Ebben a projektben egy egyszerű 230V-os LED meghajtó áramkört terveztünk, amely képes a LED-et közvetlenül a hálózatról meghajtani.

A LED egy speciális típusú dióda, amelyet optoelektronikus eszközként használnak. A PN-csomóponti diódához hasonlóan előrefelé előfeszített állapotban vezet. Ennek az eszköznek azonban az a különleges tulajdonsága, hogy képes az elektromágneses spektrum látható sávjában, azaz a látható fényben energiát kibocsátani.

A LED meghajtásának egyik fő szempontja a közel állandó bemeneti áram biztosítása. Gyakran előfordul, hogy a LED-et akkumulátorok vagy vezérlőeszközök, például mikrokontrollerek segítségével hajtják meg. Ezeknek azonban megvannak a maguk hátrányai, például – alacsony akkumulátor élettartam stb.

Egy megvalósítható megközelítés lenne a LED meghajtása váltóáramról egyenáramú tápegységgel. Bár a váltakozó áramú egyenáramú tápegység transzformátor használatával meglehetősen népszerű és széles körben használt, olyan alkalmazásokhoz, mint a LED-hez hasonló terhelések meghajtása, meglehetősen költségesnek bizonyul, és ráadásul a transzformátor használatával nem lehet kisáramú jelet előállítani.

Az összes tényezőt szem előtt tartva, itt egy egyszerű áramkört terveztünk, amely 230V AC-ről vezet egy LED-et. Ezt egy kondenzátor alapú tápegységgel valósítjuk meg. Ez egy alacsony költségű és hatékony áramkör, és otthonokban is használható.

Kapcsolódó bejegyzés:

230V-os LED meghajtó áramkör elve

A 230V-os LED meghajtó áramkör alapelve a transzformátor nélküli tápegység. A fő komponens az X-osztályú AC kondenzátor, amely képes a tápáramot megfelelő mértékűre csökkenteni. Ezek a kondenzátorok vonalról vonalra vannak csatlakoztatva, és nagyfeszültségű AC áramkörökhöz vannak tervezve.

Az X – minősített kondenzátor csak az áramot csökkenti, és a váltakozó feszültség egyenirányítható és szabályozható az áramkör későbbi részeiben. A nagyfeszültségű és kisáramú váltakozó áramot hídegyenirányítóval egyenirányítják nagyfeszültségű egyenárammá. Ezt a nagyfeszültségű egyenáramot egy Zener-dióda segítségével tovább egyenirányítjuk alacsony feszültségű egyenárammá.

Végül az alacsony feszültségű és alacsony áramú egyenáramot egy LED-nek adjuk.

230v LED-meghajtó áramköri diagram

Szükséges alkatrészek

Hogyan tervezzünk egy 230V-os LED-meghajtó áramkört?

Először egy 2,2µF / 400V X – névleges kondenzátort csatlakoztatunk a hálózathoz. Fontos, hogy olyan kondenzátort válasszon, amelynek névleges feszültsége nagyobb, mint a tápfeszültség. Esetünkben a tápfeszültség 230V AC. Ezért egy 400V névleges kondenzátort használtunk.

Ezzel a kondenzátorral párhuzamosan egy 390KΩ ellenállás van csatlakoztatva, hogy a tápfeszültség kikapcsolásakor kisüljön. Egy 10Ω ellenállás, amely biztosítékként működik, a tápegység és a hídegyenirányító közé van csatlakoztatva.

Az áramkör következő része egy teljes hullámú hídegyenirányító. Mi egy W10M egychipes egyenirányítót használtunk. Képes 1,5 amperig terjedő áramok kezelésére. A hídegyenirányító kimenetét 4,7µF / 400V kondenzátorral szűrjük.

A hídegyenirányító egyenáramú kimenetének szabályozására egy Zener-diódát használunk. Erre a célra egy 4,7V-os Zener diódát (1N4732A) használunk. A Zener-dióda előtt egy 22KΩ (5W) soros ellenállást csatlakoztattunk az áram korlátozására.

A szabályozott egyenáramot a 47µF / 25V-os kondenzátorral történő kiszűrés után a LED-nek adjuk.

Hogyan működik a 230V-os LED-meghajtó áramkör?

