Schaltplan einer LED-Lampe: Aufbau einfachster Treiber

LED-Leuchtmittel gewinnen schnell an Popularität und verdrängen unwirtschaftliche Glühlampen und gefährliche Leuchtstoffröhren. Sie verbrauchen Energie effizient, halten lange, und einige von ihnen können nach einem Defekt repariert werden.

Um ein defektes Element richtig auszutauschen oder zu reparieren, benötigt man die Schaltung einer LED-Lampe und Kenntnisse der Konstruktionsmerkmale. Diese Informationen haben wir in unserem Artikel ausführlich behandelt, wobei wir auf die Lampenarten und deren Aufbau eingegangen sind. Außerdem haben wir einen kurzen Überblick über den Aufbau der beliebtesten LED-Modelle namhafter Hersteller gegeben.

Wie ist eine LED-Lampe aufgebaut?

Eine genaue Kenntnis der Konstruktion einer LED-Leuchte kann nur in einem Fall erforderlich sein – wenn die Lichtquelle repariert oder verbessert werden muss.

Heimwerker, die einen Satz von Bauteilen zur Hand haben, können die Lampe selbst zusammenbauen, aber für einen Anfänger ist das zu anspruchsvoll.

Da Geräte mit LEDs zur Grundlage der Beleuchtungssysteme moderner Wohnungen geworden sind, kann die Fähigkeit, den Aufbau von Lampen zu verstehen und sie zu reparieren, einen erheblichen Teil des Familienbudgets schonen.

Dagegen kann selbst ein Anfänger, nachdem er den Schaltplan studiert hat und über grundlegende Kenntnisse in der Elektronik verfügt, die Lampe zerlegen, defekte Teile ersetzen und die Funktionsfähigkeit des Geräts wiederherstellen. Um detaillierte Anleitungen zur Fehlererkennung und zur eigenständigen Reparatur einer LED-Lampe zu erhalten, klicken Sie bitte auf diesen Link.

Ist eine Reparatur einer LED-Lampe sinnvoll? Selbstverständlich. Im Gegensatz zu Glühlampen für 0,10 € pro Stück sind LED-Geräte teuer.

Nehmen wir an, die 'Birne' von GAUSS kostet etwa 0,80 €, während die hochwertigere Alternative von OSRAM 1,20 € kostet. Der Austausch eines Kondensators, Widerstands oder einer Diode ist günstiger, und zudem kann die Lebensdauer der Lampe durch rechtzeitigen Austausch verlängert werden.

Es gibt viele Varianten von LED-Lampen: Kerzen, Birnen, Kugeln, Flutlichter, Kapseln, Bänder usw. Sie unterscheiden sich in Form, Größe und Aufbau. Um den Unterschied zur Glühlampe deutlich zu sehen, betrachten wir ein gängiges Modell in Birnenform.

Statt eines Glaskolbens gibt es einen matten Diffusor, den Glühfaden haben langlebige Dioden auf der Platine ersetzt, überschüssige Wärme wird von einem Kühlkörper abgeführt, und die Spannungsstabilität gewährleistet ein Treiber.

Wenn Sie von der gewohnten Form absehen, bemerken Sie nur ein vertrautes Element – den Sockel. Die Größenreihe der Sockel ist gleich geblieben, sodass sie in traditionelle Fassungen passen und kein Austausch des elektrischen Systems erforderlich ist. Aber damit endet die Ähnlichkeit: Der innere Aufbau von LED-Geräten ist viel komplexer als der von Glühlampen.

LED-Lampen sind nicht für den direkten Betrieb am 220-V-Netz ausgelegt, daher ist im Gerät ein Treiber integriert, der gleichzeitig Netzteil und Steuereinheit ist. Er besteht aus vielen kleinen Bauteilen, deren Hauptaufgabe darin besteht, den Strom gleichzurichten und die Spannung zu reduzieren.

Varianten der Schaltungen und ihre Besonderheiten

Um eine optimale Spannung für den Betrieb des Geräts mit Dioden zu erzeugen, wird der Treiber auf Basis einer Schaltung mit einem Kondensator oder einem Abwärtstransformator aufgebaut. Die erste Variante ist günstiger, die zweite wird für die Ausstattung leistungsstarker Lampen verwendet.

