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LED开路保护器设计

导读: 近年来,采用1~3W大功率LED做的灯具逐年增加,其功率可从几瓦到上百瓦。大功率LED灯具都采用LED串联的结构,用恒流供电,其结构如图1所示。

  近年来,采用1~3W大功率LED做的灯具逐年增加,其功率可从几瓦到上百瓦。大功率LED灯具都采用LED串联的结构,用恒流供电,其结构如图1所示。一般1W LED的工作电流为250~350mA,3W LED的工作电流为600~700mA,电流大的可达900~1000mA。

  

  图1 LED驱动电路

  这种串联LED的灯具有一个缺点,如果串联的LED中有一个LED开路,则整个灯都不亮了。这对某些灯具(如警示灯、矿灯、应急灯等)的应用是十分危险的。为了防止LED开路时,LED灯还能亮,则采用LED开路保护器是十分有效的,它能保证灯具使用的安全性。

  目前已开发出的1W LED开路保护器有两种结构:齐纳二极管型和晶闸管型(单向可控硅型),如图2所示。有的LED生产厂家直接将齐纳二极管与LED封装在一起,即带有开路保护的LED也已上市。3W LED的工作电流一般取值700~1000mA,这种开路保护器由于电流较大在市上还少见。

  

  图2 两种LED保护器件

  本文将介绍安森美公司在2009年1月推出的新器件NUD4700及SMD公司在2008推出的SMD602,它们都是晶闸管型LED开路保护器。

  NUD4700的工作原理

  NUD4700是一种两端器件,其外形如图3所示,A端为阳极,C端为阴极。其内部结构如图2的下图所示,它由控制电路及单向晶闸管组成。

  

  图3 NUD4700外形

  NUD4700的典型应用电路如图4所示。这是一个交流供电,往AC/DC转换器输出直流电压,再由NUD4701恒流LED驱动器驱动5个串联的1W大功率LED的电路。NUD4700与LED并联连接在一起。在LED未开路时,由于LED的正向降压VF小于晶闸管的“开启”电压V(BR),则NUD4700为“关闭状态”。在关闭状态时,只有小于250μA的漏电电流经过NUD4700,相当于NUD4700“开路”,不影响LED的工作。若串联的LED中有一个(如LED2)因损坏而开路了,此时与LED2并联的NUD4700的A、C之间电压超过了 “启动”电压V(BR)(5.5~7.5V),NUD4700启动,由关闭状态转为“导通状态”。在导通状态时, A、C之间导通电压VT为1.0~1.2V。此时,LED的电流由LED1流经NUD4700的A、C,再流入LED3,如图5所示。5个LED的灯仅有4个LED工作,其亮度稍差一些,但仍可以正常工作,并且不影响其恒流的大小。

  

  图4 NUD4700应用电路

  

  图5 NUD4700工作原理

  从上面的分析可知:在LED正常时,器件不起作用(相当开路);在LED损坏开路时,它起作用(相当通路),使LED的电路能形成通路而工作。

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