LED開(kāi)路保護(hù)器設(shè)計(jì)

近年來(lái)，采用1～3W大功率LED做的燈具逐年增加，其功率可從幾瓦到上百瓦。大功率LED燈具都采用LED串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，用恒流供電，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。一般1W LED的工作電流為250～350mA，3W LED的工作電流為600～700mA，電流大的可達(dá)900～1000mA。

圖1 LED驅(qū)動(dòng)電路

這種串聯(lián)LED的燈具有一個(gè)缺點(diǎn)，如果串聯(lián)的LED中有一個(gè)LED開(kāi)路，則整個(gè)燈都不亮了。這對(duì)某些燈具（如警示燈、礦燈、應(yīng)急燈等）的應(yīng)用是十分危險(xiǎn)的。為了防止LED開(kāi)路時(shí)，LED燈還能亮，則采用LED開(kāi)路保護(hù)器是十分有效的，它能保證燈具使用的安全性。

目前已開(kāi)發(fā)出的1W LED開(kāi)路保護(hù)器有兩種結(jié)構(gòu)：齊納二極管型和晶閘管型（單向可控硅型），如圖2所示。有的LED生產(chǎn)廠家直接將齊納二極管與LED封裝在一起，即帶有開(kāi)路保護(hù)的LED也已上市。3W LED的工作電流一般取值700～1000mA，這種開(kāi)路保護(hù)器由于電流較大在市上還少見(jiàn)。

圖2 兩種LED保護(hù)器件

本文將介紹安森美公司在2009年1月推出的新器件NUD4700及SMD公司在2008推出的SMD602，它們都是晶閘管型LED開(kāi)路保護(hù)器。
　　
NUD4700的工作原理
NUD4700是一種兩端器件，其外形如圖3所示，A端為陽(yáng)極，C端為陰極。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2的下圖所示，它由控制電路及單向晶閘管組成。

圖3 NUD4700外形

NUD4700的典型應(yīng)用電路如圖4所示。這是一個(gè)交流供電，往AC/DC轉(zhuǎn)換器輸出直流電壓，再由NUD4701恒流LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)5個(gè)串聯(lián)的1W大功率LED的電路。NUD4700與LED并聯(lián)連接在一起。在LED未開(kāi)路時(shí)，由于LED的正向降壓VF小于晶閘管的“開(kāi)啟”電壓V(BR)，則NUD4700為“關(guān)閉狀態(tài)”。在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，只有小于250μA的漏電電流經(jīng)過(guò)NUD4700，相當(dāng)于NUD4700“開(kāi)路”，不影響LED的工作。若串聯(lián)的LED中有一個(gè)（如LED2）因損壞而開(kāi)路了，此時(shí)與LED2并聯(lián)的NUD4700的A、C之間電壓超過(guò)了 “啟動(dòng)”電壓V(BR)（5.5～7.5V），NUD4700啟動(dòng)，由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為“導(dǎo)通狀態(tài)”。在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)， A、C之間導(dǎo)通電壓VT為1.0～1.2V。此時(shí)，LED的電流由LED1流經(jīng)NUD4700的A、C，再流入LED3，如圖5所示。5個(gè)LED的燈僅有4個(gè)LED工作，其亮度稍差一些，但仍可以正常工作，并且不影響其恒流的大小。

圖4 NUD4700應(yīng)用電路

圖5 NUD4700工作原理