Es gibt auch eine dritte Art – Inverterschaltungen, die entweder für den Bau von dimmbaren Lampen oder für Geräte mit einer großen Anzahl von Dioden eingesetzt werden.

Variante #1 – mit Kondensatoren zur Spannungsreduzierung

Betrachten wir ein Beispiel mit einem Kondensator, da solche Schaltungen in Haushaltslampen weit verbreitet sind.

Elementarer Schaltplan eines LED-Lampen-Treibers. Die Hauptelemente zur Spannungsreduzierung sind die Kondensatoren (C2, C3), aber die gleiche Funktion übernimmt auch der Widerstand R1.

Der Kondensator C1 schützt vor Netzstörungen, und C4 glättet die Welligkeit. Im Moment der Stromzufuhr begrenzen zwei Widerstände – R2 und R3 – den Strom und schützen gleichzeitig vor Kurzschluss, und das Bauteil VD1 wandelt die Wechselspannung um.

Wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird, entlädt sich der Kondensator mithilfe des Widerstands R4. Übrigens werden R2, R3 und R4 nicht von allen Herstellern von LED-Produkten verwendet.

Zur Überprüfung des Kondensators wird häufig ein Multimeter verwendet.

Nachteile der Schaltung mit Kondensatoren:

1. Mögliches Durchbrennen der Dioden, da keine Stabilität der Stromzufuhr gegeben ist. Die Spannung an der Last hängt vollständig von der Versorgungsspannung ab.
2. Keine galvanische Trennung, daher besteht die Gefahr eines Stromschlags. Es wird empfohlen, während der Demontage der Lampen keine spannungsführenden Teile zu berühren, da diese unter Spannung stehen.
3. Es ist praktisch unmöglich, hohe Leuchtströme zu erreichen, da dafür eine Erhöhung der Kondensatorkapazitäten erforderlich wäre.

Allerdings gibt es auch viele Vorteile, die Kondensatoren nach wie vor beliebt machen. Zu den Pluspunkten zählen die einfache Montage, ein breiter Ausgangsspannungsbereich und die geringen Kosten.

Man kann getrost mit der Eigenfertigung experimentieren, zumal sich einige Teile in alten Radios oder Fernsehern finden lassen.

Variante #2 – mit einem Impulstreiber

Im Gegensatz zu einem linearen Treiber mit Kondensator schützt ein Impulstreiber die LEDs effektiv vor Spannungsschwankungen und Netzstörungen.

Ein Beispiel für ein impulsgesteuertes Gerät ist das beliebte elektronische Modell CPC9909. Betrachten Sie seine Besonderheiten genauer. Seine Effizienz erreicht 98 % – ein Wert, bei dem man wirklich von Energieeinsparung und Kosteneffizienz sprechen kann.

Der von der Firma Clare entwickelte IC CPC9909 wird häufig für den Eigenbau von LED-Leuchten, auch mit erhöhter Leistung, verwendet. Der Controller ist in einem kompakten Kunststoffgehäuse untergebracht.

Die Stromversorgung des Geräts kann direkt über eine hohe Spannung – bis zu 550 V – erfolgen, da der Treiber mit einem eingebauten Stabilisator ausgestattet ist. Dank desselben Stabilisators ist die Schaltung einfacher und die Kosten sind niedriger.

Schaltung eines LED-Treibers auf Basis des ICs CPC9909. Vorteile der Schaltung: Betriebstemperaturbereich von -55 °C bis +85 °C und Speisung mit Wechselspannung.

Der IC wird erfolgreich für die Entwicklung von Not- und Reservebeleuchtungsnetzen eingesetzt, da er sich für Schaltungen von Aufwärtswandlern eignet.

Zu Hause werden auf Basis des CPC9909 meistens batteriebetriebene Leuchten oder Treiber mit einer Leistung von nicht mehr als 25 W zusammengebaut.

Variante #3 – mit einem dimmbaren Treiber

Die Einstellung der Helligkeit von Leuchten ermöglicht es, im Raum das gewünschte Beleuchtungsniveau einzustellen. Dies ist praktisch bei der Schaffung einzelner Zonen, der Reduzierung der Helligkeit bei Tageslicht oder zur Hervorhebung von Einrichtungsgegenständen.

