennspannung größer ist als die Versorgungsspannung. In unserem Fall beträgt die Versorgungsspannung 230V AC. Daher haben wir einen Kondensator mit einer Nennspannung von 400 V verwendet.

Ein 390 KΩ-Widerstand wird parallel zu diesem Kondensator geschaltet, um ihn zu entladen, wenn die Versorgung ausgeschaltet wird. Ein 10-Ω-Widerstand, der als Sicherung fungiert, ist zwischen der Versorgung und dem Brückengleichrichter angeschlossen.

Der nächste Teil der Schaltung ist ein Vollwellen-Brückengleichrichter. Wir haben einen Ein-Chip-Gleichrichter W10M verwendet. Er ist in der Lage, Ströme bis zu 1,5 Ampere zu verarbeiten. Der Ausgang des Brückengleichrichters wird mit einem 4,7µF / 400V Kondensator gefiltert.

Für die Regulierung des Gleichstromausgangs des Brückengleichrichters verwenden wir eine Zenerdiode. Zu diesem Zweck wird eine 4,7V-Zenerdiode (1N4732A) verwendet. Vor der Zenerdiode haben wir einen Vorwiderstand von 22KΩ (5W) zur Begrenzung des Stroms angeschlossen.

Der geregelte Gleichstrom wird an die LED gegeben, nachdem er mit einem 47µF / 25V-Kondensator herausgefiltert wurde.

Wie funktioniert die 230V-LED-Treiberschaltung?

In diesem Projekt wird eine einfache, trafolose 230V-LED-Treiberschaltung aufgebaut. Die Hauptbestandteile dieses Projekts sind der X – Nennkondensator, die Zenerdiode und der Widerstand, der den Strom in der Zenerdiode begrenzt. Schauen wir uns die Funktionsweise dieses Projekts an.

Zunächst wird der 2,2µF X – Rated Capacitor (225J – 400V) den Wechselstrom aus dem Stromnetz begrenzen. Um diesen Strom zu berechnen, müssen Sie die kapazitive Reaktanz des X – Rated Capacitor verwenden.

Die Formel zur Berechnung der kapazitiven Reaktanz ist unten angegeben.

Für einen 2,2µF-Kondensator kann XC also wie folgt berechnet werden.

Aus dem Ohmschen Gesetz ergibt sich also der Strom, den der Kondensator zulässt, als I = V/R.

Der Strom durch den Kondensator ist also = 230/1447,59 = 0,158 Ampere = 158mA.

Das ist der Gesamtstrom, der in den Brückengleichrichter fließt. Nun wird der Ausgang des Brückengleichrichters mit einem Kondensator gefiltert. Es ist wichtig, einen geeigneten Spannungswert für diesen Kondensator zu wählen.

Der Eingang des Brückengleichrichters hat eine Spannung von 230 V Wechselstrom, das ist die Effektivspannung. Die maximale Spannung am Eingang des Brückengleichrichters ist jedoch gegeben durch

VMAX = VRMS x √2 = 230 x 1,414 = 325,26 V.

Daher muss man einen Filterkondensator mit 400 V Nennspannung verwenden. Die gleichgerichtete Gleichspannung beträgt etwa 305 V. Diese muss auf einen brauchbaren Bereich für das Aufleuchten der LED heruntergefahren werden. Daher wird in diesem Projekt eine Zenerdiode verwendet.

Eine 4,7V-Zenerdiode wird für diesen Zweck verwendet. Es gibt drei wichtige Faktoren im Zusammenhang mit der Zenerdiode, die als Regler fungiert: Ein Vorwiderstand, die Nennleistung dieses Widerstands und die Nennleistung der Zenerdiode.

Zuerst der Vorwiderstand. Dieser Widerstand begrenzt den Strom, der durch die Zenerdiode fließt. Die folgende Formel kann bei der Auswahl des Vorwiderstands verwendet werden.

Hier ist VIN die Eingangsspannung an der Zenerdiode und beträgt = 305V.

VZ ist die Zener-Spannung (die der Lastspannung VL entspricht) = 4,7V.

IL ist der Laststrom i.d. h. der Strom durch die LED und ist = 5mA.

IZ ist der Strom durch die Zenerdiode und ist = 10mA.

Daher kann der Wert des Vorwiderstands RS wie folgt berechnet werden.

Nun die Nennleistung dieses Widerstands. Die Nennleistung des Vorwiderstands ist sehr wichtig, da sie die Menge der Leistung bestimmt, die der Widerstand ableiten kann. Zur Berechnung der Nennleistung des Vorwiderstands RS können Sie die folgende Formel verwenden:

Schließlich die Nennleistung der Zenerdiode. Sie können die folgende Formel verwenden, um die Nennleistung der Zenerdiode zu berechnen.

Basierend auf den obigen Berechnungen haben wir einen Vorwiderstand von 22KΩ mit einer Nennleistung von 5W und eine 4,7V Zenerdiode mit einer Nennleistung von 1W gewählt (eigentlich würde eine Viertel-Watt-Zenerdiode ausreichen).

Die gleichgerichtete und geregelte Spannung mit begrenztem Strom wird an die LED gegeben.

Vorteile

• Mit Hilfe dieser 230V-LED-Treiberschaltung können wir LEDs direkt von der Hauptstromversorgung ansteuern.
• Dieses Projekt basiert auf einer trafolosen Stromversorgung. Daher wird die endgültige Build nicht eine große sein.

Anwendungen von 230V LED-Treiber-Schaltung

1. Diese Schaltung kann für Hausbeleuchtungssysteme verwendet werden.
2. Es kann als Indikator-Schaltung verwendet werden.
3. Man kann diese Schaltung mit der Türklingel zu geben Anzeige zu befestigen.

Einschränkungen der 230V-LED-Treiberschaltung

1. Da hier direkt eine 230V-Wechselstromversorgung verwendet wird, kann diese Schaltung gefährlich sein.
2. Diese Schaltung ist am besten für Haushaltsanwendungen mit einphasiger Versorgung geeignet. Denn wenn bei einer dreiphasigen Versorgung eine der Phasen versehentlich die Eingangsklemme berührt, kann dies sehr gefährlich sein.
3. Der Kondensator kann bei Netzschwankungen Spitzen erzeugen.