Egy egyszerű, transzformátor nélküli 230V-os LED-meghajtó áramkör épül ebben a projektben. A projekt fő összetevői az X – névleges kondenzátor, a Zener-dióda és az ellenállás, amely korlátozza az áramot a Zener-diódában. Nézzük meg a projekt működését.

Először is, a 2.2µF X – névleges kondenzátor (225J – 400V) korlátozza a hálózati tápegységből származó váltakozó áramot. Ennek az áramnak a kiszámításához az X – névleges kondenzátor kapacitív reaktanciáját kell használni.

A kapacitív reaktancia kiszámításának képlete az alábbiakban található.

A 2,2µF-os kondenzátor esetében tehát az XC a következőképpen számítható ki.

Az Ohm-törvényből tehát a kondenzátor által megengedett áramot az I = V/R adja meg.

Az áram a kondenzátoron keresztül tehát = 230/1447,59 = 0,158 amper = 158mA.

Ez a teljes áram, amely a hídegyenirányítóba belép. Most a hídegyenirányító kimenetét egy kondenzátor segítségével szűrjük. Fontos, hogy ehhez a kondenzátorhoz megfelelő névleges feszültséget válasszunk.

A hídegyenirányító bemenete 230V AC, ami a RMS feszültség. De a maximális feszültséget a hídegyenirányító bemenetén a

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

Ezért 400 V névleges szűrőkondenzátort kell használnia. Az egyenirányított egyenfeszültség 305V körül van. Ezt le kell vinni a LED világításához használható tartományba. Ezért a Zener-diódát használják a projektben.

Ezért egy 4,7 V-os Zener-diódát használnak. A szabályozóként működő Zener-diódával kapcsolatban három fontos tényező van: A soros ellenállás, az ellenállás teljesítménye és a Zener-dióda teljesítménye.

Először is, a soros ellenállás. Ez az ellenállás korlátozza a Zener-diódán átfolyó áramot. A soros ellenállás kiválasztásához a következő képlet használható.

Itt a VIN a Zener-dióda bemeneti feszültsége, és = 305V.

VZ a Zener-feszültség (amely megegyezik a terhelés feszültségével VL) = 4,7V.

IL a terhelőáram i.azaz a LED-en átfolyó áram, és = 5mA.

IZ a Zener-diódán átfolyó áram, és = 10mA.

Ezért az RS soros ellenállás értéke a következőképpen számítható ki.

Most az ellenállás teljesítménye. A soros ellenállás teljesítményértékelése nagyon fontos, mivel ez határozza meg, hogy az ellenállás mekkora teljesítményt képes elvezetni. A soros ellenállás RS névleges teljesítményének kiszámításához a következő képletet használhatja:

Végre a Zener-dióda névleges teljesítménye. A Zener-dióda teljesítményének kiszámításához a következő képletet használhatja.

A fenti számítások alapján a 22KΩ ellenállású, 5W névleges teljesítményű soros ellenállást és egy 4,7V-os, 1W névleges teljesítményű Zener-diódát választottunk (valójában egy negyed wattos Zener is elegendő lenne).

Az egyenirányított és szabályozott feszültséget korlátozott árammal adjuk a LED-nek.

Előnyök

• A 230V-os LED-meghajtó áramkör segítségével a LED-eket közvetlenül a fő tápegységről vezethetjük.
• Ez a projekt egy transzformátor nélküli tápegységen alapul. Ezért a végső felépítés nem lesz nagy.

A 230V-os LED-meghajtó áramkör alkalmazásai

1. Ez az áramkör otthoni világítási rendszerekhez használható.
2. Jelzőáramkörként használható.
3. Ezt az áramkört az ajtócsengővel lehet rögzíteni, hogy jelzést adjon.

A 230V-os LED-meghajtó áramkör korlátai

1. Mivel itt közvetlenül 230V-os váltakozó áramellátást használnak, ez az áramkör veszélyes lehet.
2. Ez az áramkör a legjobban alkalmas az egyfázisú tápellátást használó háztartási alkalmazásokhoz. Ennek oka, hogy háromfázisú tápellátás esetén, ha bármelyik fázis véletlenül megérinti a bemeneti csatlakozót, az igen veszélyesnek bizonyulhat.
3. A kondenzátor hálózati ingadozásoknál tüskéket produkálhat.