Mit Hilfe eines Dimmers wird die Nutzung elektrischer Energie rationeller und die Lebensdauer des Elektrogeräts erhöht sich.

Ein Beispiel einer Leuchte im Retro-Stil mit Dimmer. Von der Optik her erinnert die Tischleuchte an eine Petroleumlampe und verfügt seitlich über einen Griff zur Helligkeitseinstellung.

Es gibt zwei Arten von dimmbaren Treibern, die jeweils ihre eigenen Vorteile haben. Die ersten arbeiten mit PWM-Steuerung.

Sie werden zwischen Lampe und Netzteil installiert. Die Energie wird in Form von Impulsen unterschiedlicher Dauer zugeführt. Ein Beispiel für die Verwendung eines Treibers mit PWM-Regelung ist die Laufschrift.

Test des dimmbaren 40-W-Treibers. Er ist für Büroleuchten sowie für Geräte in Parkhäusern und öffentlichen Gebäuden vorgesehen, bei denen ein Energiesparmodus erforderlich ist.

Dimmbare Treiber der zweiten Art wirken direkt auf die Stromversorgung und werden für Geräte mit stabilisiertem Strom verwendet.

Bei der Stromregelung kann sich die Farbtemperatur ändern: Weiße Dioden beginnen bei abnehmendem Strom ein leicht gelbes Licht abzustrahlen, bei zunehmendem Strom dagegen blaues Licht.

Kurzer Überblick und Test beliebter LED-Lampen

Obwohl die Schaltungsprinzipien der Treiber verschiedener Beleuchtungsgeräte ähnlich sind, gibt es Unterschiede sowohl in der Reihenfolge des Anschlusses der Komponenten als auch in deren Auswahl.

Betrachten wir die Schaltungen von 4 Lampen, die frei erhältlich sind. Bei Bedarf können sie selbst repariert werden.

Wenn Erfahrung im Umgang mit Controllern vorhanden ist, können die Schaltungselemente ausgetauscht, die Schaltung umgelötet und leicht verbessert werden.

Jedoch sind die sorgfältige Arbeit und die Mühe bei der Suche nach Komponenten nicht immer gerechtfertigt – es ist einfacher, ein neues Leuchtgerät zu kaufen.

Variante #1 – LED-Lampe BBK P653F

Bei der Marke BBK gibt es zwei sehr ähnliche Modifikationen: Die Lampe P653F unterscheidet sich vom Modell P654F lediglich durch die Konstruktion der Leuchteinheit. Dementsprechend sind sowohl die Treiberschaltung als auch die Gesamtkonstruktion des Geräts beim zweiten Modell nach den Prinzipien des ersten aufgebaut.

Die Platine hat kompakte Abmessungen und eine durchdachte Anordnung der Komponenten, für deren Befestigung beide Seiten genutzt werden. Das Vorhandensein von Restwelligkeit wird durch das Fehlen eines Filterkondensators erklärt, der am Ausgang vorhanden sein sollte.

In der Konstruktion lassen sich leicht Mängel erkennen. Beispielsweise der Einbauort des Controllers: teilweise im Kühlkörper, ohne Isolierung, teilweise im Sockel. Die Baugruppe auf dem Chip SM7525 liefert am Ausgang 49,3 V.

Variante #2 – LED-Lampe Ecola 7w

Der Kühlkörper besteht aus Aluminium, der Sockel aus einem hitzebeständigen grauen Polymer. Auf der 0,5 mm dicken Leiterplatte sind 14 in Reihe geschaltete Dioden befestigt.

Zwischen Kühlkörper und Platine befindet sich eine Schicht Wärmeleitpaste. Der Sockel ist mit selbstschneidenden Schrauben fixiert.

Die Steuerungsschaltung ist einfach und auf einer kompakten Platine realisiert. Die LEDs erhitzen die Grundplatte auf bis zu +55 °C. Es gibt praktisch keine Pulsationen, auch Funkstörungen sind ausgeschlossen.

Die Platine ist vollständig im Sockel untergebracht und mit verkürzten Kabeln verbunden. Kurzschlüsse sind unmöglich, da rundherum Kunststoff als Isoliermaterial vorhanden ist. Das Ergebnis am Ausgang des Controllers beträgt 81 V.

