I dette projekt har vi designet et simpelt 230V LED Driver Circuit, som kan drive LED direkte fra lysnettet.

En LED er en speciel type diode, der anvendes som en opto-elektronisk enhed. Ligesom en PN-junction-diode er den ledende, når den er forward biased. En særlig egenskab ved denne enhed er imidlertid dens evne til at udsende energi i det synlige bånd i det elektromagnetiske spektrum, dvs. synligt lys.

Det er et vigtigt problem at drive en LED, at den skal have en næsten konstant strømindgang. Ofte drives en LED ved hjælp af batterier eller styringsenheder som f.eks. mikrocontrollere. Disse har imidlertid deres egne ulemper, f.eks. lav batterilevetid osv.

En mulig fremgangsmåde er at drive LED’en ved hjælp af en vekselstrøms- til jævnstrømsforsyning. Selv om AC til DC-strømforsyning ved hjælp af transformator er ret populær og meget udbredt, viser det sig til applikationer som at drive belastninger som LED, at det er ret dyrt, og desuden er det ikke muligt at producere et lavstrømssignal ved hjælp af transformator.

Med tanke på alle disse faktorer har vi her designet et simpelt kredsløb, der driver en LED fra 230V AC. Dette opnås ved hjælp af en kondensatorbaseret strømforsyning. Dette er et billigt og effektivt kredsløb og kan bruges i hjemmet.

Relateret indlæg: Bipolær LED-driverkredsløb

230v LED Driver Circuit Princip

Det grundlæggende princip bag 230V LED Driver-kredsløbet er transformerløs strømforsyning. Den vigtigste komponent er X-rated AC-kondensatoren, som kan reducere forsyningsstrømmen til et passende beløb. Disse kondensatorer er forbundet linje til linje og er beregnet til højspændingsvekselstrømkredse.

Den X – Rated kondensator reducerer kun strømmen, og vekselspændingen kan ensrettes og reguleres i de senere dele af kredsløbet. Højspændings- og lavstrømsvekselstrømmen ensrettes til højspændingsjævnstrøm ved hjælp af en broligretter. Denne høje jævnspænding ensrettes yderligere ved hjælp af en Zenerdiode til en lav jævnspænding.

Endeligt gives den lave spænding og den lave strøm DC til en LED.

230v LED Driver Circuit Diagram

Nødvendige komponenter

Hvordan man designer et 230V LED Driver Circuit?

Først tilsluttes en 2,2µF / 400V X – Rated Capacitor på linje med netforsyningen. Det er vigtigt at vælge en kondensator med en spændingsklassificering, der er større end forsyningsspændingen. I vores tilfælde er forsyningsspændingen 230V AC. Derfor har vi brugt en kondensator med en nominel værdi på 400 V.

En 390KΩ-modstand er tilsluttet parallelt med denne kondensator for at aflade den, når forsyningen slukkes. En 10Ω-modstand, der fungerer som en sikring, er tilsluttet mellem forsyningen og broligteren.

Den næste del af kredsløbet er en fuldbølge-broligretter. Vi har brugt en single chip-ligretter W10M. Den er i stand til at håndtere strømme på op til 1,5 ampere. Udgangen fra broens ensretter filtreres ved hjælp af en 4,7µF / 400V kondensator.

Til regulering af broens ensretterens jævnstrømsudgang bruger vi en zenerdiode. Der anvendes en 4,7V Zener Diode (1N4732A) til dette formål. Før Zenerdioden har vi tilsluttet en seriemodstand på 22KΩ (5W) for at begrænse strømmen.

Den regulerede jævnstrøm gives til LED’en efter at have filtreret den ved hjælp af 47µF / 25V kondensator.

Hvordan virker 230V LED-driverkredsløbet?

Der er bygget et simpelt, transformerløst 230V LED-driverkredsløb i dette projekt. Hovedkomponenterne i dette projekt er X – Rated kondensatoren, Zenerdioden og modstanden, som begrænser strømmen i Zenerdioden. Lad os se, hvordan dette projekt fungerer.

