LED开路保护器设计

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