Variante #3 – zerlegbare Lampe Ecola 6w GU5,3

Dank der zerlegbaren Konstruktion können Sie Reparaturen selbst durchführen oder den Treiber des Geräts verbessern.

Allerdings beeinträchtigen das unschöne Erscheinungsbild und die Konstruktion des Geräts den Eindruck. Der sperrige Kühlkörper erhöht das Gewicht, daher wird bei der Befestigung der Lampe an der Fassung eine zusätzliche Fixierung empfohlen.

Die Platine hat kompakte Abmessungen und eine durchdachte Anordnung der Komponenten, für deren Befestigung beide Seiten genutzt werden. Das Vorhandensein von Restwelligkeit wird durch das Fehlen eines Filterkondensators erklärt, der am Ausgang vorhanden sein sollte.

Ein Nachteil der Schaltung sind die deutlich sichtbaren Pulsationen des Lichtstroms und die hohen Funkstörungen, die sich zwangsläufig auf die Lebensdauer auswirken. Die Basis des Controllers ist der Chip BP3122, der Ausgangswert beträgt 9,6 V.

Weitere Informationen über LED-Lampen der Marke Ecola haben wir in einem anderen unserer Artikel behandelt.

Variante #4 – Lampe Jazzway 7,5w GU10

Die äußeren Elemente der Lampe lassen sich leicht lösen, sodass man schnell zum Controller gelangen kann, indem man zwei Paar selbstschneidende Schrauben herausdreht. Das Schutzglas wird durch Schnappverschlüsse gehalten. Auf der Platine sind 17 Dioden in Reihenschaltung befestigt.

Allerdings ist der Controller selbst im Sockel großzügig mit Vergussmasse ausgegossen, und die Drähte sind in den Klemmen verpresst. Um sie zu befreien, muss man einen Bohrer verwenden oder sie auslöten.

Ein Nachteil der Schaltung besteht darin, dass die Funktion des Strombegrenzers von einem gewöhnlichen Kondensator übernommen wird. Beim Einschalten der Lampe treten Stromstöße auf, die entweder zum Durchbrennen der LEDs oder zum Ausfall der LED-Brücke führen.

Funkstörungen sind nicht vorhanden – und das dank des Fehlens eines Impulscontrollers, jedoch sind bei einer Frequenz von 100 Hz spürbare Lichtpulsationen zu beobachten, die bis zu 80 % des Maximalwerts erreichen.

Das Ergebnis der Controller-Arbeit beträgt 100 V am Ausgang, aber insgesamt wird die Lampe eher zu den schwachen Geräten gezählt. Ihr Preis ist eindeutig überhöht und wird mit dem Preis von Marken gleichgesetzt, die sich durch stabile Produktqualität auszeichnen.

Weitere Besonderheiten und Eigenschaften der Lampen dieses Herstellers haben wir in einem folgenden Artikel aufgeführt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Wie LED-Treiber aufgebaut sind, welche Besonderheiten und Funktionen sie haben, erfahren Sie in den folgenden Videos.

Analyse der Schaltung der LED-Lampe MR-16:

Schaltung eines Treibers für den Selbstbau von Lampen mit einer Leistung bis zu 15 W:

Wie der Treiber FT833A aussieht und funktioniert:

Selbstbau aus verfügbaren Komponenten:

Derzeit können Sie auf kommerziellen Online-Plattformen Sets und Einzelteile für den Zusammenbau von Leuchten unterschiedlicher Leistung erwerben.

Bei Bedarf können Sie eine defekte LED-Lampe reparieren oder eine neue optimieren, um ein besseres Ergebnis zu erzielen. Beim Kauf empfehlen wir, die Eigenschaften und die Übereinstimmung der Teile sorgfältig zu überprüfen.

Haben Sie nach der Lektüre des obigen Materials noch Fragen? Oder möchten Sie wertvolle Informationen und weitere Schaltungen von Lampen auf der Grundlage Ihrer persönlichen Erfahrungen bei der Reparatur von LED-Lampen hinzufügen? Schreiben Sie Ihre Empfehlungen, fügen Sie Fotos und Schaltpläne hinzu, stellen Sie Ihre Fragen im Kommentarbereich unten.