Først vil den 2,2µF X – Rated Capacitor (225J – 400V) begrænse vekselstrømmen fra netforsyningen. For at beregne denne strøm skal du bruge den kapacitive reaktans for X – Rated Capacitor.

Formlen til beregning af den kapacitive reaktans er angivet nedenfor.

Så for en kondensator på 2,2µF kan XC beregnes på følgende måde.

Så ud fra Ohm’s lov er den strøm, som kondensatoren tillader, givet ved I = V/R.

Dermed er strømmen gennem kondensatoren = 230/1447,59 = 0,158 ampere = 158 mA.

Dette er den samlede strøm, der kommer ind i broens ensretter. Nu filtreres udgangen af broens ensretter ved hjælp af en kondensator. Det er vigtigt at vælge en passende spændingsværdi for denne kondensator.

Indgangen til broens ensretter er 230V AC, hvilket er RMS-spændingen. Men den maksimale spænding ved indgangen til broens ensretter er givet ved

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

Der er derfor nødvendigt at bruge en filterkondensator med en nominel værdi på 400 V. Den ensrettede jævnspænding er ca. 305V. Denne skal bringes ned til et brugbart område til at tænde LED’en. Derfor anvendes Zenerdioden i projektet.

Der anvendes en 4,7V Zenerdiode til dette formål. Der er tre vigtige faktorer forbundet med den zenerdiode, der fungerer som regulator: En seriemodstand, den pågældende modstands effekt og Zenerdiodens effekt.

Først seriemodstanden. Denne modstand vil begrænse den strøm, der løber gennem zenerdioden. Følgende formel kan anvendes ved valg af seriemodstand.

Her er VIN indgangsspændingen til Zenerdioden og er = 305V.

VZ er Zener-spændingen (som er den samme som belastningsspændingen VL) = 4,7V.

IL er belastningsstrømmen i.dvs. strømmen gennem LED’en og er = 5mA.

IZ er strømmen gennem Zenerdioden og er = 10mA.

Derfor kan værdien af seriemodstanden RS beregnes som følger.

Nu er den nominelle effekt af denne modstand. Seriemodstandens effektværdi er meget vigtig, da den bestemmer den mængde effekt, som modstanden kan afgive. For at beregne effektværdien for seriemodstanden RS kan du bruge følgende formel:

Finalt, effektværdien for zenerdioden. Du kan bruge følgende formel til at beregne Zenerdiodens effektvurdering.

Baseret på ovenstående beregninger har vi valgt en seriemodstand på 22KΩ modstand, der er normeret til 5W, og en Zenerdiode på 4,7V, der er normeret til 1W (faktisk ville en Zener på en kvart Watt være tilstrækkelig).

Den ensrettede og regulerede spænding med begrænset strøm gives til LED’en.

Fordele

• Ved hjælp af dette 230V LED Driver Circuit kan vi drive LED’er direkte fra hovedforsyningen.
• Dette projekt er baseret på en Transformer Less Power Supply. Derfor vil det endelige byggeri ikke være stort.

Anvendelser af 230V LED Driver Circuit

1. Dette kredsløb kan bruges til lysanlæg i hjemmet.
2. Det kan bruges som et indikatorkredsløb.
3. Man kan fastgøre dette kredsløb med dørklokken for at give indikation.

Begrænsninger ved 230V LED Driver Circuit

1. Da 230V vekselstrømsforsyning anvendes direkte her, kan dette kredsløb være farligt.
2. Dette kredsløb er bedst egnet til husholdningsbrug, der anvender enfaset forsyning. Dette skyldes, at hvis en af faserne i tilfælde af trefaset forsyning ved et uheld berører indgangsklemmen, kan det vise sig at være ganske farligt.
3. Kondensatoren kan producere spikes ved netudsving.